Путь открыт

Ленинские горы. Устремленное ёвысь здание Московского государственного университета. Торжественно-строгий бело-колонный актовый зал.

Не часто собирается здесь такая аудитория. Убеленные сединой академики, почтенные профессора, знаменитые деятели науки, руководители институтов, конструкторы, моряки, летчики, связисты, заводские инженеры, молодые аспиранты, студенты.

Тысяча делегатов и гостей, много зарубежных ученых из Китая, Германской Демократической Республики, Чехословакии, Польши и других стран.

Если прислушаться к выступлениям, то можно подумать, что здесь собрались фантасты и обсуждают смелые гипотезы* которые станут основой увлекательных романов и повестей, и каждый из выступающих старается придумать самую невероятную машину будущего.

...Машина с надлежащей точностью проводит проверку юридических документов и даже... истинность показаний.

Электронная Модель сердца позволяет не только обнаружить, но и предсказать некоторые сердечные заболевания.

Управляющая система не только выбирает наилучшие дайнЫе для технологического процесса* не тЬлько с предельной точностью ведет его, но вдобавок еще и "тренируется" во время работы, приобретает практический "опыт", как бы "самосовершенствуется".

И все это уже существует или строится. Об этом говорят математики, физики, инженеры, конструкторы, обсуждая пути развития советского математического машиностроения.

И нет ничего странного в том, что в актовом зале университета собрались люди различных профессий, различных отраслей знаний. Вот уже несколько лет, как наша промышленность выпускает цифровые устройства и моделирующие установки - машины новые, ранее не виданные. Нужно обменяться опытом их эксплуатации" обсудить новые проекты машин, наметить пути их развития.

Делегаты подробнЬ знакомятся с работой новейших советские машин. В их создании принимали участие как научные учреждения - институты, лаборатории - так и заводы, конструкторские бюpo. Явление это отнюдь не случайное. Наука сейчас сама постепенно становится своеобразной отраслью промышленности, и для ее развития требуется привлечение мощной техники.

Чтобы быстро решить какую-либо научную или техническую задачу, теперь необходим слаженный труд коллектива ученых, инженеров, рабочих. Особенно это заметно на Примере создания электронных вычислительных машин. При исследовании новых принципов их работы, каких-то новых процессов труд ученого сливается с работой изобретателя, инженера, технолога.

Так создавалась и быстродействующая электронная счетная машина - БЭСМ. Ее творцом был коллектив сотрудников Института точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР.

За проектирование и ввод в эксплуатацию этого "генерала" отечественной вычислительной техники руководителю института академику С. Лебедеву присвоено звание Героя Социалистического Труда: Группа ученых, конструкторов, инженеров награждена орденами.

БЭСМ - одна из наших лучших вычислительных машин- машина экспериментальная, Она производит до 10 тысяч арифметических действий в одну секунду, заменяя несколько десятков тысяч вычислителей. Во внешней "памяти" БЭСМ хранит 120 тысяч чисел, в промежуточной - 5 тысяч, в оперативной - тысячу. Двести чисел в секунду, тысячу печатных страниц таблиц в час "выбрасывает" БЭСМ в виде готового результата. Машину эксплуатируют круглосуточно. Можно себе представить, сколько сделала она вычислений!

Теперь БЭСМ "старушка". Год ее рождения 1953-й. Но, несмотря на это, машина остается в ряду наиболее быстродействующих.

Закончен монтаж и новой разновидности семейства быстродействующих машин - БЭСМ-2. Она более удобна в эксплуатации, в ней в два раза увеличена оперативная "память", запись числа и выборка его занимают десять миллионных секунды. Машина предназначается для серийного выпуска.

Конструкторы уже переходят к новой модели, рассчитывая довести ее скорость" до двухсот тысяч операций в секунду.

БЭСМы -лишь часть представителей славной когорты отечественных цифровых электронных счетных машин. Были созданы и другие, с иными характеристиками, с иными показателями, с иными качествами работы.

