История информатики в России: ученые и их школы / сост.: В.И.Захаров, Р.И.Подловченко, Я.И.Фет. - М.: Наука, 2003. - С.340-364.
СИБИРСКАЯ ИНФОРМАТИКА: ШКОЛЫ Г.И.МАРЧУКА, А.П.ЕРШОВА, Н.Н.ЯНЕНКО
В.П.Ильин
ВМЕСТО ПРЕДИСЛОВИЯ
Летом 2001 г. в научной жизни новосибирского Академгородка состоялись два знаменательных мероприятия: международные конференции, посвященные 80-летию и 70-летию со дней рождения преждевременно ушедших из жизни академиков Н.Н.Яненко и А.П.Ершова. Расцвет их творческой деятельности пришелся на время работы в Вычислительном центре СО РАН, основанном академиком Г.И.Марчуком, 75-летие которого мировая научная общественность отмечала в 2000 г. Гурий Иванович полон творческих сил, планов и дай Бог ему здоровья и долгих лет жизни. Однако прошедшие события в сибирской информатике дают повод вспомнить: "Иных уж нет, а те далече...". Автор данной статьи - заведующий отделом Института вычислительной математики и математической геофизики (ИВМиМГ) и профессор Новосибирского государственного университета (НГУ) - ученик Г.И.Марчука, по нескольку лет работал в коллективах Н.Н.Яненко и А.П.Ершова, имел с ними совместные публикации и бесценный опыт плодотворного общения.
1. ИСТОКИ И ПРЕДПОСЫЛКИ
Феномен сибирской вычислительной информатики - явление выдающегося масштаба даже на фоне всемирного бурного развития компьютеризации во второй половине XX в. И обращаясь к ретроспективе ее становления и расцвета, нельзя не назвать в первую очередь имена Гурия Ивановича Марчука, Андрея Петровича Ершова и Николая Николаевича Яненко, личные достижения и организаторские таланты которых создали знаменитую школу в самой новой области научного познания.
Не боясь ошибиться, можно сказать, что альма-матер сибирской вычислительной информатики - Вычислительный центр (ВЦ) СО АН СССР (позже - СО РАН), официально существовавший с 1 января 1964 г. до 1 сентября 1997 г., когда он был переименован в Институг вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. Коснемся предыстории создания этого поистине легендарного ВЦ, начиная с тех путеводных вех, которые привели его Основателей в новосибирский Академгородок.
Г.И.Марчук
Гурий Иванович Марчук в военном 1942 г. поступил в Ленинградский государственный университет, бывший тогда в эвакуации в Саратове. Там преподавали многие известные профессора, в том числе Г.М.Фихтенгольц.
Еще до окончания первого курса Г.И.Марчук был призван в армию и направлен в Школу артиллерийской разведки. После окончания школы он был оставлен на преподавательской работе с курсантами, и ему разрешили двухнедельный отпуск для сдачи экзаменов первого университетского курса.
В 1945 г., после демобилизации, Г.И.Марчук поступил на второй курс университета, уже в Ленинграде. После его окончания в 1949 г. он поступил в аспирантуру, а в 1952 г. под руководством академика И.А.Кибеля защитил в Геофизическом институте АН СССР (Москва) кандидатскую диссертацию "Динамика крупномасштабных полей метеорологических элементов в бароклинной атмосфере".
С 1953 по 1962 г. Гурий Иванович жил и работал в Обнинске, расположенном на границе Московской и Калужской областей, где был создан крупнейший Физико-энергетический институт и функционировала первая в мире атомная электростанция. Г.И.Марчук сформировал и возглавил Математический отдел ФЭИ, включавший мощный по тем временам машинный парк и коллектив талантливых молодых математиков. Одновременно Гурий Иванович заведовал кафедрой высшей математики в Обнинском филиале Московского инженерно-физического института.
В этот период Г.И.Марчуком предложены новые принципы расчета ядерных реакторов, которые стали основополагающими для развития математического моделирования процессов переноса нейтронов и проектирования аппаратов. Результаты Г.И.Марчука были изложены в его первой книге "Численные методы расчета ядерных реакторов" (1958 г.), получившей всемирное признание и ставшей одной из первых российских монографий по современной (для начавшейся эпохи ЭВМ) вычислительной математике. По этим же проблемам Г.И.Марчуком была защищена в 1956 г. докторская диссертация, а за расчеты ядерных реакторов специального назначения ему присуждена "закрытая" Ленинская премия.
В 1962 г. академики М.А.Лаврентьев и С.Л.Соболев приглашают Г.И.Марчука в Сибирское отделение АН СССР для организации Вычислительного центра в новосибирском Академгородке, с целью создания мощного машинного парка и крупного научного коллектива, способного ставить и решать фундаментальные проблемы вычислительной и прикладной математики, вычислительной техники и информатики. В это время Сергей Львович Соболев возглавлял институт, который официально назывался "Институт математики с вычислительным центром", и это было его - вместе с Михаилом Алексеевичем Лаврентьевым - глубоким предвидением: создание нового профессионального научного направления в Академгородке.
Что касается личных качеств будущего лидера, то здесь М.А.Лаврентьев и С.Л.Соболев также не ошиблись. Молодой Г.И.Марчук (37 лет) руководил математическим отделом (более 100 человек) с юношеским задором и всех зажигал своими идеями, энергией и жаждой новых больших задач. Среди студентов и сотрудников ходили легенды о его интеллигентности и чуткости, породившие единицу вежливости "один Гурий", подразумевавшую, что у нормального человека она измеряется "микро-Гурием". Вера людей в своего руководителя проявилась в случае, которому трудно поверить, но автор сам был тому свидетелем. Когда в 1962 г. отдел "режимного" ФЭИ на прощальном банкете провожал Гурия Ивановича в Сибирское отделение АН, то в напутствиях на полном серьезе звучала пророческая уверенность, что быть ему президентом Академии наук.
Г.И.Марчук пригласил в Академгородок несколько известных математиков и специалистов, составивших ядро сформированного и руководимого им Отдела физики атмосферы и океана, - Г.П.Курбаткина, Л.Н.Гутмана, И.В.Бута, А.С.Марченко. Первым заместителем директора Вычислительного центра стал М.К.Фаге, оставивший ради этого пост заведующего крупным математическим отделом ЛИПАНа (Лаборатория измерительных приборов - кодовое название будущего Института атомной энергии). Но главную ударную силу представляла привлеченная из разных городов молодежь, бравшаяся без страха за решение сверхзадач (даже по современным меркам) теории климата и метеорологии, которые были сформулированы Г.И.Марчуком и стали на длительный период главными прикладными проблемами будущего Вычислительного центра СО АН СССР. Из подмосковного Обнинска вслед за шефом приехали В.П.Ильин, В.П.Кочергин, В.В.Пененко, В.В.Смелов, О.П.Узнадзе, ставшие со временем руководителями различных направлений. Из закрытого Челябинска-70 был приглашен Г.А.Михайлов, сформировавший в ВЦ крупнейший в мире коллектив по теории и численным методам статистического моделирования, широко известный как Отдел Монте-Карло. Важным приобретением для института и всего Академгородка стал также приезд С.К.Годунова, который привнес свою высокую математическую культуру и ценный московский опыт решения особо важных задач на ЭВМ, а уже здесь с новыми учениками поднял понимание и значение Вычислительного Эксперимента на достойный пьедестал.
