Пионеры компьютеризации
Следующее направление, которое также возникло не сразу, хотя и зарождалось давно, — это разработка теории систем управления экономическими объектами (предприятиями, отраслями промышленности), а также автоматических систем для управления различными техническими средствами.
Работы по управлению экономикой развернулись начиная с 1962 года с создания эскизного проекта общегосударственной сети вычислительных центров, а по конкретным автоматизированным системам управления производством (АСУ) — начиная с 1963–1964 годов. Тогда мы стали продумывать „Львовскую систему“ АСУ с крупносерийным характером производства на телевизионном заводе во Львове (теперь — ассоциация „Электрон“. — Прим. авт.), а разрабатывать ее стали начиная с 1965 года, совместно с заводом.
На это дело были ориентированы Скурихин с Морозовым, они являются руководителями больших направлений в Институте кибернетики и в нашем СКВ математических машин и систем. Участвовали в этой работе В.В. Шкурба, Т.П. Подчасова и др. В 1970 году, когда система уже успешно эксплуатировалась, ее создатели получили Госпремию Украины (В.М. Глушков, В.И. Скурихин, А.А. Морозов, Т.П. Подчасова, В.К. Кузнецов, В.В. Шкурба и три специалиста от завода. — Прим. авт.).
За этими несколькими фразами, сказанными В.М. Глушковым по поводу „Львовской системы“ — первой АСУ в бывшем Советском Союзе, стоит колоссальный труд многих сотрудников Института кибернетики АН Украины и СКВ Львовского телевизионного завода „Электрон“.
Летом 1965 года В.М. Глушков поехал во Львов и выступил на конференции, проводимой Львовским совнархозом. С воодушевлением говорил, что надо переходить к автоматизированным системам управления предприятиями, рассказал, что это такое. Присутствовавший на конференции директор телевизионного завода Степан Остапович Петровский предложил Глушкову создать систему управления производством на своем заводе, обещал максимальное содействие. Ученый „загорелся“ появившейся возможностью — в то время подобных систем еще нигде не было. Во Львов был послан Скурихин с командой в пятнадцать человек. За два года система была создана. Скурихин и его ближайшие помощники — А.А. Морозов, Т.П. Подчасова, В.В. Шкурба и др. — все это время жили практически во Львове, работали по двенадцать и более часов в сутки, без выходных. Рассказывая об этих памятных днях, Скурихин вспомнил, как он встретил новый 1966 год: после напряженнейшего рабочего дня не пошел в гостиницу, а устроился спать на своем рабочем столе, да так и проспал всю новогоднюю ночь.
Морозов, по его выражению, отдал „Львовской системе“ десять лет своей жизни. Ему пришлось „доводить“ и развивать ее в последующие годы. Это была суровая, но и очень полезная школа для молодого специалиста.
Направление, которое мы избрали после создания „Львовской системы“, заключалось в том, чтобы создать не индивидуальную, а типовую систему для машине- и приборостроительных предприятий с тем, чтобы можно было реализовать индустриальные методы внедрения. А для этого, конечно, требовалось провести гораздо большую научно-исследовательскую работу, чем для индивидуальной системы. Это примерно в 2,5–3 раза больше работы на начальной стадии разработки, потому что в состав алгоритмов и программного обеспечения приходилось включать не только те алгоритмы, которые встречаются на Львовском заводе, но и те, которые могут быть применены на родственных заводах. Следовательно, надо было создать функциональную избыточность системы с тем, чтобы потом при привязке, наладке, шеф-монтаже и пуске системы можно было бы просто выбирать из наличного запаса то, что надо запускать на данном предприятии. И надо было, конечно, максимально использовать программы, которые пользуются табличным представлением особенностей предприятия, максимально использовать параметры вместо числовых значений. Такие параметрические программы, как правило, требуют специальных методов для их запуска в системе.
В.М.Глушков на пресс-конференции, 1964 г.
