Лебедєв Сергiй Олексiйович | Історія ІТ в Україні
Lebedev

Лебедєв Сергiй Олексiйович

Сергiй Олексiйович Лебедєв був засновником першого в континентальній Європі комп'ютера з програмою, яка зберiгається в пам'ятi «МЭСМ» і одним із розробників перших у світі цифрових електронних обчислювальних машин із динамічно змінюваною програмою обчислень. Під його керівництвом і за безпосередньої участі було створено 18 ЕОМ, причому 15 з них випускалися серійно. Досвід роботи Сергія Олексійовича Лебедєва унікальний, оскільки він охоплює період від створення перших лампових комп’ютерів, що виконували лише сотні і тисячі операцій за секунду, до надшвидкодіючих супер-ЕОМ на великих інтегральних схемах.

Сергій Лебедєв народився 2 листопада 1902 року в Нижньому Новгороді в сім'ї знаного просвітителя Олексія Івановича Лебедєва та Анастасії Петрівни, викладачки молодших класів в народному училищі. Батько - Олексій Іванович Лебедєв - був відомий у Росії, як автор відомої «Абетки» і «Словника незрозумілих слів». Незабаром після революції його запросив працювати до Москви нарком просвіти А. В. Луначарський, і родина Лебедєвих переїхала до столиці. У 1921 р. 19-річний Сергій склав іспити екстерном в середній школі і вступив до Московського вищого технічного училища (МВТУ) ім. М.Е.Баумана на електротехнічний факультет.

У 1928 році він отримав диплом інженера-електрика МВТУ ім. Баумана і залишився там викладати, одночасно займаючи посаду молодшого наукового співробітника Всесоюзного електротехнічного інституту (ВЕІ). Незабаром він очолив у ньому групу, а потім лабораторію електричних мереж.

У 1933 році спільно з відомим вченим П.С.Ждановим він опублікував монографію «Стійкість паралельної роботи електричних систем», доповнену і перевидану в 1934 р. Ще через рік ВАК присвоїв йому звання професора. У 1939 році Лебедєв, не будучи кандидатом наук, захистив докторську дисертацію. В її основу була покладена розроблена ним теорія штучної стійкості енергосистем.

Майже 20 років пропрацював Лебедєв в Москві, десять з яких він керував відділом автоматики, займаючись питаннями моделювання і регулювання енергетичних об'єктів. На початку Великої Вітчизняної війни у вересні 1941 року Сергій Олексійович евакуювався з ВЕІ до Свердловська. Тут він в дивовижно короткі строки спроектував швидко прийняту на озброєння систему стабілізації танкової гармати при прицілюванні. Ця система зробила танк менш вразливим і врятувала життя багатьом танкістам, так як дозволяла наводити і стріляти з гармати без зупинки машини. За цю роботу Лебедєв був нагороджений орденом Трудового Червоного Прапора і медаллю «За доблесну працю у Великій Вітчизняній війні 1941-1945 рр.» Для створення системи стабілізації він використовував т.з. аналогові елементи на електронних лампах.

У 1944-му році - ще йшла війна - Сергій Олексійович переїхав до Києва, де був обраний академіком АН УРСР і призначений директором Інституту енергетики Академії наук України.

Про історію переїзду до Києва розповів син С.О.Лебедєва. Виявляється, отримавши пропозицію від АН УРСР, Лебедєв все ж сумнівався чи приймати її. Тоді дружина Лебедєва Аліса Григорівна запропонувала кинути жереб. Два згорнуті папірці з написами «Київ» і «Москва» були покладені в шапку і ретельно перемішані. Випав Київ.

Отримавши в своє розпорядження інститут, де розвивалися два мало сумісних наукових напрями - електротехнічний і теплотехнічний, новий директор вирішив їх розділити на два інститути. Сам Лебедєв став директором Інституту електротехніки АН УРСР.

Спочатку він організував лабораторію моделювання і регулювання та продовжив свої колишні дослідження з розробки пристроїв компаундування генераторів електростанцій, що підвищують стійкість енергосистем і покращують роботу електроустановок. У 1950 р. за ці роботи спільно з Л.В.Цукерником йому була присуджена Державна премія СРСР.

Двійкова система також не залишилася поза увагою вченого. Якби не війна, то роботу над створенням обчислювальної машини з використанням двійкової системи числення вчений почав би раніше - про це згадували співробітники, що з ним працювали. У той час будь-яких досить повних публікацій про двійкову систему числення і методику операцій над двійковими числами не було. Розроблена С.О.Лебедєвим методика виконання арифметичних операцій в двійковій системі числення і раніше розроблені чисельні методи розв'язання математичних задач стали теоретичною базою для побудови цифрової обчислювальної машини, яку задумав С.О. Лебедєв.

Після переїзду до Києва, починаючи з кінця 1948 р., Сергій Олексійович весь віддається виконанню давно задуманого - створення електронної цифрової  лічильної машини. За словами самого Лебедєва, в 1948-1949 роках він вже розробив основні принципи їх побудови. На першому етапі робіт нове дітище Лебедєва одержало назву Модель електронної лічильної машини - «МЭСМ». В листопаді 1950 року на «МЭСМ» вже були виконані перші розрахунки - обчислення суми непарного ряду факторіала числа і зведення в ступінь, а в грудні 1951 року «МЭСМ» була прийнята Держкомісією АН СРСР в експлуатацію.