А.Я.Ершов
Андрей Петрович Ершов - один из "самых" пионеров Сибирского отделения, ставший его сотрудником в 1958 г., еще до отъезда из Москвы. После окончания в 1949 г. средней школы в Кемерово он поступил в Московский университет, где начал специализироваться на кафедре вычислительной математики, руководимой академиком С.Л.Соболевым. Там, под влиянием А.А.Ляпунова, он увлекся программированием и в 1953 г., еще студентом, поступил на работу в Институт точной механики и вычислительной техники - возглавляемую тогда М.А.Лаврентьевым организацию, в которой складывался один из первых советских коллективов программистов.
В 1954 г. А.П.Ершов закончил университет - это был первый в советских вузах массовый выпуск по специальности "программирование". С 1954 по 1957 г. он - аспирант А.А.Ляпунова в Московском университете. Кандидатскую диссертацию, посвященную понятию операторного алгоритма, Андрей Петрович подготовил к 1958 г., однако в связи с настороженным отношением математиков к новой науке защитить ее ему удалось только в 1962 г.
Как и большинство программистов 50-х годов, А.П.Ершов начинал с создания численных алгоритмов и стандартных программ. Первая его работа была посвящена разработанному им методу обращения матриц, относящемуся к классу методов пополнения. Хорошая алгоритмичность метода - уникальная компактность алгоритма, удобные рекуррентные соотношения - позволила этому методу стать основой стандартных программ для ряда первых советских ЭВМ (для одной из них - БЭСМ - такая программа была написана лично Ершовым).
Андрей Петрович Ершов уже в конце 50-х годов становится одним из ведущих советских программистов - не только благодаря своим блестящим индивидуальным работам, но и как руководитель плодотворно работающих программистских коллективов. В 1957 г. его назначают заведующим отделом автоматизации программирования во вновь созданном Вычислительном центре АН СССР. В связи с образованием Сибирского отделения АН СССР по просьбе директора Института математики СО АН СССР академика С.Л.Соболева он берет на себя обязанность организатора и фактического руководителя отдела программирования этого института. В 1960 г. Андрей Петрович и формально возглавляет этот отдел, и окончательно переезжает в Сибирь. А.П.Ершов привез из Москвы в Академгородок блестящий десант: И.В.Поттосин, Г.И.Кожухин и С.К.Кожухина, Ю.М.Волошин, М.М.Бежанова, Л.Л.Змиевская, Р.Д.Мишкович - всего около 20 человек, сформировавших критическую массу будущей армии сибирских программистов.
Андрей Петрович был талантливым многосторонним человеком: прекрасный лектор и оратор, собиравший огромные благодарные аудитории, поэт и вдумчивый гражданин, всегда душа компании (с гитарой и без) и генератор идей. Созданный им Отдел программирования стал знаменитым далеко за пределами Академгородка. Его семинары и кофейный клуб, всесоюзные и международные конференции привлекали многочисленных гостей из разных городов и стран.
Н.Н.Яненко
Николай Николаевич Яненко в 1939 г., после окончания средней школы в Новосибирске, поступил в Томский университет, который окончил с отличием в 1942 г. Будучи студентом, он принимал участие в научном семинаре Петра Константиновича Рашевского - известного советского педагога и крупного специалиста в области дифференциальной геометрии, эвакуированного в Томск с частью профессуры Московского университета. С ноября 1942 г. до самого окончания Великой Отечественной войны в мае 1945 г. Н.Н.Яненко находился на различных фронтах. Благодаря хорошему знанию немецкого языка Николай Николаевич провел боевые будни главным образом в пропагандистских частях, работая с пленными или проводя агитационные передачи на противника из нейтральной полосы с помощью обычного жестяного рупора или динамика. После демобилизации Николай Николаевич поступил в аспирантуру к вернувшемуся в Москву П.К.Рашевскому. Темой его исследований стала классическая проблема дифференциальной геометрии об изгибании поверхностей. Развитая Н.Н.Яненко теория признаков изгибания легла в основу его кандидатской (1949 г.) и докторской (1954 г.) диссертаций.
Поразительно, но факт - ко времени защиты докторской диссертации Н.Н.Яненко был уже лауреатом Государственной (Сталинской) премии СССР, но за работы в другой области. В 1948 произошло определяющее событие в научной биографии Николая Николаевича: он начал работать в коллективе академика А.Н.Тихонова в Отделе прикладной математики МИАН (так официально назывался тогда будущий Институт прикладной математики СССР им. М.В.Келдыша), в котором решались важнейшие прикладные и оборонные задачи. Вначале это было Отделение прикладной математики (ОПМ) Математического института им. Стеклова АН СССР. Этот шаг стал отправной точкой того непроторенного пути, который привел Н.Н.Яненко к наиболее крупным научным результатам. Начинал работать он в подразделении, которым руководил Александр Андреевич Самарский - тоже бывший фронтовик. Там же работал и Борис Леонидович Рождественский - будущий соавтор и друг Николая Николаевича во все последующие годы.
В 1955 г. Н.Н.Яненко возглавил математическое подразделение вновь создаваемого отраслевого научно-исследовательского института и переехал в "закрытый" город Челябинск-70, ныне называемый Снежинск. Здесь Николай Николаевич занимался задачами газовой динамики вместе с учениками, ставшими потом известными специалистами в прикладной математике: А.Ф.Сидоровым, В.Ф.Куропатенко, Ю.Я.Погодиным, В.Е.Неуважаевым, В.А.Сучковым и др. Здесь родился метод дробных шагов - открытие в вычислительной математике, сделанное Н.Н.Яненко одновременно с аналогичным результатами американских математиков и заложившее новое направление в численных методах. Осенью 1963 г. Николай Николаевич по приглашению Г.И.Марчука переезжает в новосибирский Академгородок для работы в Вычислительном центре СО АН СССР, где он создает новый научный коллектив - Отдел задач механики сплошных сред.
2. РОЖДЕНИЕ НОВЫХ ДИСЦИПЛИН
Начало 60-х годов явилось ключевым периодом в зарождении и развитии новых научных направлений, объединенных общим наименованием "информатика", которое фактически сменило бытующий до того термин "кибернетика". Мы не будем заниматься анализом всевозможных информационных предметных областей, которые включают формальную теорию алгоритмов и логическое исчисление, искусственный интеллект и распознавание образов, теорию автоматов и модели биологических систем, теории и технологии программирования, вычислительных систем, баз данных и т.д.
Наша цель - рассказать о становлении и эволюции дисциплины, не получившей еще общепризнанного имени, - вычислительной информатике. Не вдаваясь в формальные определения, мы в данную сферу включаем фундаментальные и прикладные научные направления, так или иначе связанные с математическим моделированием процессов и явлений: автоматизацию построения алгоритмов и их отображение на архитектуру вычислительных систем, включая проблемы распараллеливания, прикладные программные комплексы и системные окружения, методологию крупномасштабных вычислительных экспериментов и вопросы человеко-машинного взаимодействия. Именно совокупностью данных взаимосвязанных областей занимались крупные отделы физики атмосферы и океана, программирования и механики сплошных сред, возглавляемые Г.И.Марчуком, А.П.Ершовым и Н.Н.Яненко.
Тематика данной статьи определяется субъективными интересами автора, который был свидетелем и участником описываемых событий. Однако здесь нельзя не отдать дань признания тем предшественникам, которые закладывали основы советской и мировой информатики еще до своего приезда в Академгородок, а с первых лет основания Сибирского отделения - работая в Институте математики СО АН СССР.
Одним из таких Атлантов был академик Леонид Витальевич Канторович (1912-1986), выдающийся математик, автор классических работ по современному функциональному анализу и вычислительной математике, но удостоенный наивысшего признания - Нобелевской премии - за труды по экономике, где в первую очередь нашло применение открытое им линейное программирование.
