На заре отечественного компьютерного века

Еще в 1934 году в Математическом институте АН СССР был создан отдел приближенных вычислений, разрабатывающий новые методы численных расчетов для прикладных задач. В его составе была предусмотрена отдельная структурная единица — вычислительная группа, численность которой постоянно росла, а с появлением трофейных счетных машин при отделе была организована и машинно-счетная станция. В мае 1948 года МИАН был включен в программу «Плутоний», выполняемую в рамках «Атомного проекта». В Москве работы отдела возглавил членкор Л. А. Люстерник, а в ленинградском филиале института — будущий нобелевский лауреат Л. В. Канторович. Расчеты велись вручную на арифмометрах «Мерседес» и «Рейнметалл», поставленных по репарации из Германии, с использованием восьмизначных таблиц, купленных в Америке. Количество задач, требующих точных расчетов, непрерывно росло, и одновременно росла вероятность ошибок, поэтому все расчеты дублировались и выполнялись в разных организациях.

К 1948 году стало очевидно, что уровень развития вычислительной техники прямо влияет на национальную безопасность страны. К этому моменту было уже известно, что в США ведутся работы по созданию универсальных электронных вычислительных машин MARK I, ENIAC. Для поддержки работ по созданию новых технологий Совет министров СССР принял в 1948 году постановление за № 2369 об организации нового института в составе Академии наук СССР — Института вычислительной техники и точной механики. Однако Сталин, не терпевший конкуренции в партийной среде, понимал важность конкуренции для ускорения научно-технического прогресса, поэтому всегда создавал дублирующий центр, конкурирующий с основным. Это касалось также руководителей высшего звена — всегда был скрытый дублер, который должен был вступить в дело в случае неудачи. В результате Совмин выпустил еще одно постановление №4663-1829 о создании новой структуры в Министерстве машиностроения и приборостроения, названной Специальным конструкторским бюро № 245 (СКБ-245) при Московском заводе счетно-аналитических машин. Оба центра получили приличное штатное расписание и значительное финансирование, однако реально были еще «темные лошадки», которые впоследствии сыграли решающую роль в создании первых высокопроизводительных электронных вычислительных машин.

Идея о возможности создания высокопроизводительной электронной вычислительной машины, несомненно, витала тогда в воздухе и активно обсуждалась специалистами, среди которых был членкор АН Исаак Семенович Брук. Еще до войны он занимался проблемой создания вычислительных машин и, в частности, сконструировал механический интегратор, который мог решать дифференциальные уравнения до шестого порядка. Несомненно, он обсуждал возможность создания ЭВМ с академиком А. И. Бергом, директором Всесоюзного научно-исследовательского института радиолокации. Берг рекомендовал Бруку своего сотрудника, который также интересовался перспективами создания ЭВМ. Так у Брука появился молодой инженер Б. И. Рамеев, с которым они в августе 1948 года подготовили проект «Автоматическая цифровая вычислительная машина», где были описаны основные принципы работы вычислительной машины. В октябре 1948 года Брук и Рамеев представили «Проектные соображения по организации лаборатории при Институте точной механики и вычислительной техники для разработки и строительства автоматической цифровой вычислительной машины». Брук ожидал, что именно он возглавит в ИТМиВТ новую лабораторию, но у директора института — академика Николая Григорьевича Бруевича был свой человек на эту должность — М. Л. Быховский, опубликовавший в 1947–1948 годах в журнале «Успехи математических наук» переводы статей из американских журналов о работах, ведущихся в этом направлении в США. Он работал в отделе точной механики Института машиноведения, которым руководил Бруевич.

Брук решил продолжить работы по созданию ЭВМ в Энергетическом институте АН, где работал директором лаборатории электротехники. В конце 1948 года он вместе с Рамеевым представил в Государственный комитет Совета министров СССР по внедрению передовой техники в народное хозяйство заявку на изобретение «Автоматическая цифровая вычислительная машина». Авторское свидетельство № 10475 стало первым документом, зафиксировавшим начало работ над отечественными ЭВМ, а день его выдачи — 4 декабря — теперь принято отмечать как День российской информатики.

