История экономической кибернетики

КИБЕРНЕТИКА* 

* “История  Академии Наук Украинской ССР”, Киев, “Наукова думка”, 1979 г.

Как самостоятельная  наука кибернетика сформировалась во второй половине 40-х гг. Ее становление  и развитие во всех странах, подготовленное развитием ряда разделов науки и техники (прежде всего автоматики и математики) в предшествующие годы, тесно связано с созданием и широким распространением электронных вычислительных машин (ЭВМ).

Работа  по созданию первой отечественной электронной  вычислительной машины МЭСМ (малая  электронная счетная машина) началась в Институте электротехники АН УССР в 1947-1948 гг. под руководством С. А. Лебедева (С. А. Лебедев, Л. Н. Дашевский, Е. А. Шкабара и др.). В ноябре 1950 г. заработал макет МЭСМ, а 25 декабря 1951 г. машина была принята в эксплуатацию. В начале 50-х гг. на МЭСМ решали задачи известные советские математики и механики А. А. Дородницын, А. Ю. Ишлинский, М. В. Келдыш, М. А. Лаврентьев, Б. В. Гнеденко и др., на ней работали первые советские программисты М. Р. Шура-Бура, В. С. Королюк, Е. Л. Ющенко и др.

Новый подъем в области электронной  вычислительной техники начался  после решения о создании в  ряде академий наук союзных республик, в том числе в Академии наук УССР (1955 г.), вычислительных центров. В  декабре 1957 г. на базе лаборатории вычислительной техники Института математики АН УССР создан Вычислительный центр АН УССР. С самого начала деятельность центра была нацелена не только на обслуживание академии, но и на развитие широкого комплекса фундаментальных и прикладных исследований в области электронной вычислительной техники и ее приложений, на решение задач развития широкого круга проблем теоретической и прикладной кибернетики. Период с момента создания Вычислительного центра и до его преобразования в Институт кибернетики АН УССР (1962 г.) можно назвать начальным периодом развития кибернетики в Академии наук УССР, тогда как период создания и освоения МЭСМ (1948- 1953 гг.) – начальным этапом развития электронной вычислительной техники.

В этот период были заложены основы материальной базы будущего развития кибернетики в Академии наук УССР, созданы основные научные школы и направления, началась систематическая и целенаправленная подготовка кадров в области теоретической и прикладной кибернетики, выработаны ее основные научно-организационные принципы развития. Среди этих принципов отметим два основных, важных не только для кибернетики, но и для других, особенно вновь возникающих наук: принцип единства теоретических и прикладных исследований и принцип органического единства дальних и ближних целей.

В соответствии с указанными принципами уже в  начальный период развития кибернетики  в Академии наук УССР была начата работа над несколькими долгосрочными  программами для решения как  коренных научных проблем развития вычислительной техники и кибернетики, так и практических, задач ее применения в народном хозяйстве. Программа развития работ по созданию новых ЭВМ была тесно связана с программами развития теории вычислительных машин (алгебра логики, теория автоматов, архитектура ЭВМ, теория программирования и организации вычислений) и искусственного интеллекта, с одной стороны, и программами управления в различных областях человеческой деятельности – с другой.

Становление этих программ шло параллельно с  завершением ранее начатых работ  и работ по созданию материальной базы Вычислительного центра. В 1957 г. была окончена работа над специализированной электронной счетной машиной (СЭСМ) для решения систем линейных алгебраических уравнений большой размерности, начатая еще по инициативе С. А. Лебедева (3. Л. Рабинович и др.). В 1959 г. введена в эксплуатацию универсальная ЭВМ “Киев”, в течение ряда лет выполняющая основную работу по решению задач как для Вычислительного центра АН УССР, так и для многочисленных коллективов академических и неакадемических пользователей, нуждавшихся в сложных расчетах (В. М. Глушков, Б. В. Гнеденко, Л. Н. Дашевский и др.). Второй экземпляр ЭВМ “Киев” был изготовлен коллективом Вычислительного центра для Объединенного института ядерных исследований в Дубне (1960 г.).

При составлении в этот период перспективной программы работ по созданию новых ЭВМ в качестве основной линии развития вычислительной техники была выбрана ориентация на развитие мини-ЭВМ для инженерных расчетов и управления производственными процессами. Кроме того, программой предусматривалась ориентация на новую элементную базу, повышение уровня машинного “интеллекта” и, как следствие, упрощение общения человека с машиной (прежде всего за счет приближения внутреннего языка ЭВМ к входным языкам). Создание в Академии наук УССР первых в мире машин, реализующих такие языки, явилось принципиальным шагом в развитии вычислительной техники – отходом от одного из базовых принципов (принципов фон Неймана), на основе которых строилось развитие мировой вычислительной техники до второй половины 60-х гг. Связанный в качестве ближней цели с программой развития искусственного интеллекта, этот отход знаменовал собою первый шаг в направлении создания мозгоподобных структур переработки данных, представляющих одну из важнейших задач развития вычислительной техники на продолжительный исторический период (до конца нынешнего столетия). По этому пути вскоре последовала американская фирма “Бэрроуз”, а затем (в той или иной мере) и все остальные зарубежные фирмы, разрабатывающие ЭВМ.