Менее известны, но не менее значимы его пионерские результаты в области информатики. Еще в послевоенные годы, в Ленинграде, Л.В.Канторович, возглавляя отдел приближенных вычислений ЛОМИ, совместно с М.К.Гавуриным и В.Н.Фаддеевой выполнил ряд работ по технологиям вычислений (в том числе параллельных!) на электромеханических счетных машинах. Более того, он сделал тогда же несколько изобретений по специальным вычислительным устройствам, и по его идеям был построен "функциональный преобразователь", включавший более 10 тыс. полупроводниковых элементов. В 1953-1954 гг., после появления первых ЭВМ, Л.В.Канторович разработал методологию крупноблочного программирования с использованием операторных схем, аналитических выкладок и построением программирующих программ.
После переезда в Академгородок в 1960 г. Леонид Витальевич возглавил кафедру вычислительной математики НГУ и отделение математической экономики Института математики СО АН СССР, в котором активно развивались методы оптимизации и их реализации на машинах (совместно с Г.Ш.Рубинштейном, В.А.Булавским, В.Л.Макаровым). Здесь же под его руководством был разработан проект специализированной "арифметической машины" (АМ) для решения задач линейной алгебры и линейного программирования, которая явилась прообразом будущих векторных конвейерных процессоров. Л.В.Канторович переехал в Москву в 1971 г. в связи с активным вовлечением его в работу центральных экономических учреждений страны.
Алексей Андреевич Ляпунов (1911-1973) по праву считается основоположником отечественной школы программирования.
1952 г. он перешел из военной академии на кафедру вычислительной математики МГУ, возглавляемую С.Л.Соболевым. Там он объявил спецкурс "Принципы программирования", во время чтения которого, по свидетельству тогдашнего студента А.П.Ершова, зародились развитые затем А.А.Ляпуновым идеи автоматизации программирования, операторного метода и синтаксических структур, реализованных в первых отечественных трансляторах. Огромную научно-организационную и пропагандистскую роль сыграл организованный Алексеем Андреевичем в МГУ большой семинар по кибернетике, переросший в общемосковский и даже всесоюзный, вовлекший практически всех виднейших специалистов по кибернетике в нашей стране. Сохранившийся список прочитанных и обсужденных докладов впечатляет как широтой охватываемых проблем, так и составом лекторов (включая известных ученых из США, ФРГ, Франции и т.д.).
После переезда по приглашению М.А.Лаврентьева и С.Л.Соболева в Академгородок Алексей Андреевич возглавил отдел математической логики и кибернетики и сразу активизировал местную кибернетическую жизнь.
По московскому примеру, он у себя дома организовал семинар по кибернетике, куда ходили и чистые математики, и лингвисты, и экономисты, и биологи. В НГУ А.А.Ляпунов основал кафедру теоретической кибернетики, а на его лекции "Кибернетические основы биологии" набивались толпы студентов и сочувствующих. Он был одним из организаторов знаменитой Новосибирской физматшколы, и некоторые из его школьных учеников потом работали в его лаборатории. Все последние годы и дни до своей безвременной кончины Алексей Андреевич в окружении многочисленных друзей и коллег увлеченно продвигал проблемы кибернетического эксперимента в исследованиях производственных процессов, биологии, имитационного моделирования, лингвистики и машинного перевода.
В недрах Института математики СО АН СССР Э.В.Евреиновым и Ю.Г.Косаревым была разработана концепция высокопроизводительных универсальных однородных вычислительных систем - на много лет опередивший свое время проект, к сожалению, не реализованный.
Говоря об этом "инкубационном" периоде сибирской информатики, нельзя не восхититься прозорливостью М.А.Лаврентьева и С.Л.Соболева, которые, будучи "чистыми" математиками, смогли предвидеть мировые тенденции Computer Science и сделали не только необходимые, но и достаточные выводы для обеспечения современного развития Сибирского отделения.
Итак, возвратимся в Вычислительный центр СО АН СССР 1964 года. Именно этот год можно считать поворотным в формировании профессионального коллектива системных программистов - с одной стороны, и массового контингента прикладных программистов - пользователей ЭВМ - с другой. Ключевым моментом явилось рождение языка и системы программирования АЛЬФА - русскоязычного расширенного варианта АЛГОЛ 60, продвинутого рядом пионерских идей и оснащенного мощной по тем временам технологической поддержкой.
В 1964 г. А.П.Ершовым было опубликовано, совместно с Г.И.Кожухиным и Ю.М.Волошиным, развернутое описание входного языка АЛЬФА (хотя предварительное сообщение о нем вышло в свет еще в 1961 г.). Тогда же началось внедрение системы АЛЬФА на машинах М-20, с организацией служб эксплуатации, сопровождения и консультаций. Огромную популяризаторскую роль сыграли блестящие публичные лекции Андрея Петровича, собиравшие аудиторию в несколько сот слушателей из разных институтов Академгородка. В 1965 г. была издана серия материалов по разным аспектам системы АЛЬФА, как профессиональным, так и учебно-методическим, быстро расходившихся по рукам жадных до нового читателей.
Первые сибирские системные программисты - Г.И.Бабецкий, М.М.Бежанова, Ю.М.Волошин, Б.А.Загацкий, Л.Л.Змиевская, Г.И.Кожухин и С.К.Кожухина, Ю.И.Михалевич, Р.Д.Мишкович, И.В.Поттосин, Л.К.Трохан, разработчики языка и системы АЛЬФА, - стали по праву знаменитыми личностями. Их, без преувеличения, самоотверженный труд, с ночными бдениями в машинных залах, с непрерывным отлавливанием программистских ошибок, с терпеливым разбором бесконечных пользовательских вопросов, сделал систему АЛЬФА реально живущей, эффективно работающей и развивающейся.
Бурно кипела не только внутренняя "закулисная" программистская жизнь. Захватывающие перспективы ЭВМ привлекали быстро растущую армию прикладников-энтузиастов, и диспетчерская служба ВЦ стала притягательной точкой, где выстраивались очереди жаждущих получить машинное время (хоть ночное!) и пропустить задачу. Надо помнить, что первые ламповые машины обладали ужасающей по нынешним меркам надежностью (точнее - ненадежностью), и по паспорту гарантировалось бессбойное время в несколько десятков минут. Это требовало не только специальных приемов при решении больших задач (повторные вычисления для контроля, периодическое "упрятывание" данных для возможности их восстановления), но и повышенной психологической устойчивости программистов и математиков-вычислителей. Надо иметь в виду, что пропустить свою задачу, даже отладочную, два-три раза в сутки считалось большой удачей (для сравнения скажем, что сейчас прикладной математик на "персоналке" может сделать за день десятки и сотни запусков, это число ограничивается только его трудоспособностью). Что касается искусства машинных инженеров, то их способности вылавливания сбоев по миганиям тысяч лампочек и по звуковым сигналам были доведены до фантастического уровня. В ночные смены (забытое время!) на "всякий пожарный" стояла дежурная машина, чтобы при необходимости съездить и привезти из постели одного из ведущих инженеров.
Система АЛЬФА включала первый в мире оптимизирующий транслятор, а также специальные средства экономии памяти, обеспечивающие высокоэффективный машинный код. В рамках системы И.В.Поттосиным был встроен ДИФПРОЦ - препроцессор автоматического выполнения операций дифференцирования. Выходной язык АЛЬФА имел векторно-матричные операции и комплексную арифметику, присущие только языкам последующих поколений. Эта выдающаяся разработка инициировала многочисленные работы по теории и технологиям программирования. А один из главных ее результатов - образование "критической массы" профессионалов, породившей будущие диссертации, институты и кафедры, привлекающие новые поколения программистов.