У березні 1950 року Лебедєва було призначено за сумісництвом директором лабораторії № 1 в московському Інституті точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ і ОТ) АН СРСР і  він почав активну роботу над Великою електронною лічильною машиною - “БЭСМ”. У 1952 р. він переїхав до Москви, залишивши в Києві розпочату за його ідеєю розробку спеціалізованої ЕОМ - “СЭСМ” для розв'язування систем алгебраїчних рівнянь. Головним конструктором машини був призначений колишній аспірант Лебедєва З.Л. Рабинович.

За спогадами співробітників, які працювали із Сергієм Олексійовичем в Києві, він був ідеальним керівником. Задуману роботу він уявляв до найдрібніших подробиць. Досить сказати, що він спроектував майбутню “МЭСМ”  сам, залучаючи співробітників тільки після необхідних роз'яснень, що і як зробити.

Він ніколи не підвищував голос навіть на тих, хто явно провинився, ставився до всіх виключно рівно і справедливо. У нього не було "любимчиків", він завжди відзначав навіть невеликі успіхи своїх співробітників. У процесі налагодження машини рівних йому не було, він перевершував всіх у розумінні неполадок і збоїв в машині. У Сергія Олексійовича були свої "методи" визначати несправності з точністю до блоку. «У багатьох блоках першої “БЭСМ”  в анодному ланцюзі були використані не лампи, а феритові трансформатори, - розповідає В.С. Бурцев. - Оскільки ці трансформатори були виготовлені кустарним способом, вони часто вигорали, при цьому виділяли їдкий специфічний запах. Сергій Олексійович володів чудовим нюхом і, обнюхуючи стійку, з точністю до блоку вказував на дефектний блок. Помилок практично не було».

“МЭСМ” була зроблена в одному екземплярі. Серійне виробництво машин, розроблених в ІТМ і ОТ АН СРСР, почалося через сім років з 1958 року. Виробництво “БЭСМ”  не було розпочато раніше, так як Міністерство машинобудування та приладобудування СРСР не забезпечило поставку необхідних для “БЭСМ” потенціалоскопів для запам'ятовуючого пристрою. В результаті Лебедєву довелося використовувати пам'ять на ртутних трубках, що знизило швидкодію машини в п'ять разів. Саме це не дозволило “БЭСМ” стати першою серійною машиною в СРСР і найпродуктивнішою в світі на той час.

У 1958 році колектив ІТМ і ОТ під керівництвом Лебедєва розробив і передав в серійне виробництво дві ЕОМ: “БЭСМ-2” (модернізована “БЭСМ”) і М-20. У “БЭСМ-2” було реалізовано оперативний запам'ятовувальний пристрій на феритних осердях, широко застосовувалися напівпровідникові діоди, а також була вдосконалена конструкція (мілкоблочна). На цій машині вже почалося розв’язання важливих задач, зокрема, розраховувалася траєкторія польоту ракети, яка доставила вимпел Радянського Союзу на Місяць. В ЕОМ М-20 вперше була застосована автоматична модифікація адреси; сумісництво роботи арифметичного пристрою та вибірки команд з пам'яті; використана буферна пам'ять для масивів, які видаються на друк. Технічна швидкодія машини становила 20 тис. операцій на секунду.

У 1965 році з'явилася ЕОМ на напівпровідникових елементах “БЭСМ-4” , яка мала програмну сумісність з ЕОМ М-20.

У 1967 році була прийнята в серійне виробництво ЕОМ “БЭСМ-6” - перша в СРСР супер-ЕОМ другого покоління. “БЭСМ-6”  мала швидкодію в 1 млн. операцій в секунду.

У “БЭСМ-6” був магістральний або водопровідний принцип організації управління. З його допомогою потоки команд і операндів оброблялися паралельно (до восьми машинних команд на різних стадіях). У ній була використана асоціативна пам'ять на надшвидких регістрах, що скоротило кількість звернень до феритної пам'яті і дозволило здійснити локальну оптимізацію обчислень в динаміці рахунку. У “БЭСМ-6” також було розшарування оперативної пам'яті на автономні модулі, що дало можливість одночасно звертатися до блоків пам'яті за кількома напрямками. Багатопрограмний режим роботи дозволив вирішувати кілька завдань із заданими пріоритетами, а апаратний механізм перетворення математичної адреси у фізичну дав можливість динамічно розподіляти оперативну пам'ять в процесі обчислень засобами операційної системи. Для машини був характерний принцип листової організації пам'яті та розроблені на його основі механізми захисту за числами і командами; розвинена система переривання, необхідна для автоматичного переходу від вирішування однієї задачі до іншої, звернення до зовнішніх пристроїв, контролю їхньої роботи. У електронних схемах “БЭСМ-6” було використано 60 тис. транзисторів і 180 тис. напівпровідників-діодів. Елементна база “БЭСМ-6” на ті часи була абсолютно новою, в ній були закладені основи схемо-техніки ЕОМ третього і четвертого поколінь.