В том же 1948 году академик М. А. Лаврентьев, вице-президент Академии наук УССР, увлек идеей создания электронной вычислительной машины директора Института электротехники С. А. Лебедева, специализировавшегося в области техники высоких напряжений и большое внимание уделявшего математическому моделированию линий электропередач. В институте была организована новая лаборатория, которая приступила к изучению проблемы создания ЭВМ.

Год 1949-й каждая команда встречала по-разному. Для Брука он начался крайне неприятно — призвали в армию Рамеева, а все другие сотрудники лаборатории были заняты плановыми работами. Рамеев отлично разбирался в радиолокации, а таких специалистов в армии тогда было мало, что на фоне холодной войны было чревато для страны неприятностями.

Не менее драматично развивались события и в ИТМиВТ, который должен был стать лидером гонки. В постановлении Совета министров, кроме перечисления важнейших направлений деятельности института, также предписывалось Министерству машиностроения и приборостроения выделить средства для строительства здания нового института. Отдельным пунктом постановления было поручение Министерству высшего образования разработать и представить согласованные с Академией наук предложения по подготовке специалистов для новой техники. Однако направление создания электронных вычислительных машин было признано руководством института бесперспективным из-за ненадежности электронных ламп, выпускаемых тогда отечественной промышленностью, — любой сбой в тысячеламповой ЭВМ мог привести к неправильному результату (средний срок службы ламп — 500 часов, и не гарантировалась индивидуальная надежность каждой). Таким образом, многие специалисты, в частности Бруевич, склонялись к мнению, что время для создания ЭВМ еще не пришло и следует подождать, когда промышленность выпустит более надежные электронные лампы с большим сроком службы. Однако не все в стране так считали.

В середине года была создана комиссия Президиума АН СССР по проверке деятельности ИТМиВТ, которая обратила внимание на то, что институт не ведет и даже не планирует в ближайшее время вести работы в области проектирования и создания электронных цифровых вычислительных машин. Конечно, вновь организованным институтам всегда дается время на старте, но что же вызвало создание комиссии для проверки института, который не проработал даже года? Был сигнал «сверху», вызванный письмом Лаврентьева Сталину, в котором указывалось на необходимость ускорения развития вычислительной техники, говорилось о перспективах использования ЭВМ, в том числе и для оборонных целей. Интересно, что СКБ-245 никто проверять не стал, хотя и там еще не велось работ по созданию ЭВМ. Пытаясь выправить положение, Бруевич проводит через Бюро Отделения технических наук АН СССР решение об организации в институте отдела быстродействующих вычислительных машин и активизирует контакты с Министерством машиностроения и приборостроения. Был подготовлен даже проект постановления правительства о совместной разработке цифровой электронной вычислительной машины, однако каждая из сторон решила делать машину самостоятельно.

Для СКБ-245 1949-й прошел спокойно — было выделено финансирование на проведение работ, получены новые ставки, а руководство СКБ ориентировалось прежде всего на разработку новых видов аналитических и механических счетных машин.

Для Института электротехники Академии наук Украины 1949-й был годом спокойной напряженной работы, и хотя в институте не было квалифицированных кадров, имеющих представление о том, как должна работать ЭВМ, там был Лебедев — гениальный ученый и конструктор. Он был убежден в реальности решения задачи, организовал семинар, вел работы по макетированию отдельных элементов машины. Но так как не все инженерные предложения были очевидны, то, чтобы приступить к конструированию ЭВМ, было решено для начала реализовать макет электронной вычислительной машины. На этом макете планировалось отладить основные инженерные решения и разработать проект будущей электронной вычислительной машины. К концу года была разработана блок-схема макета, разработана общая компоновка макета, изготовлен каркас.

Год 1950-й для всех участников был богат на события. Бруку удалось извлечь Рамеева из армии, однако Министерство машиностроения и приборостроения сделало ему предложение, от которого было трудно отказаться, — должность заведующего лабораторией СКБ-245, жилплощадь в Москве и заверения, что разработанный им проект ЭВМ будет быстро и без проблем реализован силами предприятий самого министерства. Рамеев начал разработку эскизного проекта ЦЭВМ «Стрела», который утвердил технический совет СКБ-245. Руководителем работ был назначен Юрий Яковлевич Базилевский, имеющий большой производственный опыт, чего явно не хватало Рамееву, но что было абсолютно необходимо для успешной конкуренции с другими коллективами.