Еще одним  моментом программы развития вычислительной техники в АН УССР явилось создание новой методики проектирования ЭВМ (основанной на соответствующем развитии теории) с постепенным переходом на автоматизированное проектирование. Необходимость этого обусловливалась двумя обстоятельствами: во-первых, сложностью задач проектирования нетрадиционных структур ЭВМ, для которых (в отличие от неймановских) недостаточно простой инженерной интуиции, во-вторых, необходимостью получения экономных схемных решений, без которых реализация высокого машинного интеллекта в рамках мини-машин была бы практически неосуществимой. Создание новой методики проектирования ЭВМ и ее дальнейшее совершенствование по мере возникновения перед вычислительной техникой новых задач составило главную цель программы развития теории ЭВМ.

В 1956-1962 гг. в АН УССР проделана большая  работа по развитию различных аспектов теории ЭВМ и ее внедрению в  конкретные разработки. На базе создававшейся  в эти годы общей теории автоматов  были предложены практические методики проектирования отдельных блоков и узлов ЭВМ. За цикл работ по теории цифровых автоматов, опубликованных в 1960-1962 гг., В. М. Глушков удостоен Ленинской премии (1964 г.).

Кроме теории автоматов и других разделов, обслуживающих проектирование схем ЭВМ, большое внимание уделялось развитию теории программирования и общей теории алгоритмов, необходимых для проектирования их программного обеспечения. В 1955–1956 гг. в Киеве начал работать семинар, на котором предложен ряд способов записи алгоритмов и методов программирования. Очень плодотворными оказались идеи адресного языка программирования (В. С. Королюк, Е. Л. Ющенко), широко использовавшиеся при развитии теории программирования. С этого языка уже в начальный период развития кибернетики в АН УССР созданы трансляторы, облегчившие процесс программирования для имевшихся в то время в Вычислительном центре ЭВМ “Киев”, “Урал-1” и М-20. Впоследствии такими трансляторами были снабжены и другие отечественные ЭВМ.

Важное  значение для дальнейшего совершенствования  ЭВМ и методов программирования имело развитие численных методов решения прикладных задач механики, теории фильтрации, ядерной физики, электротехники и др. Особую роль в развитии кибернетики сыграло создание украинской школы методов оптимизации (В. С. Михалевич, Ю. М. Ермольев, Б. Н. Пшеничный, В. В. Шкурба, Н. 3. Шор и др.). Разработка новых высокоэффективных методов решения задач линейного программирования, транспортных задач (а впоследствии нелинейного, выпуклого и стохастического программирования, теоретико-игровых задач) легла в основу решения оптимизационных задач проектирования и управления большими системами (в первую очередь в экономике). Широкую известность приобрел предложенный В. С. Михалевичем метод последовательного анализа вариантов для решения задач динамического программирования (1960 г.). С помощью этого метода удалось эффективно решать задачи оптимального проектирования протяженных объектов (дорог, нефте- и газопроводов, линий электропередач и т. п.), задачи теории расписаний.

Развитие  эффективных численных методов для решения определенных классов задач привело в 1959 г. к новому методу в автоматизации программирования – методу специализированных программирующих программ (В. М. Глушков). Идея этого метода была реализована и развита впоследствии в так называемых пакетах прикладных программ.

В Вычислительном центре АН УССР была развернута работа по созданию полупроводниковых мини-ЭВМ  для управления производственными  процессами –“Днепр-1” (В. М. Глушков, Б. Н. Малиновский и др.) и для  инженерных расчетов “Промінь” (В. М. Глушков, С. Б. Погребинский и др.), установлена тесная связь с промышленностью (киевский завод “Радиоприбор”). В результате совместной работы с заводом “Днепр-1” и “Промінь” в 1961-1962 гг. стали выпускаться серийно и приобрели широкое распространение и признание не только на Украине, но и за ее пределами.