Чтобы познакомиться с одной такой машиной, отправимся в конструкторское бюро, где ее проектировали. Руководитель коллектива, создавшего большую универсальную вычислительную машину "Стрела", Герой Социалистического Труда Ю. Базилевский рассказывает, что у машины большие математические возможности. "Стрела" "запоминает" две тысячи сорок восемь десятиразрядных чисел на сорока трех электронно-лучевых трубках и до двух сот тысяч чисел на магнитной ленте. Скорость вычисления - 2-3 тысячи операций в секунду.

Большие работы ведутся у нас и по созданию малогабаритных универсальных вычислительных машин. Дешевые, простые в эксплуатации, они имеют много преимуществ перед большими, громоздкими машинами. Их удобно монтировать в единый блок специальных систем для автоматизации производственных процессов. Удобно на них проводить и экспериментальные работы.

В Лаборатории управляющих машин и систем еще в 1952 году под руководством члена-корреспондента Академии наук СССР И. Брука была построена одна из первых малогабаритных вычислительных установок - М-2. В отличие от машин, занимающих большие залы в сотни квадратных метров, эта скромно умещается на 22 квадратных метрах.

Несмотря на малые размеры, машина решает задачи с большой точностью и хорошей скоростью - две тысячи арифметических операций в секунду. За восемь минут в машине проносится вихрем миллион арифметических действий, и стоит такой счет всего четыре рубля.

Электронная быстродействующая машина 'Стрела'

Машина М-2 несколько необычная. Благодаря применению полупроводников схемы арифметического и управляющего устройств удалось выполнить небольшими, компактными.

На М-2 были проведены очень сложные вычисления формы подпятника турбин Куйбышевской ГЭС. Вложила машина свой вклад и в создание синхроциклотрона - установки для разгона элементарных частиц. Для выяснения процессов, возникающих в новой атомной машине, выполнено два миллиарда арифметических действий!

В этой же лаборатории в содружестве с коллективом Научно-исследовательского института электротехнической промышленности построена другая малогабаритная универсальная машина - М-3. Все ее устройства умещаются в трех небольших шкафах, занимающих площадь меньше трех квадратных метров.

Совсем недавно в лаборатории Института математики Академии наук Украины создана вычислительная машина "Киев". Она размещена на площади в 30-40 квадратных метров - много меньшей, чем, например, нужно для "Стрелы", хотя делает она в три раза больше вычислений в секунду, чем "Стрела".

Проектируется у нас и крупная быстродействующая электронная вычислительная машина на 20 тысяч операций в секунду.

В октябре 1955 года в городе Дармштадте (Федеративная Республика Германии) Обществом прикладной математики и механики была созвана Первая международная конференция по электронным математическим машинам. Месяцем раньше в Брюсселе состоялась Первая международная конференция по моделирующим устройствам. А весной 1956 года в Лондоне был созван съезд по цифровым вычислительным машинам. Ученые и инженеры многих стран докладывали о направлениях развития новых вычислительных машин, обменивались мнениями и о различных типах машин, об отдельных блоках и схемах, о НОЁЫХ физическик элементах для Ёсевозможных устройств.

Вот что рассказывают советские делегаты 6 состоянии вычислительной техники за рубежом.

У многих английских машин есть собственные имена: "Меркурий", "Марк", "Николас".

Самая быстродействующая - "Меркурий". Недаром она носит мифологическое имя посланца богов, очень быстро выполнявшего разные их поручения. Сложение на ней занимает всего от 60 до 180 микросекунд, умножение - 300 микросекунд. Оперативное "запоминающее" устройство на ферритах работает быстро и надежно.