Вторая проблемная разработка команды А.П.Ершова - это система разделения времени АИСТО-0, объединившая ресурсы комплекса из нескольких машин М-20, М-220, Минск и явившаяся прообразом современных распределенных сетевых вычислительных систем. Аван-проект был опубликован Андреем Петровичем в 1966 г. совместно с Г.И.Кожухиным и Г.П.Макаровым - главным инженером ВЦ, очень много сделавшим для технической реализации идей, и автором, в частности, первой системы общей внешней памяти многомашинного комплекса. Позже к этому проекту на идейном и инженерном уровне активно подключились Ю.Л.Вишневский, Ю.В.Метляев и М.И.Нечепуренко. Система АИСТ-0 концептуально на много лет опережала уровень развития вычислительной техники, и некоторые сравнивали эту разработку с установкой на телегу ракетного двигателя. Но она была сделана и успешно функционировала! После появления в машинном парке ВЦ в 1967 г. самой мощной отечественной ЭВМ - БЭСМ-6 (заводской номер 003) она также была подключена к сети и заработала система АЛЬГИБР, обеспечивающая передачу на машину программ, оттранслированных с языка АЛЬФА на М-20. Через несколько лет была реализована и введена в эксплуатацию система программирования АЛЬФА-6 (основные авторы и разработчики - А.О.Буда, С.Ф.Богданова, Т.С.Васючкова, А.А.Грановский, П.А.Ким, А.Е.Хоперсков, В.И.Шелехов, Т.С.Янчук), созданная на основе уже многолетнего опыта и содержащая транслятор, эффективно учитывающий конструктивные особенности БЭСМ-6. Система АЛЬФА-6 широко эксплуатировалась много лет и дожила до постсоветских времен, когда БЭСМ-6 была демонтирована.
Логическим венцом первого этапа сформировавшейся Сибирской школы программирования стало проведение в Киеве и Академгородке в 1968 и 1970 гг. 1-й и 2-й Всесоюзных конференций по программированию, каждая из которых собрала более 1000 участников из самых разных городов и республик СССР. По количеству и качеству докладов учеников А.П.Ершова стал де-факто очевидным мировой уровень нового Центра информатики (хотя сам этот термин был введен Андреем Петровичем в обиход несколько позже). Разработка программного обеспечения АИСТ-0 велась под руководством И.В.Поттосина большой командой: И.С.Голосов, С.Г.Дробышевич, А.В.Замулин, И.В.Максимей, Н.С.Водопьянова, Н.А.Калинина, О.Н.Малькова и др.
Следующий крупный проект отдела А.П.Ершова - многоязычная система программирования БЕТА - был также пионерской разработкой, впервые анонсированной в 1971 г. Его прозрачная идея заключалась в создании универсального программирующего мета-процессора, переводящего тексты с различных входных языков на единый внутренний язык, с которого алгоритмы далее обрабатываются универсальным оптимизирующим транслятором, формирующим уже машинные коды на конкретные ЭВМ. К этому времени появились языки нового уровня программирования типа АЛГОЛ-68, PL-1, и шли дискуссии о путях развития математического обеспечения ЭВМ 4-го поколения.
Цели проекта БЕТА были весьма амбициозными, и его название некоторыми коллегами по профессии шутливо расшифровывалось как "Большая Ершовская Трансляторная Авантюра". Разработка проекта длилась около 10 лет, и среди участников работ можно назвать некоторые не упоминавшиеся выше имена: А.А.Берс, В.В.Грушецкий, В.Н.Касьянов, Л.А.Корнева, С.Б.Покровский, В.К.Сабельфельд, Г.Г.Степанов, М.Б.Трахтенброт, М.И.Шварцман.
Проект БЕТА инициировал новые методологические работы по формализации семантики входных языков, по методам декомпозиции, синтеза и оптимизации программ, выполненные Андреем Петровичем совместно с В.В.Грушецким, С.Б.Покровским и И.В.Поттосиным в 1973-1975 гг. Система БЕТА была доведена до уровня пробной реализации, а полномасштабной разработки такого супертранслятора в мировой практике не было и до сих пор.
Перечислим еще ряд направлений работ отдела программирования, каждое из которых имело далеко идущие последствия. Серия разработок специализированных языков и систем программирования - СИГМА, ЭПСИЛОН, РИТА, ЛИСП, СЕТЛ, выполненных А.Ф.Раром, В.Л.Катковым, И.А.Мельчуком, Д.Я.Левиным, Л.В.Городней, А.Е.Хоперсковым и другими для задач обработки символьной информации и общения с ЭВМ на естественном языке, привела к появлению проблематики искусственного интеллекта, в которой одним из идеологов стал А.С.Нариньяни. Инициативная публикация А.П.Ершова по параллельному программированию в 1971 г. стимулировала появление цикла теоретических и практических работ по вопросам распараллеливания, где вырос свой лидер - В.Е.Котов. Личным знаменательным достижением Андрея Петровича стала концепция смешанных вычислений в рекурсивных схемах программ (опубликованная впервые в 1978 г.), за которую он был удостоен премии АН СССР имени Чебышева. В 1976 г. А.П.Ершовым озвучена идея вычислительных центров коллективного пользования, на которой мы остановимся подробнее несколько позже. В 1978 г. были опубликованы (совместно с В.П.Ильиным) основные концепции, определения и спецификации пакетов прикладных программ (ППП), которые стали нарицательным именем технологии решения прикладных задач.
В 1977 г. Андрей Петрович пишет препринт о системах программирования для мини- и микро-ЭВМ - прообразов будущих персональных компьютеров.
О широте и глубине охвата круга исследуемых вопросов и оригинальности подходов к их решению ярко свидетельствует простое перечисление названий публикаций А.П.Ершова с коллегами: "Методические и вычислительные аспекты роботов с искусственным интеллектом", "Откуда берутся люди, способные создавать надежное программное обеспечение", "Эволюция языков программирования", "Пути программирования в СССР", "О сущности трансляции", "Предмет теоретического программирования как математической науки", "Современное состояние теории схем программ", "Актуальные проблемы вычислительных наук", "О человеческом и эстетическом факторах в программировании" и т.д. Огромное пропагандистское значение для страны имели выступления и публикации Андрея Петровича в газетах, научно-популярных журналах, энциклопедиях, а также переводы и обзоры работ ведущих зарубежных ученых.
Одним из главных дел жизни А.П.Ершова стала школьная информатика, в которой он был и зачинателем, и вдохновителем, и организатором. Здесь манифестом явился препринт ВЦ СО АН СССР от 1979 г., написанный им совместно с Г.А.Звенигородским и Ю.А.Первиным - самоотверженными подвижниками на новом поприще информатики. Несмотря на очевидное социальное и общенародное значение "всеобщей компьютерной грамотности", новое дело пробивалось в родном институте с большим трудом, и некоторых сотрудников неприятно раздражала замелькавшая в коридорах неугомонная ребятня. Дошло даже до того, что на заседании Ученого совета, который вел И.М.Бобко - будущий директор Института информатики Академии педагогических наук, защита кандидатской диссертации Г.А.Звенигородского (первой, наверное, в мире профессиональной работы по школьной информатике) была с треском провалена при тайном голосовании. Но Андрей Петрович донес знамя школьной информатики до победного конца. Была создана система Школ Юных Программистов (ШЮП), по сути превратившаяся во всесоюзный и даже международный клуб работы с детьми, увлеченными компьютерами. Были созданы системы компьютерной графики и языки начального обучения программированию РОБИК, РАПИРА. Все это стало базой для новой школьной дисциплины "Основы информатики и вычислительной техники". Были разработаны учебник и методические пособия для школьных учителей, а также сборники заданий по практикуму на ЭВМ. Будучи беспартийным, А.П.Ершов добился личной встречи по проблеме школьной информатики даже с Генеральным секретарем КПСС М.С.Горбачевым, и Академгородок по праву стал на много лет методическим центром школьного, а затем и высшего, образования по информатике.