Параллельно с созданием первой в стране универсальной  управляющей машины в Вычислительном центре АН УССР при участии ряда предприятий Украины проводилась  подготовительная работа по ее применению для управления сложными технологическими процессами. Вместе с сотрудниками металлургического завода им. Дзержинского (Днепродзержинск) исследовались вопросы управления процессом выплавки в бессемеровских конвертерах, с сотрудниками содового завода в Славянске – колонной карбонизации и др. В порядке эксперимента впервые в Европе было осуществлено дистанционное управление этими процессами в течение нескольких суток подряд в режиме советчика мастера (В. М. Глушков, Б. Н. Малиновский и др.). Начались исследования по применению машин “Днепр-1” для автоматизации плазовых работ на Николаевском заводе им. 61 коммунара (Б. Н. Малиновский, В. И. Скурихин, Г. А. Спыну и др.).

Работы  по искусственному интеллекту начаты еще в Вычислительном центре АН УССР в 1959 г. Кроме отмеченной выше ближней цели – повышения уровня машинного языка – были развернуты работы по распознаванию зрительных образов (В. А. Ковалевский и др.), смысла фраз в естественных языках (В. М. Глушков, А. А. Стогний и др.), по теории самообучающихся и самоорганизующихся систем (В. М. Глушков, А. А. Летичевский и др.). Были сформулированы принципы построения макета интеллектуального робота (В. М. Глушков). В Институте электротехники АН УССР вопросами самоорганизации начал заниматься А. Г. Ивахненко (1957 г.).

В 1959 г. в Институте математики АН УССР под  руководством Б. В. Гнеденко создана  группа биологической кибернетики. Позже был организован (1960 г.) отдел  биокибернетики (руководитель Н. М. Амосов), переведенный в 1961 г. в Вычислительный центр АН УССР. Биокибернетики проводили исследования по автоматизации медицинской диагностики, изучению процессов управления и регулирования в живых организмах, моделированию на ЭВМ высшей нервной деятельности. В 1960 г. был создан аппарат “искусственное сердце – легкое”, применяющийся для поддержания жизнедеятельности человеческого организма во время операций на сердце (Н. М. Амосов и др.).

Важное  значение для дальнейшего развития кибернетики имело создание в  ряде институтов АН УССР научного задела по теории автоматического регулирования, самонастраивающимся регуляторам и другим аналоговым средствам автоматического управления (А. Г. Ивахненко, А. И. Кухтенко и др.).

Расширившаяся тематика и успехи в развитии теоретических  и прикладных исследований в области  кибернетики привели к тому, что в 1962 г. Вычислительный центр был преобразован в Институт кибернетики АН УССР. Кибернетика стала бурно развиваться и в ряде других учреждений Академии наук УССР (Институте математики, Институте физики, Институте физиологии им. А. А. Богомольца и др.).

Период 1962-1970 гг. для украинских кибернетиков стал периодом развития и охвата исследованиями практически всех областей современной  кибернетики и электронной вычислительной техники, создания кибернетической  индустрии на Украине, участия в выработке союзной программы развития электронной вычислительной техники и ее применений, периодом широкого международного признания. К описанным выше научным программам добавился круг программ, связанных с развитием теории и практики автоматизированных систем управления и обработки данных различных классов, с разработкой физико-технологических основ создания новых средств кибернетической техники.

В области  теории ЭВМ этот период характеризуется  прежде всего быстрым развитием  абстрактной и прикладной теории автоматов. Ряд исследователей использовал чисто алгебраический аспект теории автоматов, в частности ее связь с общей теорией полугрупп. Появились работы по вероятностным автоматам, вопросам надежности функционирования автоматов, экономного и помехо-устойчивого кодирования. Центр тяжести исследований от конечных автоматов начал перемещаться к бесконечным. Наметилась связь между теорией автоматов и теорией формальных грамматик. Разрабатывались новые методы анализа и синтеза автоматов.

В теории автоматов появились новые имена, получившие широкую известность – А. А. Летичевский, Ю. В. Капитонова, Е. Н. Вавилов, А. М. Богомолов и др. Она начала развиваться в Донецке (Вычислительный центр АН УССР), Харькове, Ужгороде и в других городах Украины. В Институте кибернетики АН УССР в 1964 г. создана первая (так называемая малая) система автоматизации проектирования узлов и блоков цифровой вычислительной техники (В. М. Глушков, Ю. В. Капитонова, А. А. Летичевский и др.).

Новым шагом в развитии теории ЭВМ стало  возникновение и развитие теории дискретных преобразователей (В. М. Глушков, А. А. Летичевский и др.). В рамках этой теории создан новый раздел математики – теория двухосновных программных алгебр, позволившая осуществлять глубокие формальные преобразования программ и микропрограмм вместе с реализующими их устройствами. Начала развиваться теория специального класса дискретных функций (периодически определенные функции со вспомогательными переменными). Все это позволило подвести принципиально новый базис под автоматизацию проектирования ЭВМ вместе с их математическим обеспечением.