Мной в 1965 году было выдвинуто понятие специализированной операционной системы, предназначенной для систем с регулярным потоком задач плюс небольшой процент нерегулярных задач. Дело в том, что операционные системы, которыми снабжались машины IBM-360 в 1965 году и которые решают случайные потоки задач, универсальны для пакетного режима и хороши для вычислительных центров (относительно хороши, конечно). А в АСУ, как правило, мы имели дело с задачами регулярными, т. е. знали, что в какое-то время должна выйти на счет такая-то задача. Поэтому мы могли использовать упреждение во времени для предварительной подготовки информации с тем, чтобы когда задача вышла на счет, необходимая информация уже была готова (магнитные ленты подкручены, первая порция информации передана в оперативную память и т. д.). Для этого вводилось расписание задач, и с помощью мультипрограммирования оставалось только заполнять возникающие промежутки счетом нерегулярных задач или отладкой новых задач, которые возникают в результате развития системы.
После „Львовской системы“ в конце 60-х-начале 70-х годов мы завершили работы по системе „Кунцево“ (для Кунцевского радиозавода).
Она делалась таким образом, чтобы перекрыть практически большинство задач в группе приборо- и машиностроительных отраслей промышленности.
Нам удалось подписать соответствующие приказы о том, чтобы 600 систем, которые разрабатывались в то время в девяти оборонных министерствах (машиностроительных и приборостроительных), делались на основе „Кунцевской системы“. Но даже в министерстве, где работает И.А. Данильченко (главный конструктор АСУ в Министерстве обороны. — Прим. авт.), „кунцевская“ идеология была внедрена в значительной степени формально, потому что у них были до этого значительные собственные проработки, скажем, в ЛОМО или на Кировском заводе. По-настоящему политика типизации была проведена только в министерстве машиностроения (директор головного института министерства по АСУ В.Н. Засыпкин), которое позже других взялось за это. И сейчас в какой-то мере типизация вводится у Э.К. Первышина, в Министерстве промышленности средств связи. А министерства, у которых были собственные заделы, не хотели с ними разлучаться. Тем не менее в рамках даже одного министерства машиностроения это не меньше 50 систем на крупных и важных заводах. И они рывком догнали все остальные министерства и даже по многим вопросам перегнали.
Создание таких крупных АСУ потребовало использования и развития методов оптимизации.
Работы в области методов оптимизации велись под руководством B.C. Михалевича и привели к созданию украинской школы методов оптимизации (B.C. Михалевич, Ю.М. Ермольев, Б.Н. Пшеничный, И.В. Сергиенко, В.В. Шкурба, Н.Э. Шор и др.), получившей быстрое признание не только в Советском Союзе, но и за рубежом.
По инициативе В.М.Глушкова в начале 1960 года из его отдела (теории цифровых автоматов) выделилась небольшая группа математиков (Михалевич, Ермольев, Шкурба, Шор), которые вместе с приехавшим из Ростова к.т.н. Бернардо дель Рио, специалистом в области транспорта, образовали отдел автоматизации статистического учета и планирования, вскоре переименованный в отдел экономической кибернетики. Руководителем отдела стал к.ф.-м.н. Михалевич, защитивший в 1956 году в Москве кандидатскую диссертацию в области теории игр и последовательных статистических решений (научный руководитель академик А.Н. Колмогоров). Отдел быстро рос (за счет молодых специалистов) и к 1964 году насчитывал около 100 человек, после чего стал распадаться и дал жизнь более чем десятку отделов и лабораторий.
Так возникла в Институте кибернетики АН Украины школа оптимизации, в которую серьезный вклад внес также Б.Н. Пшеничный, выделившийся со своей группой из отдела вычислительных методов. Уже в первые годы возникло несколько оригинальных направлений в области оптимизации.
В 1960–1962 гг. была предложена общая алгоритмическая схема последовательного анализа вариантов, включающая в себя как частный случай вычислительные методы динамического программирования (B.C. Михалевич, Н.З.Шор). Эта схема сразу нашла серьезные приложения при проектировании автомобильных и железных дорог, электрических и газовых сетей, нахождении кратчайших путей, в сетевом планировании и управлении. В.В. Шкурба развил эту схему вместе с методами имитационного моделирования для решения задач упорядочения, в частности в теории расписаний и календарном планировании, что послужило математической основой систем „Львов“, „Кунцево“ и др. Все эти работы были инициированы В.М. Глушковым, который внес огромный вклад в их организацию.
