«Недалёк тот день, когда исчезнут обычные книги, газеты и журналы. Каждый человек будет носить с собой электронный блокнот - комбинацию плоского дисплея с миниатюрным радиоприёмопередатчиком. Набирая на клавиатуре этого блокнота нужный код, можно, находясь в любом месте на планете, вызвать из гигантских компьютерных баз данных тексты, изображения, которые и заменят не только книги, журналы и газеты, но и телевизоры», - писал в начале 1980-х советский кибернетик Виктор Глушков в своей книге «Основы безбумажной информатики».
До массового распространения интернета, планшетов и смартфонов оставалось ещё два десятка лет.
Глушков считается одним из «отцов советской кибернетики». Кроме любопытных и точных прогнозов о гаджетах и технологиях, его самый известный проект - объединение всех предприятий страны в Общегосударственную автоматизированную сеть (ОГАС).
Многие ученики и последователи Глушкова уверены, что ОГАС мог бы спасти Советский Союз от краха, поскольку «ручное» административно-командное управление такой сложной экономикой было обречено в конечном счёте на провал. Говорить в сослагательных наклонениях бессмысленно, но доля истины в этих доводах есть. Жизнь показала, что многие идеи кибернетика оказались востребованными уже в XXI веке. Глушков «предсказал» появление мобильных устройств, автомобильных навигаторов, электронной валюты и электронного документооборота, а также отчасти интернета.
Но вернёмся к началу.
К 1960-м годам экономика СССР столкнулась с проблемой обработки колоссального объёма информации для планирования и принятия управленческих решений. В стране выросло количество номенклатуры выпускаемой продукции, она стала сложнее, а связи предприятий более разветвлёнными. Чтобы поддерживать слаженную работу всех предприятий разных отраслей требовались новые подходы к решению задач. Проблемой заинтересовались учёные-кибернетики. К примеру, по их подсчётам, чтобы узнать результат каких-либо действий правительства в экономике, нужно было ждать 9 месяцев - такой средний срок получения показателей и обработки их бюрократическими инстанциями.
В 1958 году военный программист и разработчик Анатолий Китов предложил создать Единую государственную сеть вычислительных центров (ЕГСВЦ), с помощью которой можно было бы одновременно управлять вооружёнными силами и экономикой. Сеть предполагалось развернуть на базе вычислительных центров Минобороны. В мирное время эти центры должны были решать хозяйственные и научно-технические задачи предприятий. В случае военных конфликтов систему можно было перенастроить под соответствующие нужды. Обслуживать эти мощные вычислительные центры должны были военнослужащие, а доступ к центрам предполагалось сделать дистанционным.
Учёный несколько раз подробно писал о своём проекте Никите Хрущёву. Руководство СССР частично поддержало предложения Китова об ускоренном создании новых ЭВМ и широком их использовании в различных областях хозяйственной жизни. Но основную мысль об автоматизации управления экономикой всего СССР власти не приняли, фактически отвергнув основной проект Китова.
Тогда идею Китова подхватил академик Виктор Глушков. Он назвал свой проект - ОГАС (Общегосударственная автоматизированная сеть). За плечами молодого учёного был опыт руководства крупным вычислительным центром и Институтом кибернетики при Академии наук УССР, а также участие в разработке цифровой вычислительной машины «Днепр» и первой в СССР персональной ЭВМ «Мир-1». К слову, «Днепр» появился почти одновременно со своими американскими аналогами и мог совершать до 35 тысяч операций в секунду.
Массовое производство ЭВМ в Советском Союзе совпало с острой необходимостью перехода экономики страны на новый технический уровень. Будучи одним из самых компетентных в стране специалистов по автоматизации, Глушков предложил решить проблему с помощью ЭВМ.
Учёный заручился поддержкой зампредседателя Совета министров Андрея Косыгина и начал работать над созданием автоматизированных систем управления (АСУ). Китов же на несколько лет стал заместителем Глушкова.
Примечательно, что ОГАС не была единственной попыткой «перевернуть игру» с помощью технологий и электронного обмена данными. В начале 1970-х в Чили при президенте Альенде относительно успешно работала , но из-за военного переворота футуристический проект оказался свёрнутым. У СССР времени и ресурсов для проведения подобных экспериментов впереди было ещё предостаточно, поэтому проект ОГАС на бумаге оказался в сотни и тысячи раз масштабнее. Оставалось принять политическое решение и выделить ресурсы.
Виктор Глушков (1982 год) :
- Увеличения мощности управлен-ческого аппарата нельзя достичь в рамках традиционной бумажной технологии за счёт оснащения людей инструментами, действующими «россыпью». Не-обходима комплексная автоматизация, при которой большая часть информационных по-токов замыкается вне человека. В этом состоит сущность безбумажной технологии. Обязанности человека сведутся к постановке задач, выбору окончательных вариантов управленческих решений и к неформализуемой работе с людьми.