Перейдем теперь к более прикладным областям информатики, связанным с обеспечением вычислительных экспериментов, методологией и технологиями математического моделирования. Фактически в 60-80-е годы зародилось новое направление человеческой деятельности, в котором переплелись и фундаментальные проблемы, и не менее актуальные технические вопросы. А связано это с тем, что вычислительная математика и информатика, будучи порождением математических абстракций, стали реальным орудием познания во всех производственных и социальных сферах.
Одним из центров кристаллизации зарождающейся научной области стал сформированный и возглавляемый Николаем Николаевичем Яненко Отдел механики сплошных сред ВЦ СО АН СССР (МСС). Организационно он существовал с 1964 до 1976 г., после чего практически все его сотрудники перешли в Институт теоретической и прикладной механики СО АН СССР, директором которого тогда стал Н.Н.Яненко. Ядро отдела МСС составляли Ю.А.Березин, А.Н.Валиуллин, Ю.Н.Ватолин, Г.В.Гадияк, Г.В.Демидов, В.М.Ковеня, В.П.Колобов, А.Н.Коновалов, Б.Г.Кузнецов, В.Е.Петренко, В.М.Фомин, В.П.Шапеев, Ю.И.Шокин, И.К.Яушев - ученые с разными интересами и судьбами, но все - внесшие существенный вклад в становление оригинальной вычислительной школы, по праву носящей имя Н.Н.Яненко. Николай Николаевич организовал также кафедру численных методов механики сплошных сред НГУ, профессорско-преподавательский штат которой фактически состоял из сотрудников его отдела.
Проблематика механики сплошных сред всеобъемлюща: гидро- и газодинамика, упругость твердого тела и пластичность, фильтрация многофазных сред и физика плазмы. Все эти задачи, как правило, имеют экстремальную вычислительную сложность, характеризуемую высокой размерностью, большим количеством неизвестных функций, сильной нелинейностью процессов и неоднородностью материальных свойств. Ситуация кардинально усугубляется (что было характерно для советских доперестроечных времен), когда заказчиками являются разработчики "средств новой техники", т.е. представители оборонных министерств, что однозначно определяет жесткие требования к точности, сжатые сроки и так называемую "военную приемку".
И вот из конкретных жизненных условий возник вопрос гамлетовского звучания: как на существующем техническом программном обеспечении решать большие задачи? А если этот вопрос трансформировать, то получается новая научная проблема - какой должна быть архитектура вычислительной системы, инструментальных и прикладных программных комплексов, чтобы эти задачи решались эффективно.
Эти вопросы стали активно обсуждаться на семинарах отдела МСС, которые благодаря организационной деятельности Николая Николаевича переросли во всесоюзные. Впечатляет даже простое перечисление тематики всесоюзных семинаров и школ, руководителем которых был Н.Н.Яненко: модели механики сплошной среды, аналитические методы в газовой динамике, численное решение задач вязкой несжимаемой жидкости, решение задач теории упругости и пластичности, численное решение задач фильтрации многофазной жидкости, комплексы программ для задач математической физики.
За последним впоследствии утвердилось название - Семинар по пакетам прикладных программ в задачах математической физики. Его восемь сессий-совещаний, прошедшие за 1971-1983 гг. в Новосибирске, Иркутске, Таллинне, Днепропетровске, Ташкенте и других городах СССР, вовлекли сотни ведущих специалистов страны, включая академиков А.А.Самарского, О.М.Белоцерковского, Н.Н.Моисеева, и сыграли незаменимую методологическую и организационную роль в становлении и развитии отечественной вычислительной информатики.
Именно на этих заседаниях, проходивших зачастую в острых и эмоциональных дискуссиях (что вообще было характерно для стиля Н.Н.Яненко), вырабатывались основные понятия, определения и методологические принципы, заложившие фундамент новой дисциплины, получившей недавно официальный статус специальности "математическое моделирование". Дело доходило до философских споров, например, - является ли программный или математический модуль объективной реальностью?!
Н.Н.Яненко, совместно с А.Н.Коноваловым, В.И.Карначуком и другими, ввел и развил ряд основополагающих концепций и положений. В 1972-1973 гг. он сформулировал свою знаменитую технологическую цепочку современной вычислительной математики: реальное явление → его математическая модель → численный алгоритм → программа, реализующая этот алгоритм, → вычисления по этой программе → анализ результатов. Отсюда возникает задача систематизации и оптимизации методов, применяемых на каждом из взаимосвязанных шагов технологической цепочки, установления определенных соотношений между элементами этих структур и глобальной оптимизации всей вычислительной цепочки. "Это уже есть переход к новой технологии производства программ, которую можно назвать глобальным программированием", - данная цитата из работы Н.Н.Яненко 1980 г. сохраняет актуальность и сегодня, поскольку поставленные 20-30 лет назад вопросы остаются открытыми по сей день. А проблема заключается в кардинальном повышений производительности труда математика-программиста, являющейся черепашьей на фоне экспоненциально бурного роста мощностей вычислительной техники.
На основе модульного анализа задач и алгоритмов математической физики были созданы технологические парадигмы и конкретные разработки пакетов прикладных программ, включающих развитые системные и функциональные наполнения. Коллегами Н.Н.Яненко (В.М.Ковеня, А.П.Лымарев, А.Д.Рынков и др ) уже в составе ИТПМ СО АН СССР, были реализованы крупные программные комплексы АРФА, ИСТОК, ВАМЕР и СПРУТ для научных исследований в области аэродинамики и гидродинамики, построенные на передовых по тем временам принципах архитектур и организации эксплуатации. Под руководством А.Н.Коновалова большим коллективом разработчиков (Н.И.Горский, Г.В.Шустов, А.И.Бугров, Л.Б.Чубаров и Э.В.Чубарова, Ж.Л.Коробицына и др.) была создана серия ППП с развитыми системными компонентами: ЗЕРКАЛО - для решения двумерных и трехмерных задач теории упругости при моделировании деформаций крупногабаритных оптических изделий, НЕФТЬ - для расчета фильтрационных процессов при вторичных способах добычи нефти с помощью ее вытеснения водой.
При поддержке Николая Николаевича Ю.И.Шокин со своими учениками развил цикл теоретических и экспериментальных исследований по интервальному анализу, для которого были разработаны актуальные программные комплексы.
Можно напомнить также еще одну, знаковую, работу Н.Н.Яненко (совместно с В.П.Шапеевым и В.П.Ильиным), связанную с интеллектуализацией построения алгоритмов, а именно - автоматическим выводом разностных схем высокого порядка точности на основе машинных символьных преобразований.
Николай Николаевич - один из первых математиков в мире, кто профессионально занялся распараллеливанием алгоритмов - главным стратегическим направлением вычислительной математики в эпоху многопроцессорных суперкомпьютеров. Еще в 1977 г. им (совместно с А.Н.Коноваловым) была опубликована статья об организации параллельных вычислений и "распараллеливании прогонки". Здесь обнаружилось то счастливое обстоятельство, что изобретенный Н.Н.Яненко 20 лет назад метод дробных шагов идеально реализуется на многопроцессорных вычислительных системах. Но при этом возникает другое узкое место - временные потери при межпроцессорных коммуникационных обменах большими объемам
информации, и Николай Николаевич активно обсуждает вопрос компьютерных архитектур с ведущими отечественными разработчиками ЭВМ. Большое внимание он уделял алгоритмическому обоснованию перспективности создания высокопроизводительных специализированных процессоров параллельного действия для решения определенных классов задач математической физики.