В.М. Глушков и B.C. Михалевич (70-е гг.)
В 1963–1966 гг. сотрудники отдела экономической кибернетики в масштабах Союза организовали методическое руководство внедрением методов сетевого планирования и управления в 9 министерств ВПК и строительство. Эти работы также были активно поддержаны В.М. Глушковым.
Другое большое направление исследований в области оптимизации — нелинейное программирование, в частности, недифференцируемая оптимизация. Первая работа по субградиентным методам появилась уже в 1962 г. (Н.Э. Шор). На Западе эти методы были переоткрыты лишь в 1974 году. Их разработка стала ключом к решению задач большой размерности с использованием схем декомпозиции. Первые приложения были связаны с решением транспортных задач и были инициированы А.А. Бакаевым, перешедшим в ИК АН Украины из Госплана Украины. Субградиентные методы фактически стали математической основой многих исследований в области транспорта, выполненных в отделе А.А. Бакаева.
В эти же годы субградиентные методы были применены для оптимизации загрузки прокатных станов СССР. В дальнейшем В.М.Глушков, В.С.Михалевич вместе с академиком Л.В.Канторовичем приложили огромные усилия для организации внедрения систем оптимальной загрузки трубных станов СССР, математической основой которых служили алгоритмы, разработанные в ИК АН Украины.
Среди видных представителей киевской оптимизационной школы — академик АН Украины Б.Н. Пшеничный и его ученики (нелинейный и выпуклый анализ, дифференциальные игры, оптимальное управление, нелинейное программирование, динамические модели экономики); Ю.М. Ермольев и его ученики (нелинейное и стохастическое программирование, негладкая оптимизация, моделирование и оптимизация сложных стохастических систем).
Серьезные исследования по разработке приближенных методов дискретной оптимизации выполнены под руководством академика АН Украины И.В. Сер-геенко.
Доктор ф.-м. н. В.А. Трубин выполнил ряд работ в области создания алгоритмов в задачах дискретно-непрерывного типа (синтез сетей, размещение производства и др.), а также провел ряд тонких исследований по анализу вычислительной сложности задач дискретной оптимизации.
Анатолий Иванович Китов
Развивая концепцию ОГАС, анализируя работы по диалоговой системе балансовых расчетов (ДИСПЛАН), В.М. Глушков в последние годы своей жизни написал работы по системной оптимизации, связанные с оптимизацией многокритериальных систем в диалоговом режиме. Это направление получило продолжение в многочисленных работах В.Л. Волковича и его учеников.
В 1981 году группа ученых Института кибернетики им. В.М. Глушкова за разработку комплекса методов оптимизации получила Государственную премию Украины (B.C. Михалевич, А.А. Бакаев, Ю.М. Ермольев, Т.П. Марьянович, И.В. Сергиенко, В.Л. Волкович, Б.Н. Пшеничный, В.В. Шкурба, Н.Э. Шор).
В начале 60-х годов заместителем Глушкова по работам, проводимым в Москве в оборонных министерствах по. созданию систем управления предприятиями, был А.И. Китов. Я уверен — имей Глушков больше времени, он обязательно рассказал бы об этом замечательном человеке. Познакомились они заочно. Еще до приезда в Киев, живя в Свердловске, Глушков в 1956 году прочитал его книгу „Цифровые вычислительные машины“ — первую книгу-учебник по вычислительной технике.
Участник Великой Отечественной войны, один из немногих уцелевших двадцатилетних, Китов в 1950 году окончил Военную артиллерийскую академию им. Ф.Э. Дзержинского (с золотой медалью) и был направлен в Академию артиллерийских наук, где получил задание работать в СКБ-245 Министерства машиностроения и приборостроения СССР для изучения электронной вычислительной техники и возможностей ее использования в Министерстве обороны.
