Пионер нашего будущего

В любой среде, в любых областях науки, творчества и общественной жизни есть гении. Именно они, занимаясь своим любимым делом, придают ему широкую известность, совершают великие открытия, толкая застоявшийся камень науки к светлому будущему и приближая грядущее торжество научно-технического прогресса. Подобно Пушкину и Лермонтову в русской поэзии, подобно Дарвину и Сеченову в биологии имя Николая Петровича Брусенцова не должно быть забыто теми, кто собрался постигать информатику. Человек, который в эпоху бурно развивавшегося двоичного кода, опередив своё время, создал машину троичную, заложившую основы будущих квантовых компьютеров, достоин отдельного, подробного рассказа. О нём сегодня и пойдёт речь.

7 февраля 1925 года в селе Каменское Украинской ССР в семье Брусенцовых случилось безумно радостное событие — на свет появился третий мальчик, которого любящие родители сразу же решили назвать Колей. Отец младенца, Пётр Николаевич, тогда бывший ещё студентом Днепропетровского института, был очень счастлив и отмечал рождение еще одного сына в компании друзей и горячо любимой жены, Марии Дмитриевны.

Маленький Коля не испытывал недостатка ни в чём. Как самый младший сын в семье, он был больше всего любим родителями, а также старшими братьями, которые тоже приложили руку к его воспитанию. Когда Коля пошёл в школу, отец его уже был техником Днепропетровского коксохимического завода, а мама работала воспитательницей в детском саду.

В 1939 году семью постигло несчастье — умер отец. А едва только Николай успел сдать выпускные экзамены, как по всей стране завыли сирены и голос Левитана размеренно сообщил, что «сегодня, в 4 часа утра…» и так далее, по тексту. Юношу вместе с семьёй эвакуировали в Свердловск (нынешний Екатеринбург), где он поступил в консерваторию на факультет народных инструментов.

К сожалению, Великая Отечественная не дала Николаю получить музыкальное образование. Едва молодому человеку исполнилось 18 лет, товарищ майор сообщил ему, что Родина в опасности, отдал повестку из военкомата и отправил Брусенцова на курсы радистов. В 1943 году по этой специальности наш герой пошёл служить в артиллерийский полк, а именно, в отделение разведки. Сослуживцы Брусенцова уважали и много раз отмечали его исключительную храбрость и мужество в бою, при работе и передаче ценных сведений. Особо упоминали один случай. В очередном сражении, когда Николай передавал координаты врагов на батарею, рядом с его окопом разорвался артиллерийский снаряд, убивший двух его товарищей и чудом не задевший его самого. Несмотря на это, юный радист довёл свою работу до конца. Он вообще прошёл довольно много сражений. Его имя часто писал в своих рапортах командир полка, вследствие чего Брусенцов был награждён медалью «За отвагу», орденом Красной Звезды, орденом Отечественной войны II степени и медалью «За взятие Кёнигсберга».

В первые мирные годы Николай работал на том же заводе, где ранее трудился его отец. Но в 1947 году тяга к учёбе пересилила и 22-летний юноша поступил на радиотехнический факультет МЭИ. Учился он бесподобно, и его непреодолимое стремление к знаниям и исследованиям привела к тому, что он, будучи на 4 курсе, увлекаясь оптическими разделами физики, составил таблицы (внимание, сейчас будет очень сложно для обычных людей!) дифракции волн на эллиптическом цилиндре, которые впоследствии учёные между собой стали называть проще: таблицы Брусенцова. Впрочем, это название не особо прижилось.

Юного энтузиаста, только защитившего дипломную работу, в 1953 году направили работать в специальное конструкторское бюро МГУ. И не прогадали: уже в 1959 году после нескольких лет упорных исследований и сложнейших разработок в вычислительном центре Брусенцов явил миру новое открытие — троичную ЭВМ «Сетунь»!

Разработка машины осуществлялась при активном участии математика Сергея Львовича Соболева, А. М. Тишулиной, Е. А. Жоголева, С. П. Маслова и В. В. Веригина. Как позднее рассказывал сам Брусенцов, разработка машины не обошлась без сложностей; были и казусы, и неприятности, о которых будет рассказано позже.

Машина получила большую известность и пошла в серийное производство. Выпускалась Казанским заводом математических машин с 1962 по 1964 год. Всего было произведено 46 экземпляров, успешно работавших во многих институтах и производствах Советского Союза.