Работы Н.Н.Яненко были широко известны и имели высший рейтинг за рубежом. Он имел многочисленные творческие контакты с ведущими учеными мира, активно участвовал в рабочей группе Международной федерации по обработке информации (ИФИП). Необходимо отметить, что основные зарубежные контакты Николая Николаевича приходились на период "холодной войны", и в личных дискуссиях он с открытым забралом шел на обсуждение острых вопросов, отстаивая свою патриотическую и партийную позицию.
3. АЛЬМА-МАТЕР
Результаты отделов А.П.Ершова и Н.Н.Яненко в значительной степени определяли лицо Вычислительного центра СО АН СССР. Но их плодотворная деятельность протекала на фоне высокой научной активности и других коллективов института. Уникальная творческая атмосфера и стратегическая политика были созданы Гурием Ивановичем Марчуком. Руководимый им Отдел физики атмосферы и океана (ФАО) взялся за решение глобальной задачи, которая, возможно, является сложнейшей из существующих в природе, поскольку включает проблемы от изменения климата Земли до изучения локальных мезометеорологических процессов. Здесь в общем случае необходимо учитывать и солнечную активность, и загрязнение атмосферы, и особенности рельефа, и характеристики растительного покрова, и подводные течения, и т.д.
Сопутствующими обстоятельствами являются малая изученность взаимосвязи различных физических процессов, а также недостаточность исходной информации для расчетов, определяемая существующей сетью метеостанций и космических наблюдений, данные которых требуют особых усилий для их адаптации к требованиям моделирования. Г.И.Марчуком были предложены феноменологические модели для учета многочисленных эффектов, а также численные методы для решения соответствующих систем дифференциальных уравнений, после чего начался коллективный труд по написанию и отладке пакетов прикладных программ, тестированию новых алгоритмов и расчету реальных процессов, осмысливание результатов и бесконечные усовершенствования как моделей, так и методов. Первым осязаемым этапным результатом этих титанических усилий была разработка и сдача в производственную эксплуатацию в 1967 г. оперативной системы краткосрочного (до трех суток) прогноза погоды Западносибирского региона (разработчики - Г.Р.Контарев и Г.С.Ривин). Компьютеры ВЦ были соединены кабелем с Новосибирским гидрометеоцентром, и дважды в сутки проходили сеансы обмена исходными метеоданными и результатами расчетов.
Однако не ФАО единым занимался директор ВЦ. В 1965 г. он сформировал лабораторию со странным названием - автоматизация построения алгоритмов, первым руководителем которой был В.Л.Катков. Сотрудники лаборатории Б.А.Загацкий, М.М.Бежанова, Т.А.Темноева, в отличие от сотрудников отдела Н.Н.Яненко, подходили к проблеме пакетов прикладных программ со стороны системного программирования, где они были профессионалами. И развитая ими оригинальная методология была воплощена в ряде пионерских прикладных программных разработок, которые долгое время после своего появления цитировались на разных конференциях и в публикациях. В.Л.Катковым была разработана система КИНО, осуществляющая анализ групповых свойств дифференциальных операторов в соответствии с теорией академика Л.В.Овсянникова. В.Л.Катковым же реализована по идеям С.К.Годунова экспериментальная система автоматизации построения и визуализации "красивых" сеток для дискретизации краевых задач в сложных расчетных областях. М.М.Бежанова создала систему ТЕНЗОР для автоматизации матрично-векторных операций и решения базовых задач вычислительной алгебры, которая в определенном смысле явилась прообразом современного всемирно известного пакета программ MATLAB. Б.А.Загацкий и Т.А.Темноева, уже после своих переездов в Москву и Димитровград, внесли весомый вклад в автоматизацию математического моделирования для задач ядерной энергетики.
В 1968 г. опубликована единственная совместная работа Г.И.Марчука и А.П.Ершова, посвященная проблематике вычислительных технологий. Это был их доклад на конгрессе ИФИП в Нью-Йорке о методологиях взаимодействия человека с ЭВМ при решении сложных задач математической физики. По сути, это была первая постановка вопроса об интеллектуальном пользовательском интерфейсе.
В 60-е и 70-е годы различными коллективами Вычислительного центра были созданы многочисленные пакеты прикладных программ для разных областей. Под руководством Ю.А.Кузнецова и А.М.Мацокина было создано несколько поколений мощной системы машинной графики СМОГ для разных ЭВМ. Большой коллектив во главе с В.А.Василенко, в который входили прекрасные математики А.Ю.Бежаев, А.Н.Ковалков, А.И.Роженко, А.С.Шадрин, реализовал свои теоретические заделы и алгоритмические находки по приближениям функций в составе ППП ЛИДА для сплайновых аппроксимаций и цифровой фильтрации данных. Этот пакет до пор является одним из лучших в мире по составу алгоритмов и качеству программного кода. Руководимый В.В.Пененко отдел, куда входили А.Е.Алоян, Н.Н.Образцов, А.В.Протасов, Ф.Г.Светлакова, Е.А.Цветова, В.В.Чекурова, создал большой программный комплекс АТОС (атмосфера, океан, окружающая среда) - одну из первых, если не первую в мире по полноте моделей, систему для мониторинга экологических процессов. Большая группа авторов (ученики С.К.Годунова) - А.Г.Антонов, А.Я.Булгаков, О.П.Кирилюк, В.И.Костин, А.Н.Малышев, перешедшие позже в Институт математики СО РАН, - разработали серию уникальных алгоритмов вычислительной алгебры, вошедших в библиотеку программ ПОЛИНА, реализующую матрично-векторные задачи с гарантированной (!) точностью на основе предварительного анализа спецификаций конкретной ЭВМ и свойств устойчивости или неустойчивости каждого расчетного этапа. В лаборатории математических задач химии под руководством В.И.Дробышевича, Л.В.Яушевой и Л.А.Рапацким был создан ППП ТЕМП, представляющий собой иерархический набор математических моделей физических и кинетических процессов в каталитических реакторах и включающий в себя макропроцессор, осуществляющий сборку и настройку программных "кирпичиков" по исходным данным конкретной задачи.
В лаборатории автоматизации построения алгоритмов, в которую после 1968 г., вместе с В.П.Ильиным, пришли новые люди - Б.И.Голубцов, В.М.Свешников, Е.А.Ицкович, А.Л.Урванцев, С.П.Гололобова, В.Я.Иванов, Н.И.Горбенко, А.Н.Юдин, М.В.Урев и многие другие, - за долгие годы коллективной работы было фактически создано направление вычислительной электрофизики, включающее задачи моделирования высоковольтной аппаратуры, электронно-оптических и полупроводниковых приборов, ускорителей, электронных и ионных пушек, средств сильноточной СВЧ-электроники и т.д. Для расчетов различного типа устройств было разработано большое количество программных пакетов -КСИ-БЭСМ, ЭРА, ЭФЕС, ЭФИР, ЭДС и другие, - осуществляющих автоматизацию всех этапов вычислительного процесса: двумерное и трехмерное геометрическое моделирование, построение сеток и аппроксимаций в сложных расчетных областях, линейные и нелинейные итерационные процессы, а также средства интеллектуального графического интерфейса с управлением численными экспериментами. Пользователями этих пакетов были более 100 организаций из разных городов и республик СССР, в значительной степени из оборонных министерств.