В 1952 году в его руки попала книга Винера „Кибернетика или управление и связь в животном и машине“. Изучение этой книги, а также беседы с Алексеем Андреевичем Ляпуновым, которого А.И. Китов считал своим учителем, привели его к убеждению, что принятая в нашей стране официальная трактовка кибернетики как буржуазной лженауки является неправильной. Он подготовил статью о содержании и значении новой науки. После длительного (трехлетнего) процесса обсуждения статьи на различных совещаниях и семинарах она была доработана с участием А.А. Ляпунова и С.Л. Соболева и опубликована под названием „Основные черты кибернетики“ в августе 1955 года в журнале „Вопросы философии“ вместе со статьей Э. Кольмана „Что такое кибернетика“, что привело к признанию и дальнейшему развитию кибернетики.
В 1954 году его назначили руководителем Вычислительного центра Министерства обороны СССР. Занимаясь автоматизацией управления в военном деле, он много думал об автоматизации и рационализации управления народным хозяйством страны и в январе 1959 года послал в ЦК КПСС на имя Хрущева письмо о необходимости развития вычислительной техники. Оно попало Брежневу и возымело большое действие. Была создана межведомственная комиссия под председательством А.И. Берга, подготовившая постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР об ускорении и расширении производства вычислительных машин и их внедрении в народное хозяйство, которое было принято и сыграло очень важную роль.
Тадеуш Павлович Марьянович
Осенью 1959 года А.И. Китову пришла в голову идея о целесообразности создания единой автоматизированной системы управления для Вооруженных Сил и народного хозяйства страны на базе общей сети вычислительных центров, создаваемых и обслуживаемых Министерством обороны. При большом отставании в производстве ЭВМ от США концентрация выпускаемых машин в мощных вычислительных центрах и их четкая и надежная эксплуатация военным персоналом позволили бы сделать резкий скачок в использовании ЭВМ. Несколько месяцев он работал над обоснованием этой идеи и представил большой доклад в ЦК КПСС. Для его рассмотрения была создана комиссия Министерства обороны под председательством К.К. Рокоссовского. Поскольку в докладе (в преамбуле) давалась резкая критика состояния дел в Министерстве обороны с внедрением ЭВМ, это определило негативное отношение к докладу. Главное же было в том, что работники аппарата ЦК КПСС и верхних эшелонов административной власти, в частности Министерства обороны, почувствовали, что коренная перестройка управления приведет к устранению их от рычагов власти. А с этим они не могли согласиться. И потому Китова за его „большой доклад“… исключили из партии. Лишили престижной должности!
Глушков, познакомившийся уже лично с Китовым в начале 60-х годов, знал об этом и не мог не понимать, чем может обернуться выбранный им путь. Встав на него, он, как и во всем, шел только вперед, продолжая энергично развивать и поддерживать работы по автоматизированному проектированию и управлению сложными системами.
Получилось так, что еще одним самостоятельным направлением, связанным с созданием сложных систем, стало моделирование проектируемых систем с помощью универсальных языков, которые мы специально разрабатывали: СЛЭНГ, НЕДИС. У нас этим занимается отдел Марьяновича. Здесь перспектива заключается в том, чтобы, соединив методы системной оптимизации с языками моделирования и описаниями больших систем, можно было, сформулировав ограничения на соответствующих языках и изменяя те или иные параметры, моделировать (и оценивать) различные варианты проектируемой системы.
Новый этап в развитии автоматизированных систем управления предприятиями начался во второй половине 70-х годов. Это так называемые комплексные АСУ, в которых органически сливаются в единое целое вопросы автоматизированного проектирования, автоматизированного управления технологией, автоматизация испытаний готовой продукции и автоматизация организационного управления. Вот такое комплексное АСУ, первое в стране, создается сейчас для Ульяновского авиационного завода. Занимаются этим опять-таки Скурихин с Морозовым и почти все СКВ Морозова. (Работа была завершена в конце 80-х годов, когда В.М. Глушкова уже не было. — Прим. авт.).
Владимир Ильич Скурихин
Глушков не случайно несколько раз упоминал фамилию Скурихина, своего заместителя по научной работе.