Интересна машина с поэтическим названием "Пегас". В ней максимально сокращено оборудование, и все оно умещается в двух шкафах. Ее стандартные блоки изготовлены из пластмассы. "Пегас" cодержит всего сто ламп, то есть в пять раз меньше, чем обычные машины. И, несмотря на такое упрощение, они работаем со скоростью двух тысяч операций в секунду.

В США в 1955 году в промышленности и торговле работало четыре с половиной тысйчи цифровых электронных машин. Общая же стоимость вычислительной электронной техники достигла большой суммы - миллиарда долларов.

Кому и как служив эта техника в США, мы еще расскажем. Сейчас же ознакомимся с некоторыми образцами машин.

Крупнейшая фирма ИБМ - "Интернейшнл Бизнес Мэшинз" - выпускает машины серии "700". Это универсальные быстродействующие установки, приспособленные для различных работ. Построена и огромная машина НОРК. В ней свыше восьми тысяч ламп и много различных устройств. Она обладает высокой скоростью.

Вообще в вычислительных машинах твердо наметилась тенденция развития скоростей. Проектируются и строятся машины со скоростью в несколько десятков тысяч вычислений в секунду.

Большие скорости дают вычислительным машинам большие преимущества. Академик С. Лебедев рассказывает, что, когда ученые приступили к созданию первых электронных вычислительных машин, мйогие говорили: "Для чего больЩая скорость вычисления? За несколько месяцев машины перерешают все задачи, и потом им делать будет нечего".

Опыт показал, что количество задач, требующих машинного решения, беспрерывно растет и опережает возможности Машин.

Современные наука и техника выдвигают такие задачи, что даже подумать о их решении страшно. Иногда возникает необходимость проделать десятки триллионов арифметических операций! Если вычислить со скоростью десяти тысяч операций в секунду, то и тогда потребуется свыше четырех лет Непрерывной работы быстродействующей машины.

Пример ясно показывает: скорости вычислительных машин должны расти, и, вероятно, миллион операций в секунду не будет пределом.

Полупроводниковые детали машин миниатюрны

Быстро едет легковой автомобиль, да везет мало. Так и в вычислительной Машине: не всегда скорость - это производительность. От вычислительных устройств требуется еще богатство и гибкость системы команд, слаженная, гармоничная работа всех узлов и блоков, медленная часть машины не должна задерживать быструю.

Громадную роль в машине играет ее "память". В современных установках она должна быть и емкой и быстродействующей. Сейчас число отыскивается и выбирается из "памяти" за несколько микросекунд. Но и это уже считается недостаточным. Требуется еще большая скорость. Ведь во время операций или выполнения команд надо неоднократно обращаться к "памяти". Поэтому очень важно создать сверхбыструю "память", да еще значительной емкости.

Само собой разумеется, что вычислительная машина должна обладать высокой надежностью в работе. Идеальной была бы машина, работающая без ошибок. Но этого достигнуть трудно. Обычно в вычислительных машинах одна ошибка приходится на 10 миллионов операций. Недавно удалось снизить число ошибок до одной на 100 миллионов операций. БЛИЗКОЙ к идеалу будет машина, делающая одну-две ошибки на миллиарды операций. Заметим, кстати, что опытней вычислитель делает одну ошибку на 100 операций.

Подобно тому как в авиации скорость, дальность, высота определяют главные линии развития самолетостроения, так для вычислительных машин скорость, гибкость, надежность характеризуют самые важные стороны их работы.

Над этими проблемами трудятся советские ученые и конструкторы, используя как отечественный, так и зарубежный опыт математического машиностроения.

Но создание сверхскоростных и надежных машин усложняет установку, удорожает ее. Поэтому стремятся упрощать и сокращать оборудование вычислительных машин.

Много преимуществ дает замена электронных ламп полупроводниками. Сравним хотя бы срок их службы. Электронная лампа работает от одной до десяти.тысяч часов, а полупроводниковое устройство - семьдесят тысяч часов. Практически оно вечно! А размеры? Полупроводниковые приборы миниатюрны. Объем некоторых из них не превышает сотой доли кубического сантиметра - не больше спичечной головки. Такую "лампу" и не разглядишь в машине. Она выглядит как место спайки проводов.