Г.И.Марчук лично курировал большой отдел АСУ (автоматизированные системы управления), заведующим которого был И.М.Бобко. Это направление было особенно важно для экономики в масштабе всей страны, и ему неизбежно придавалось политическое значение. Надо вспомнить, что первые в мире ЭВМ создавались в интересах оборонных задач для проведения экстремальных объемов вычислений (ядерные проекты, ракеты, космос). Но когда в компьютерах естественным образом появилась большая память, сразу пришло понимание, что хранение и обработка экстремальных объемов ценной информации - это не менее важный стратегический ресурс.
Как это обычно бывало в советские времена, под руководством партии началась всеобщая компания по установке на заводах и больших предприятиях ЭВМ и АСУ. Поскольку поспешность уместна не всегда, здесь случались передержки и спекуляции, когда желаемое выдавалось за действительное. Однако созданные отделом И.М.Бобко автоматизированные системы БАРНАУЛ (на машинах М-220) и СИГМА (на ЕС ЭВМ) успешно внедрялись и функционировали в сотнях организаций страны. Основными разработчиками этих АСУ были Г.И.Забиняко, В.П.Кузнецов, В.В.Марусин, И.В.Недоспасов, Г.А.Сидорова, В.Г.Шарапов. Различные постоянно совершенствующиеся подсистемы включали оперативное управление и отчетность, календарное планирование, расчет зарплаты, материально-техническое снабжение и т.д. Авторы этих разработок удостоены премии Совета Министров СССР и Государственной премии.
Заботы отдельных подразделений Вычислительного центра не заслоняли общей проблемы, имеющей животрепещущее значение не только для института, но и всего Сибирского отделения АН. Это - создание фабрики машинного времени, бесперебойно обеспечивающей потребности организаций Академгородка, а также Новосибирска и даже Западно-Сибирского региона. По совокупным мощностям компьютерного парка и по уровню их эксплуатации ВЦ был одним из крупнейших центров в стране и по праву служил визитной карточкой Академгородка. Сюда водили именитых гостей. Сюда поступали новейшие отечественные ЭВМ, здесь по жестким техническим нормам оборудовались машинные залы, спецпомещения для магнитных барабанов и магнитных лент, громоздких энергетических агрегатов. В разные времена здесь работало от трех до четырех уникальных БЭСМ-6. Эта ЭВМ в конце 60-х была мощнейшей в стране и прослужила немыслимые для революционной компьютерной эпохи 25 лет! В ВЦ были также все марки крупнейших ЕС ЭВМ и многочисленные мини-машины типа СМ-4. Диспетчерская служба с приемом задач, распределением машинного времени и выдачей результатов расчета представляла собой хорошо налаженный конвейер, вовлекавший ежедневно сотни и тысячи пользователей.
Вопреки индивидуалистским стремлениям каждого пользователя самому попасть на ЭВМ, пропустить задачу и "живьем" получить результат, дирекцией ВЦ поистине с диктаторской дисциплиной была внедрена система распределения машинного времени, автоматически раскидывающая поток задач по вычислительной сети, реализующая работу общей внешней памяти и обеспечивающая строгий контроль за этим высокотехнологичным процессом. Ее организация была крупной научно-производственной проблемой, и ее решение состоялось в форме проекта ВЦКП (вычислительный центр коллективного пользования), разработанного в кратчайшие сроки. За работу ее авторы О.В.Москалев, Л.Б.Эфрос, Ю.В.Метляев были удостоены премии Совета Министров СССР.
В рамках этой программы были выполнены важнейшие технические работы, имеющие огромное значение для информатизации Новосибирского научного центра по сей день - прокладка подземной кабельной сети, соединившей между собой ведущие институты СО РАН. Следует отметить большой организационный вклад в это дело И.И.Гейци. Роль ВЦКП для Академгородка настолько возросла, что он был выделен в самостоятельную организацию - ГПВЦ (Главный производственный вычислительный центр СО АН СССР). Знаменательно, что в Вычислительном центре начинались также пионерские работы по распараллеливанию вычислений. В области теории параллельного программирования классические результаты принадлежат В.Е.Котову и А.С.Нариньяни, предложившим одну из первых моделей параллельных программ, исследовавшим условия отсутствия конфликтов и преобразования последовательных программ в параллельные. В 1980 г. на Конгрессе ИФИП в Токио Г.И.Марчуком и В.П.Ильиным был сделан доклад о сравнительной эффективности распараллеливания базовых вычислительных методов математической физики. В 80-е годы в институте активно эксплуатировались отечественные многопроцессорные машины ПС-2000 и ЕС-1068. На них приобретался первый ценный опыт распараллеливания алгоритмов, решались методические и практические задачи и даже защищались кандидатские диссертации. Под руководством Н.Н.Миренкова были созданы системные комплексы Обь, Иня и Мапекс для поддержки различных этапов параллельных вычислений.
Последняя крупная концептуальная разработка Вычислительного центра, на которой мы остановимся, - проект МАРС (Модульные Асинхронные Развиваемые Системы). Идея построения компьютеров следующих поколений была опубликована Г.И.Марчуком и В.Е.Котовым в 1978 г. Ее фундаментом было рассмотрение компьютерной архитектуры как естественной реализации модели вычислений с параллелизмом и децентрализацией обработки потоков данных, асинхронностью взаимодействия устройств и информационных процессов, иерархичностью и модульностью компонент.
Разработка аппаратуры для прототипного компьютера началась в 1981 г. коллективом под руководством Ю.Л.Вишневского в кооперации с промышленностью, представителем которой выступал московский ИТМиВТ АН СССР. В процессе реализации проект претерпевал модификации и менял названия - Мини-МАРС, МАРС-М, МАРС-Т, а также включал отдельные самодостаточные разработКи. Во главе с А.Г.Марчуком осуществлялся проект "Кремниевый компилятор" - программный комплекс для автоматизации проектирования СБИС, сверхбольших интегральных схем. С целью описания архитектуры параллельных компьютерных систем для кремниевого компилятора были созданы языки ПОЛЯР и C-plus (расширение языка С, созданное независимое от С++). Был также разработан базовый язык параллельного программирования БАРС. Была спроектирована и реализована рабочая станция КРОНОС на основе 32-разрядного процессора, ориентированного на быстрое выполнение команд языков высокого уровня. В рамках проекта был также создан графический спецпроцессор на базе устройства ГАММА.
В начале 80-х годов цивилизованный мир находился в состоянии шока от "японского вызова" - шумно объявленного национального проекта Японии по созданию новых суперкомпьютеров. После этого аналогичные правительственные программы публиковались и дискутировались в США и западноевропейских странах. В нашей стране проект МАРС был поддержан на высоком уровне - от ГКНТ (Государственный комитет по науке и технике СССР), председателем которого был тогда Г.И.Марчук, до Генерального секретаря ЦК КПСС М.С.Горбачева. В 1985 г. постановлением правительства был создан на три года Временный научно-технический коллектив (ВНТК) СТАРТ, финансируемый в социалистических условиях специальным образом. Основой коллектива были команды из ВЦ СО АН под руководством В.Е.Котова, А.С.Нариньяни и Е.П.Кузнецова. Кроме того, в СТАРТе были "бригады" из Таллинна, Киева, Северодонецка и Москвы. По истечении намеченного срока, в 1988 г., ВНТК СТАРТ успешно сдал результаты работ межведомственной комиссии и прекратил свое существование.