Скурихин был достойным партнером В.М. Глушкова в работах по созданию автоматизированных систем управления, системам автоматизированного проектирования, системам автоматизации промышленного эксперимента. Простое перечисление созданных под его руководством систем показывает, какая огромная работа была проделана им, его отделом и подразделениями СКВ, которые также находились под его опекой.
Еще в 1959–1963 годах при активном участии Скурихина на Николаевском судостроительном заводе имени 61 коммунара была создана система „Авангард“ — первая на Украине и в бывшем Советском Союзе система автоматизации так называемых плазовых работ в судостроении и вырезки из листовой стали деталей корпуса судна. Задуманная вначале как система подготовки программ для газорезательных автоматов с программным управлением (эту работу инициировал Г.А.Спыну, научный сотрудник Киевского института автоматики), она стала в дальнейшем прообразом так называемых интегрированных систем, так как охватывала весь комплекс плазовых работ по проектированию деталей судокорпусного набора, подготовку необходимой документации для их изготовления, включая карты раскроя и технологическое обеспечение всего процесса проектирования и изготовления судокорпусных деталей. Дальнейшее развитие идеи „Авангарда“ получили в системе автоматизированного проектирования корпусов подводных лодок (система „Чертеж“, 1968–1978) — крупномасштабной системе, позволившей в 20–25 раз сократить проектные трудозатраты. Этим занимались В.И. Скурихин, Г.И. Корниенко, И.А. Янович, В.И. и М.И. Диановы и др. Наиболее крупная разработка была осуществлена в одном из проектных институтов Ленинграда — создан многоуровневый мощный программно-технический комплекс, обеспечивающий все стадии исследовательского проектирования надводных и подводных кораблей. Идеи комплексного подхода к автоматизации производства активно поддерживал В.М. Глушков.
Его влияние сказалось и на последующих системах обработки данных натурных гидродинамических испытаний судов („Скорость“ и „Гелиограф“), системы испытаний вновь создаваемых самолетов („Темп“, „Вираж“); системы автоматизированного проектирования объектов энергетического машиностроения („Каштан“) и паротурбинных установок АЭС и др.
Полученный огромный опыт позволил В.И. Скурихину перейти к разработке и обоснованию научных основ построения и функционирования комплексных автоматизированных систем управления, в которых органически сливаются в единое целое этапы автоматизированного проектирования, технологической подготовки производства, управления производством и испытаний готовой продукции. Эти идеи, поддержанные Глушковым, В.И. Скурихин, А.А. Морозов и их сотрудники реализовали на ряде предприятий оборонного комплекса.
Параллельно с работами по созданию автоматизированных систем развивались работы по теории и системам автоматического управления. Они начались в 1963 году, когда в институте появились А.Г. Ивахненко и А.И. Кухтенко, ведущие украинские ученые в области теории автоматического управления. К числу наиболее весомых результатов, полученных при Глушкове, следует отметить в первую очередь разработку теории инвариантности систем управления (непрерывных и дискретных, линейных и нелинейных, работы А.Г. Ивахненко, А.И. Кухтенко, В.М. Кунцевича, В.В. Павлова); разработку теории систем управления объектами с распределенными параметрами и создание первых образцов систем управления для такого важного класса объектов управления, как термоядерные реакторы типа „Токамак“ (А.И. Кухтенко, Ю.И. Самойлен-ко, Ю.П. Ладиков-Роев); разработку теории систем управления с частотно- и векторными показателями качества (А.И. Кухтенко, В.Л. Волкович, А.Н. Воронин); разработку новых методов решения задач управления и идентификации в условиях неопределенности (А.Г. Ивахненко, В.М. Кунцевич, В.И. Иваненко, Г.М. Бакан, М.М. Бычак). В результате был создан целый ряд уникальных по тем временам цифровых систем управления стендовыми испытаниями образцов авиакосмической техники, аналоговых и цифровых систем управления процессами промышленной технологии в химической и нефтеперерабатывающей отраслях, систем управления безаварийного движения морских судов и др.