Из полупроводниковых "ламп" можно построить радиоприемник в футляре от часов, телевизор величиной с книгу и вычислительную машину, для которой не нужно будет стометрового зала, а достаточно письменного стола.

К этому надо добавить, что полупроводники обладают высокой прочностью, не боятся тряски и вибраций, им не нужен накал и предварительный разогрев. Они всегда готовы к действию и потребляют в сотни раз меньше энергии, чем обычные лампы.

В одной зарубежной экспериментальной вычислительной машине заменили 1250 электронных ламп полупроводниковыми элементами, и потребление энергии снизилось на... 95 процентов! Машина перестала нагреваться, поэтому отпала необходимость в больших вентиляторах для ее охлаждения.

В конце 1957 года сотрудники Научно-исследовательского института счетного машиностроения создали первую в мире малогабаритную моделирующую машину без единой лампы - на полупроводниках. Машина МН-10 весит всего 45 килограммов и умещается на половине письменного стола. А для ее питания хватает всего 200 ватт. Столько же берет средняя осветительная лампочка.

В настоящее время разрабатывается и новый вид машинной "памяти" с использованием полупроводников. Как показали исследования, полупроводники можно применить для создания устройств, которые смогут "запоминать" и долго "хранить" электрические импульсы. Основной элемент новой "памяти" - прибор, получивший название "оптотрон". Он состоит из двух последовательно соединенных элементов электрической схемы: электролюминесцентного конденсатора и фотосопротивления. Получив импульс тока, оптотрон начинает светиться - "запоминать" импульс. Он может точно, в соответствии с программой работы машины, выдавать хранящиеся в нем данные в виде световых или электрических импульсов.

Сделана попытка применить в счетных устройствах и явление сверхпроводимости некоторых металлов, когда они перестают оказывать какое-либо сопротивление электрическому току, если их поместить в жидкий гелий (температура -270°Ц).

Такой счетный элемент назвали "криотроном" (от греческого слова "криос" - холод). Он реагирует на изменения тока мгновенно. Кроме того, эти элементы очень малы: пятьдесят штук их умещается на ногте большого пальца! Возможно, применение криотронов и есть один из путей к достижению больших скоростей счета при очень малых габаритах машины.

Не прошли ученые и мимо разработки электрохимического устройства, могущего заменить электронную лампу. Принцип его работы основан на движении ионов между электродами в йодном растворе, а не в газе или вакууме, как в лампах. Считают, что такой прибор - солион - позволит значительно упростить устройство машины.

Мы живем во время революционного преобразования технологии. Автоматизация, стандартизация, унификация, типизация - все, что только может способствовать упрощению производства, внедряется в промышленность. Это нужно для массового выпуска продукции, для улучшения ее качества.

Новый вид индустрии - индустрия "думающих" машин немедленно поставила себе на службу новейшие виды производства и технологии.

Обычно радиодетали соединяют монтажными проводами. Идет сложный, трудоемкий процесс пайки. В вычислительных машинах очень много разных деталей. Не так просто смонтировать их в единые схемы. Поэтому в радиотехнике стали применять более совершенный метод монтажа - печатные схемы. В печатных схемах отдельные детали соединяют дорожкой из тонкого проводящего слоя, напечатанного штампом или нанесенного трафаретом прямо на стенки корпуса.

А недавно "печатью" стали изготовлять и радиодетали - сопротивления, конденсаторы, переключатели. Вместо длительного кропотливого монтажа отдельного узла, блока машины, теперь применяют однократный процесс штамповки. Удар штампа - и блок готов. На панели отпечатана й детали и их монтаж.