У 1990-му році один з примірників "БЭСМ-6" був перевезений до Лондона і встановлений в Музеї науки як кращий для свого часу в Європі суперкомп'ютер.

Серед спеціалізованих ЕОМ, сконструйованих в ІТМ і ОТ АН СРСР, варто відзначити комп'ютери пов'язані з дослідженнями побудови протиракетної оборони (ПРО) «Діана-1» і «Діана-2» (1955) (конструктор Бурцев В.С.). Це були машини послідовної дії з комутованою програмою обробки, що мали автоматичне зняття даних з оглядової радіолокаційної станції з селекцією об'єкта від шумів і розрахунок траєкторії руху можливої цілі.

У 1958 році була створена ЕОМ М-40 з плаваючим циклом управління операціями, системою переривань. Вперше було використано поєднання операцій з обміном, мультиплексний канал обміну, робота в замкнутому контурі управління в якості керуючої ланки, робота з віддаленими об'єктами по радіорелейним дуплексним лініям зв'язку. В М-40 вперше була введена апаратура зберігання часу, застосовані ферит-транзисторні елементи і фіксована кома. Швидкодія М-40 складала 40 тис. операцій в секунду. Кілька років по тому з'явилася модифікація машини - ЕОМ М-50, розрахована на застосування в експериментальній системі ПРО.

Потім в 1963 році вийшла ЕОМ «5Э92» (С.О.Лебедєв, В.С, Бурцев та ін.) з широким застосуванням ферит-транзисторних елементів в низькочастотних пристроях і застосуванням спеціально розробленої контрольно-реєструючої апаратури з можливістю дистанційного запису інформації, що надходить з високочастотних каналів зв'язку.

Її модифікація «5Э92б», випущена в 1965 році, стала однією з перших повністю напівпровідникових ЕОМ. Швидкодія великої машини становила 500 тис. операцій в секунду, малої машини 37 тис. операцій в секунду. ЕОМ «5Э92б» складала основу Головного командно-обчислювального центру (ГКОЦ) системи протиракетної оборони Радянського Союзу.

У 1970 році ІТМ і ОТ здав в експлуатацію ЕОМ «5Э65» - перевізний високопродуктивний обчислювальний комплекс спеціального застосування, що забезпечував проведення досліджень в реальному масштабі часу в польових умовах з високим ступенем достовірності за рахунок застосування пам'яті з не руйнуючим зчитуванням, повного апаратного контролю, засобів усунення наслідків збоїв. Ефективності обчислювального процесу сприяли мінлива довжина слова та магазинна організація арифметичного пристрою. Із застосуванням комплексу були проведені дослідження різних бортових засобів радіовимірювань і радіонавігації в атмосфері і космосі.

У 1973 році з'явилася модифікація цієї машини ЕОМ «5Э67» - перевізний багатомашинний високопродуктивний комплекс із загальним полем зовнішньої пам'яті та апаратно-програмними засобами реконфігурації на рівні машин. Він забезпечував роботу в жорстких кліматичних умовах, а також унікальні радіовимірювання рухомих об'єктів у верхніх шарах атмосфери в реальному масштабі часу.

Останньою розробкою Сергія Олексійовича Лебедєва, яку він встиг запустити в серійне виробництво, стала перша мобільна багатопроцесорна високопродуктивна структура з модульною пам'яттю ЕОМ «5Э26» (С.О.Лебедєв, В.С.Бурцев, Є.О.Кривошеєв та ін.). Вона легко адаптувалася до різних вимог по продуктивності і пам'яті в системах управління спеціального призначення. Це була перша машина з автоматичним резервуванням на рівні модулів, яка забезпечувала відновлення обчислювального процесу при збоях і відмовах апаратури в системах управління. Вона також працювала в реальному часі, була забезпечена розвиненим математичним забезпеченням, ефективною системою автоматизації програмування і можливістю роботи з мовами високого рівня. В ЕОМ «5Э26» була реалізована енергонезалежна пам'ять команд на мікробіаксах з можливістю електричного перезапису інформації зовнішньою апаратурою запису і введена ефективна система експлуатації з дворівневою локалізацією несправної комірки, що забезпечувала ефективність відновлення апаратури середньотехнічним персоналом.

Досвід створення ЕОМ «5Э26» послужив базою для конструювання сімейства супер-ЕОМ «Ельбрус». Назва була запропонована Лебедєвим. Поява «Ельбруса» завершила створення ПРО СРСР, проте сам він уже не встиг взяти участь в їх створенні.

Сергій Олексійович Лебедєв помер 3 липня 1974 року в Москві.

У рік 95-річчя з дня народження С.О.Лебедєва заслуги вченого визнали і за кордоном. Як піонер обчислювальної техніки, він був відзначений іменною медаллю Міжнародного комп'ютерного товариства з написом: "Сергій Олексійович Лебедєв 1902-1974. Розробник і конструктор першого комп'ютера в Радянському Союзі. Основоположник радянського комп'ютеробудування".