Кадровые изменения произошли и в ИТМиВТ — исполняющий обязанности директора института академик Бруевич не был утвержден в должности. Похоже, Бруевич полагал, что принятые им меры по организации отдела быстродействующих вычислительных машин, создание отдельной группы для проведения предварительных работ по быстродействующим цифровым математическим машинам достаточны для ответа на замечания, сделанные комиссией. Возможно, так оно и было бы, если бы дело решалось на уровне АН, однако в середине марта директором был назначен Лаврентьев, причем решение было принято в отделе науки ЦК КПСС. Вряд ли Лаврентьев стремился стать директором — он был математиком, механиком и выступал в роли заказчика новой вычислительной техники, которая была ему нужна для ускорения расчетов по моделированию взрывов. Условием его согласия занять должность директора был перевод Лебедева из Киева в Москву. Лаврентьев в основном занимался решением кадровых вопросов и через два года, еще до завершения работ по созданию БЭСМ, ушел из ИТМиВТ, а вся ответственность за разработку новой вычислительной техники легла на Лебедева.

В Киеве в Институте электротехники, где Лебедев продолжал быть директором, полным ходом шла работа по созданию действующего макета ЭВМ. В первой половине года были разработаны и отлажены отдельные блоки макета, летом начались их монтаж на каркасе и установление межблочных соединений. В это же время в институте была создана группа, проводившая тестирование отдельных блоков и проверявшая инженерные решения, которые можно было использовать при создании БЭСМ. В ноябре состоялся первый пробный запуск макета, были реализованы операции сложения и вычитания, а в декабре — умножения и сравнения. А Лаврентьев продолжал поддерживать работы по созданию МЭСМ, которую по его инициативе показывали Н. С. Хрущеву (в то время секретарю ЦК Украины), командующему войсками Киевского военного округа А. А. Гречко (будущему министру обороны) и другим, рассказывая о важнейших государственных проблемах, при решении которых ЭВМ должна сыграть основную роль.

Брук, оставшись без ключевого сотрудника, оказался в катастрофическом положении — практически его проект не имел будущего. Не имея возможности привлечь к работе других сотрудников института, он принимает решение построить машину руками студентов и обращается в Московский энергетический институт с просьбой прислать ему на работу студентов и выпускников радиотехнического факультета. В марте 1950 года отдел кадров МЭИ направил к нему в лабораторию «сына врага народа» Николая Яковлевича Матюхина, получившего диплом с отличием и принимавшего участие в научных исследованиях еще на студенческой скамье, но не прошедшего кадровую комиссию при поступлении в аспирантуру. Идея ЭВМ захватила его, и, быстро разобравшись в структуре и архитектуре ЭВМ, Матюхин занялся детальной разработкой арифметико-логического устройства, а также узлом управления памятью на магнитном барабане. О том, насколько удачной оказалась работа, говорит тот факт, что уже через полтора месяца после приема Матюхина на работу Брук оформляет постановление Президиума АН СССР о разработке цифровой электронной вычислительной машины, получившей впоследствии название М-1. В сентябре МЭИ направил к Бруку на дипломное проектирование студентку Тамару Миновну Александриди, которая занялась созданием памяти на электронно-лучевых трубках. Осенью в лаборатории появился еще один студент — Михаил Александрович Карцев, которого Брук привлек к разработке устройства управления ЭВМ М-1. Кроме того, к работе над проектом были привлечены Лев Михайлович Журкин (разработка запоминающего устройства на магнитном барабане), Юрий Васильевич Рогачев (электромонтаж, наладка) и Рене Павлович Шидловский (электромонтаж, наладка).

Год 1951-й — уже видна финишная лента, но не для всех. ИТМиВТ и СКБ-245 сильно отстали из-за организационных проблем и отсутствия лидеров, поэтому поставили себе цель сразу же разработать ЭВМ, которую можно запустить в серию. Запустить в серию — означало, что они должны были использовать существующую элементную базу или предложить свои решения с использованием новых элементов, выпуск которых можно было наладить в реально существующих на производстве технологических условиях. Машины БЭСМ и «Стрела» будут готовы пройти тестовые испытания только в начале 1953 года.