По-новому стали собирать и математические машйНы. Все они состоят из определенного числа узлов и блоков, Которые соединяются в общую схему. Блоки решено стандартизировать, то есть придавать им единообразие, и изготовлять крупными сериями. Появились стандартные триггеры, собирательные схемы, схемы совпадения, магнитные барабаны, устройства ввода и другие элементы. Из них, как из деталей игры "Конструктор", можно собирать разные машины. Для этого надо только заранее рассчитать определенные схемы. Такой способ, наряду с применением печатных схем, позволяет автоматизировать - поставить на конвейер - изготовление вычислительных машин.

Массовое производство удешевит вычислительные машины, и, ёозможно, со временем их станет так много, что они появятся на полках магазинов, как давно уже появились арифмометры, пишущие машинки, радиоприемники, телевизоры. Покупатели будут рассматривать небольшие аккуратные ящички и раздумывать, какую вычислительную майшну лучше приобрести - "Луч" или "Молнию".

История электронных вычислительных машин исчисляется всего годами, но вряд ли можно найтй еще одну область техники, которая бы развивалась так стремительно.

Взгляните на первые математические машины. Вот один из первенцев - моделирующая электронная машина "Тридак". Этот гигант занимает целое здание, в котором помещены и трансформаторы, и установки для охлаждения воздуха-, и насосные станции. В машине 8 тысяч электронных ламп, 2 тысячи реле, много электромоторов.

А первая электронная цифровая машина ЭНИАК? Сложная, громадная: 40 отдельных панелей занимают большой зал, 18 тысяч электронных ламп, 1500 электромеханических реле. А оперативная "память"... всего 12 чисел!

Эти машины по сравнению с современными кажутся уродливыми. Они выглядят примерно так же, как старые паровозы в сравнении с современными красавцами тепловозами.

Многое пришлось сделать, чтобы за короткое время пробежать путь, потребовавший для тепловых машин столетия. Но многое еще надо сделать, чтобы достичь в вычислительных машинах больших скоростей, сверхбыстродействующей памяти, ее неограниченной емкости, предельной точности, надежности, простоты, компактности и дешевизны всей установки. Потребуются не только новые элементы в новых устройствах, но и поиски новых принципов в их работе. Это даст возможность строить невиданные машины с немыслимыми возможностями.

Рядом с гигантским 'Тридагом' современная машина кажется крошкой

Какими они будут?

Современные работающие машины настолько совершенны, а те, что проектируются, так удивительны, что любой, даже самый робкий прогноз находится уже на грани фантастики. Но фантазируют безгранично чаще всего писатели. Ученые же стремятся держаться в рамках науки, а конструкторы и инженеры обязаны, если так можно выразиться, фантазировать реально, им нужно быть в пределах возможностей техники. Но и они уже ведут разговор о десятках миллионов операций в секунду, о сотнях тысяч чисел в оперативной "памяти", о безграничной внешней "памяти".

Если смелее заглянуть вперед, то можно увидеть, как инженеры-химики прямо из растворов выращивают системы кристаллов, образующие готовые электронные схемы вычислительных машин. Тогда небольшая электронная машина предстанет перед нами в виде красивого устройства не больше часов, а мощная универсальная установка для научных исследований сможет содержать миллиарды элементов для неограниченной "памяти" машины и гигантского быстродействия.

Трудно сейчас что-либо сказать о возможностях таких вычислительных машин, и будут ли они называться просто вычислительными?! Говоря о вычислительных машинах завтрашнего дня, мы не должны забывать, что будущее принадлежит не просто машинам, хотя бы и самым совершенным.

Забота о технике завтрашнего дня всегда забота о творце техники - человеке. В этой связи уместно заметить, что наше Отечество занимает первое место в мире по подготовке инженеров - создателей новой техники.

В сто раз выросли кадры инженеров за время советской власти. Теперь в нашей стране более миллиона инженеров, более миллиона творцов новой техники!

Какие еще невероятные машины они создадут!