В 1970 году Брусенцов, продолжая свои исследования в области троичной логики, создаёт более продвинутый и усовершенствованный вариант машины - «Сетунь-70». Она получилась достойным продолжением своей предшественницы, работала гораздо быстрее и проще. Поскольку создание новой модели удачно сопало с праздниками в честь 100-летия со дня рождения В. И. Ленина, машину повезли на Выставку достижений народного хозяйства (ВДНХ), после чего он был награждён серебряной и золотой медалью ВДНХ а позже - премией Совета министров СССР с официальной формулировкой «за разработку и внедрение новых технологических решений, имеющих важное значение для развития промышленности, энергетики и сельского хозяйства».

Под руководством Николая Петровича в 1990 году была начата реализация одной из первых в СССР и России компьютерных систем обучения — «Наставник», позволявшая с большей эффективностью преподавать школьные предметы с помощью электронных устройств. За вклад в развитие отечественной системы Брусенцов был удостоин почётного звания «Заслуженный работник высшей школы Российской Федерации».

Несмотря на уже преклонный возраст, до последних дней этот великий человек работал заведующим научно-исследовательской лабораторией троичной информатики на факультете вычислительной математики и кибернетики и вёл исследования в области троичной логики.

4 декабря 2014 года Николая Петровича Брусенцова не стало. Говорят, что несмотря на дождь и град, многие люди пришли на похороны, чтобы проводить его в последний путь. Был ливень и сильный ветер — казалось, само небо сожалеет о его смерти. Так ушёл из жизни великий учёный, память о котором будет жить вечно.

История троичной ЭВМ «Сетунь»

Теперь же поговорим о главном открытии этого великого учёного — троичном компьютере, опередившем эпоху, работавшем гораздо быстрее своих двоичных собратьев.

В троичной логике существует минимальная единица измерения информации — трит. Он равен логарифм 3 по основанию 2 (≈ 1.58496) битам информации. Соответственно, по аналогии с байтом существует и трайт, равный 6 тритам (≈ 9.51 бита). Именно трайт использовался на «Сетуни-70» как минимальная единица главной памяти, в отличие от её предыдущей модели, считавшей в элементарных тритах. Но обо всём по порядку.

Как же Брусенцову пришла в голову идея построить троичную машину, когда у всех вокруг были двоичные? Всё очень просто. Их исследовательский центр должен был получить ЭВМ «М-2» от лаборатории ученого Брука для дальнейших исследований. Но, к большому сожалению, случилась крупная неприятность. Руководитель проекта, математик Соболев, на выборах академиков в МГУ проголосовал за учёного Лебедева вместо Брука, из-за чего последний затаил обиду и не передал машину. Так Брусенцову волей-неволей пришлось создавать ЭВМ с нуля.

Его новая машина не должна была работать на лампах. Ламповые ЭВМ были ненадёжны, имели короткий срок службы и малую эффективность. В лучшем случае такой агрегат работал всего несколько часов, после чего приходилось долго и муторно искать очередную неисправность, будь то перегоревшая лампа или насекомое, прилетевшее на тусклый мерцающий свет. Транзисторы было практически невозможно достать, и Брусенцов решил сделать начинку машины по методу Юлия Израилевича Гутенмахера — поставить ЭВМ на феррит-диодные элементы. Сходив к нему на стажировку, Николай Петрович детально изучил машину «ЛЭМ-1», которую строил Гутенмахер и придумал, как сделать работу своей машины намного эффективнее. Под каждый бит в феррит-диодном элементе было отведено два сердечника — рабочий и запасной, компенсационный. Брусенцов решил заставить второй сердечник работать, чтобы каждая ячейка стала трёхзначной. В результате, на будущей «Сетуни» должно было остаться в 7 раз меньше сердечников, чем на «ЛЭМ-1», и при этом «Сетунь» имела бы почти вдвое большую разрядность!

В качестве минимальной элементарной единицы информации использовался тот самый трит, о котором было сказано в начале главы. В троичной логике было намного проще работать из-за того, что в ней использовалось меньше разрядов и ячеек, чем в двоичной. К примеру, десятичное число 12 в двоичной системе счисления выглядит как 1100, а в троичной — 110, т.е. экономится один разряд. Десятичное число 365 в двоичном представлении имеет 9 знаков — 101101101, а в троичном всего шесть — 111112, т.е. экономится уже три разряда! И чем больше число, тем больше экономится разрядов, а это было достаточно важно для быстродействия — чем меньше требуется времени машине на обработку данных, тем скорее она закончит необходимые вычисления.