В Институте электротехники работа по созданию макета сильно ускорилась — создание действующего макета имело огромное значение для отработки технических решений, которые предполагалось использовать при создании БЭСМ. В январе комиссии был представлен действующий макет с системой команд в минимальном объеме, без операции деления. Было принято решение переделать макет в вычислительную машину. Это позволило бы более полно проверить на МЭСМ, как ведет себя электроника в режиме реальной эксплуатации. То есть МЭСМ должна была стать моделью БЭСМ. Увеличивается объем памяти, подключаются устройства ввода-вывода. В октябре реализуется операция деления. В ноябре начинается комплексная отладка машины, а в декабре — ее тестирование, и комиссия принимает МЭСМ в эксплуатацию.

Не имея значительных средств на финансирование работ, которые были у конкурентов, Брук провел инспекцию складов, хранящих трофейное имущество, — даже на шестой год по окончании войны на них было множество невостребованных деталей, часто непонятного назначения. Например, был обнаружен миниатюрный выпрямитель, и М-1 стала первой в мире ЭВМ, в которой все логические схемы были сделаны на полупроводниках. Это позволило значительно уменьшить площадь, требуемую для размещения машины, а также потребляемую мощность. В апреле 1952 года комиссия, в которую входил Лаврентьев, инспектировала ход работ по созданию М1 и одобрила результаты. В конце августа началась комплексная отладка машины — выполнение арифметических и логических операций в автоматическом режиме. Были подключены внешние устройства — телетайп и магнитный барабан. Параллельно отрабатывалась система команд и технология программирования. К работе был привлечен молодой математик, выпускник мехмата МГУ Юлий Анатольевич Шрейдер, который обратил внимание на то, что во многих случаях результат выполнения операции является одним из операндов для следующей операции. Это позволило вместо трехадресной системы команд, которая в то время казалась естественной, использовать двухадресную, что расширяло объем адресуемой памяти и круг задач, решаемых на М-1, — в частности, теперь можно было программировать расчеты на матрицах. В октябре М1 работала уже в режиме опытной эксплуатации по задачам Мосэнерго.

В момент сдачи приемной комиссии МЭСМ была фактически не вычислительной машиной, а электронным калькулятором, что признавал и Лебедев, который не случайно назвал машину МЭСМ — малая электронная счетная машина. Целью ее работы было ускорение счета, это не была универсальная вычислительная машина для проведения научных расчетов — не хватало ресурсов для работы с матрицами, недостаточный объем памяти (31 переменная) и малая разрядность, всего 4 значащие цифры в десятичной системе. Кроме того, в МЭСМ были трехадресные команды, что накладывало ограничение на объем памяти — не более 31 ячейки. Не случайно первые производственные расчеты на МЭСМ были проведены только в мае 1952 года, когда был подключен магнитный барабан, это позволило хранить и считывать данные. Кроме того, расчеты с памятью в 4 значащие цифры сильно ограничивали область применения, поэтому впоследствии блок памяти был заменен, что позволило проводить расчеты уже с 6 значащими цифрами. Фактически только в октябре 1952 года МЭСМ перешла в стадию промышленной эксплуатации.

Все это сильно контрастирует с М1, которая изначально имела магнитную память на барабане, разрядную сетку для хранения семизначных чисел и возможность адресации 256 ячеек. Уже в октябре 1951 года на М1, которая эксплуатировалась еще в режиме отладки, проводились расчеты для Мосэнерго, а в начале 1952 года после ее сдачи в промышленную эксплуатацию были проведены расчеты для задач «Атомного проекта».

***

Восстанавливая историческую справедливость, следует признать, что первая электронная вычислительная машина в СССР была создана в Москве в лаборатории электросистем Энергетического института АН СССР под руководством Брука, где основными исполнителями работ были выпускники и студенты МЭИ. Эта команда, не имея ресурсов, выделенных другим коллективам, опередила их, создав машину М1, реальные научные расчеты на которой начали выполнять на год раньше, чем на МЭСМ. Энтузиазм, хорошее образование, а также уверенность в достижимости поставленной цели — слагаемые успеха, позволившие самой малочисленной и наименее обеспеченной команде обойти группы, которым изначально было предписано быть лидерами.

Сегодня, когда много говорят об импортозамещении, на слуху стартапы — желание быстро добиться успеха, это отлично, но только организационной активности и административного ресурса без действительно прорывных идей недостаточно.

Сергей Прохоров (rusieee@gmail.com) — старший научный сотрудник, Институт истории естествознания и техники РАН (Москва).