Мы коснулись только результатов работы подразделений ВЦ СО АН в поле деятельности информатики. За кадром нашего краткого обзора остаются большие отделы академиков А.С.Алексеева, М.М.Лаврентьева и члена-корреспондента РАН Г.А.Михайлова, представляющие собой оригинальные научные школы по математической геофизике, по обратным задачам, по статистическому моделированию, где тоже разрабатывалось большое количество программ, ориентированных на конкретные прикладные результаты.
Вычислительный центр СО АН в пик своего развития насчитывал более тысячи сотрудников и явился уникальной кузницей научных кадров, делегируя в различные институты, города и страны либо отдельных ученых, либо целые десанты. Отдел Н.Н.Яненко практически полностью перешел в ИТПМ и значительно обогатил жизнь этого института. Отделы С.К.Годунова и М.М.Лаврентьева перешли в Институт математики СО АН. Ю.И.Шокин и В.В.Шайдуров привлекли в Красноярский ВЦ (ныне Институт вычислительного моделирования) значительное количество новосибирских академгородковцев. И.М.Бобко при образовании Института информатики Академии педагогических наук также опирался на "своих" сп циалистов. Ядро нового Института вычислительной математик РАН, сформированного Г.И.Марчуком в Москве, составляли бывшие сибиряки В.П.Дымников, Ю.А.Кузнецов, В.Н.Лыкосов и многие другие. Базирующиеся на ВЦ кафедры вычислительной математики, программирования, математической геофизики и другие выпустили сотни специалистов высшей квалификации, работающих сейчас во многих городах России, ближнего и дальнего зарубежья. Среди "выпускников" ВЦ СО АН более 100 докторов наук. Наконец, уместно напомнить, что Вычислительный центр дал президента Академии наук СССР Гурия Ивановича Марчука и президента АН Казахстана (У.М.Султангазин заканчивал здесь и аспирантуру, и докторантуру).
Первой самостоятельной организацией, выделившейся из состава ВЦ СО АН, было КБСП (Конструкторское бюро системного программирования, первый директор - В.Л.Катков), переехавшее затем в белорусский город Гомель. Затем был Новосибирский филиал ИТМиВТ АН (Институт точной механики и вычислительной техники, ныне Институт программных систем, директор Г.Д.Чинин). И, наконец, независимость от ВЦ получили ИСИ им. А.П.Ершова (Институт систем информатики, директора - по очереди - В.Е.Котов, И.В.Поттосин, А.Г.Марчук) и ИВТ СО РАН (Институт вычислительных технологий, директор Ю.И.Шокин). В общей сложности из ВЦ СО АН вышло более 20 директоров научных институтов.
По значению Вычислительного центра СО АН для подготовки кадров по вычислительной математике и информатике можно провести некоторую аналогию со знаменитым московским математическим семинаром академика Н.Н.Лузина, через который прошли в свои молодые годы выдающиеся ученые М.А.Лаврентьев, Л.А.Люстерник, А.Н.Колмогоров, М.В.Келдыш, С.Л.Соболев и многие другие.
4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ПРИГЛАШЕНИЕ К ДИСКУССИИ
Приведенный обзор мог бы быть написан без какой-либо правки в 1990 г. и с успехом послужил бы рапортом о достижениях советской науки и о ее еще более радужных перспективах. Однако в 2001 году он скорее звучит как ностальгия о золотом веке сибирской
информатики.
Печально известное для российских ученых десятилетие наиболее пагубно сказалось на информатике, поскольку ее техническая основа - отечественная компьютерная индустрия - была разрушена практически полностью. Популярный в 80-е годы лозунг "догнать и перегнать Америку" надолго потерял свою актуальность. Положение катастрофически усугубилось на фоне глобального информационного взрыва, символизируемого завоевавшей за 15 лет весь мир ордой персональных компьютеров, порождающей каждый год новых мутантов, популяция которых от скромного IBM 286 дошла до конвейерного выпуска многопроцессорных гигагерцовых чудовищ PENTIUM 3, 4 и т.д. Книжный мир заполонили глянцевые издания продукции фирмы Microsoft и других олигархов от компьютерного маркетинга. Словарный запас русского языка обогатился "хакерами", “принтерами", "драйверами", "сканерами" и прочими шедеврами технического бума. Отсутствие здесь хоть единого национального термина очень образно свидетельствует, что наша страна стоит на обочине бурного информационного потока.
Наибольшие потери (страшно написать "невосполнимые") понесла сибирская информатика в кадрах. Невостребованность российской науки собственным правительством, с одной стороны, и мировой дефицит высококвалифицированных программистов-математиков - с другой, привели к вымыванию из наших академических институтов наиболее активных по характеру профессионалов молодого и среднего возраста (в медицине есть термин "остеопороз" - вор костной ткани, образующий необратимые изменения организма). В советские времена имел хождение тезис, что недостаток отечественных вычислительных мощностей мы компенсируем национальными особенностями интеллекта, который зиждется на исторических корнях российской Академии и образования. Однако сейчас такие утверждения могут привести к опасным заблуждениям, так как анализ публикаций основных русско- и англоязычных журналов, а также списков докладов и участников международных конференций показывает, что в современных информационно-вычислительных технологиях (и особенно в их фундаментальных концепциях!) российские имена уже давно не фигурируют на заглавных позициях, и эта тенденция склонна к усугублению.
Факультеты и кафедры, связанные с Computer Science, собирают много хороших студентов, но отнюдь не потому, что научные организации могут предложить выпускнику достаточную для нормального существования зарплату. Молодой энергичный человек знает, что с хорошим знанием компьютера, английского языка и российским дипломом он без затруднений найдет несколько интересных для себя предложений на международном рынке труда. А зачастую для этого даже не требуется пересекать государственную границу, поскольку мелкие и крупные иностранные фирмы сочли более выгодным нанимать квалифицированную рабочую силу и размещать заказы на месте, экспортируя только виртуальный программный продукт.
В Новосибирском Академгородке к 2001 г. сложился феномен под названием "силиконовая тайга" (производная от калифорнийской "кремниевой долины", держащей мировой рекорд по плотности размещения компьютерных фирм), заключающийся в том, что уже около 2000 профессиональных программистов работают здесь в зарегистрированных иностранных "софтовых" фирмах, получая зарплату, которая намного меньше, чем в Америке, но в десять и более раз превосходит российские бюджетные ставки.
Наименование "Вычислительный центр" сейчас осталось только за неизменной автобусной остановкой, а его академическими преемниками являются три института СО РАН: ИВМиМГ, ИВТ и ИСИ, - два последних при этом образуют Объединенный институт информатики. В Новосибирском научном центре за последние годы появились определенные точки роста в плане информатизации - новый факультет по информационным технологиям в НГУ, развитая сеть ИНТЕРНЕТ, быстрые коммуникационные каналы, суперкомпьютерный центр коллективного пользования СО РАН, значительные информационные ресурсы, - которые вполне достаточны для успешных годовых отчетов и различных проверок институтов комиссиями. Общее руководство и координация работ по данным направлениям возложены на Объединенный ученый свет СО РАН по математике и информатике, возглавляемый академиком А.С.Алексеевым. Однако серьезный профессиональный анализ состояния фундаментальных исследований, прикладных работ и подготовки кадров (треугольник М.А.Лаврентьева!) по информатике неизбежно ставит многочисленные "но" и выходит за рамки данной статьи. Надо только констатировать, что условный "Вычислительный центр" перестал быть визитной карточкой Сибирского отделения РАН. Можно поставить следующий вопрос: имеются ли объективные условия для устойчивого развития фундаментальных и прикладных исследований по информатике в СО РАН и выхода их на передовой мировой уровень? Если да, то как перейти от извечной российской проблемы "Кто виноват?" к более конструктивной "Что делать?". Ответы остаются открытыми.
|