Николай Петрович с энтузиазмом приступил к созданию новой машины. В этом ему активно помогал Жоголев, разрабатывая архитектуру машины и выдвигая много идей, сложных в реализации. В итоге у машины оказалось всего 24 команды. Это было невероятно! Всего два с половиной года работы — и прототип троичной ЭВМ был готов! Спустя ещё год машина была полностью отлажена и прекрасно работала. Брусенцов дал ей имя «Сетунь» - по названию реки, протекавшей рядом. Казалось, что все трудности уже позади, когда произошла неожиданная неприятность.

Весь отдел был приглашён на заседание коллегии Государственного Комитета Радиоэлектроники (ГКРЭ), на котором было объявлено о закрытии проекта. Николай Петрович и его коллеги были предельно возмущены — за разработку машины им не платили дополнительно, да и оборудование приходилось использовать списанное, со старых заводов; и при всём при этом проект закрывали — на их гениальном изобретении просто решили сэкономить! Всех успокоил Сергей Львович, пообещав исправить ситуацию. Он сходил в ЦК КПСС и уже вечером того же дня по отделу гулял начальник 8 управления ГКРЭ — Сулима. Он осмотрел машину и, сделав очевидное умозаключение о том, что машина уже существует (а значит, нет смысла закрывать отдел), постановил, что «Сетунь» должна пройти межведомственные испытания.

Через несколько месяцев новоиспечённую троичную ЭВМ начали полномасштабно тестировать. Она блестяще себя проявила и показала 95 % полезного времени! А ведь тогда хорошим результатом считалось, если машина показывала хотя бы 60 процентов.

Полезное время — это то время, пока машина занята вычислениями, а не тестово-наладочными работами!

© Н. П. Брусенцов

После испытаний Совет министров СССР принял решение наладить серийное производство «Сетуни» на Казанском заводе. Машина выпускалась по 10-12 экземпляров в год, причём заявок на её получение было в разы больше: эту ЭВМ хотели иметь не только страны социалистического лагеря, но и англичане с американцами — всех интересовала машина, работающая в троичной логике. Чертежи машины даже были переданы в Чехословакию, Брусенцов лично ездил осматривать чешские заводы, собиравшиеся производить его творение, но, как это часто бывает, бурно развивавшийся проект начал тихо угасать… «Люди с косным мышлением», как говорил Николай Петрович, занимавшие руководящие посты, начали мешать производству машины, раскидав её экземпляры по всему Союзу, устраивая постоянные проверки, желая выявить недочёты, придираясь к каждой мелочи. Но «Сетунь» была очень простой и надёжной машиной, практически не дававшей сбоев — в этом была её отличительная особенность. «Освоить такую машину и программировать в машинном коде было ничуть не сложнее, чем, скажем, осваивать «Алгол» или «Фортран»» - говорил Брусенцов.

Проект, уникальный по своей значимости, был свёрнут окончательно. Уникальный в своём роде экземпляр-прародитель, с которого были сделаны копии ЭВМ «Сетунь», разбросанные по всей территории Советского Союза, был разрезан и выкинут на свалку, несмотря на отчаянные протесты Брусенцова и Соболева. А всю исследовательскую группу из главного корпуса вычислительного центра МГУ переселили на чердак.

Николай Петрович продолжал работать над своими идеями и в это тяжёлое время. К 100-летию со дня рождения Ленина изобретатель подготовил новую машину - «Сетунь-70», имевшую не один процедурный стек, а два — операндов и команд. За счёт этого быстродействие машины вырастало во много раз, а программы получались легко усваиваемыми и читаемыми, их можно было спокойно модифицировать и в их принципе действия мог разобраться любой человек, смысливший хоть что-то в основах программирования.

К сожалению, «нет пророка в своём отечестве». И Брусенцов сотоварищи был вынужден бороться с постоянными преградами, создаваемыми ему системой, с непониманием, с огромным монстром советской бюрократии, вставшим у него на пути, в то время как западные изобретатели становились долларовыми миллионерами, патентуя свои создания со скоростью конвейера.

Я не обижен судьбой. Не в деньгах счастье, тем более не в миллиардах. Когда все сведено к деньгам, жизнь людей утрачивает смысл, становится абсурдом.

© Н. П. Брусенцов

Наши дни

Исследования троичной логики продолжаются до сих пор. Сложно говорить о том, какой огромный вклад внёс в развитие этой ветви информатики Брусенцов — он, фактически, был реализатором этой идеи. Троичная логика удобна, проста в обращении, быстродейственна — в общем, превосходит двоичную по многим параметрам. Сейчас передовыми разработками в информатике считаются квантовые компьютеры, а они как раз троичные. За ними стоит будущее. Надеюсь, что многие из нынешних студентов будут воплощать это будущее в реальность.

___________________________________________________________________________