Перед началом проектирования своей суперсистемы Глушков подробно изучил работу заводов, шахт, железных дорог, аэропортов, совхозов, Госплана, Госснаба, Минфина, разобравшись со всеми задачами и этапами планирования, а также возникающими при этом трудностями.
Эскиз ОГАС был готов к 1964 году. Проект предполагал создание 100 центров в крупных промышленных городах, откуда поступала бы уже обработанная информация в единый общегосударственный центр. Э---ти центры следовало объединить между собой широкополосными каналами связи и соединить с 10 тысячами центров предприятий и организаций. Просчитанный с помощью компьютеров и научно обоснованный прогноз в экономике мог бы превращаться в государственный план.
Сеть должна была обеспечить полную автоматизацию процесса сбора, передачи и обработки первичных данных. В Советском Союзе в то время действовали правила сбора информации по четырём параллельным каналам, контролировавашимся независимыми друг от друга органами планирования, снабжения, статистики и финансов. Авторы проекта предложили вводить экономические данные в систему только один раз. Всю информацию предполагалось хранить в центральных банках данных с удаленным доступом к ним из любой точки системы после автоматической верификации пользователя.
Глушков и его единомышленники надеялись с помощью компьютеров полностью устранить распространенную практику подтасовки данных, передаваемых наверх. Реализовать проект в условиях частной собственности было невозможно, так как наличие коммерческой тайны лишало возможности сбора необходимых данных для проведения расчётов.
Виктор Глушков (1982 год) :
- При наличии в городе центра автоматического управления уличным движением, способного передавать по радио информацию о текущей дорожно-транспортной ситуации, закрытых проездах, автомобильных пробках, окажется полезной бортовая микро-ЭВМ-штурман. Вводя в неё задание на поездку, координаты начального и конечного пунктов, мож-но будет в считанные секунды получить от ЭВМ оптимальный марш-рут движения, с учётом текущей ситуации.
Первоначальный замысел Глушкова включал ещё одно положение. Кибернетик считал, что новая автоматизированная система управления будет контролировать и производство, и выплату зарплат, и розничную торговлю. Он предложил исключить из обращения бумажные деньги и полностью перейти на электронные платежи. Кроме того, система должна была собирать и анализировать данные о существенных покупках граждан.
Сеть должна была вступить в строй в 1975 году. Главными противниками проекта оказались экономисты. Несмотря на то, что система предполагала окупаемость и прибыль до 100 млрд рублей за 15 лет за счёт решения экономических и инженерно-технических задач, затраты на запуск ОГАС перевесили ожидания. По разным оценкам, для запуска ОГАС требовалось найти до 20 млрд рублей и обучить 300 тысяч новых специалистов.
В 1970 году Политбюро обсудило проект ОГАС, приняв его в урезанном виде. Вместо введения Общегосударственной автоматизированной системы управления экономикой решено было сосредоточиться на разработке сети вычислительных центров и создании АСУ на отдельных предприятиях. Министерства стали строить собственные вычислительные центры для внутренних потребностей. За пять лет количество АСУ в стране выросло в 7 раз, но быстро выяснилось, что отраслевые АСУ использовали несовместимые аппаратные средства и ПО, а также не были связаны межведомственной сетью. В единую систему всю эту инфраструктуру было не объединить.
Глушков подготовил ещё более глобальный проект, предполагавший появление к 1990 году 200 центров коллективного пользования в крупных городах, 2,5 тысячи кустовых центров для предприятий одного города или отрасли и 22,5 тысячи центров индивидуальных предприятий. На «ОГАС 2.0» требовалось уже 40 миллиардов рублей.
Последующие съезды КПСС неоднократно одобряли обновлённые версии ОГАС, но попытки создать единую сеть не достигали общесоюзного масштаба. За десять лет, с 1976-го по 1985 год, в стране построили 21 вычислительный центр коллективного пользования, которые обслуживали 2 тысячи предприятий. Попытки объединить несколько центров в сеть остались на уровне эксперимента. Удаленный доступ пользователей не работал. Из-за низкого качества каналов связь часто прерывалась, а программы операционной системы зависали. Пользователи были вынуждены работать с большим объёмом перфоркарт и распечаток - про электронный обмен данными оставалось только мечтать.
Кибернетик отмечал, что советские органы статистики и планирования даже в 1970-х годах были снабжены счётно-аналитическими машинами образца 1939 года, к тому времени полностью замененными в Америке на ЭВМ.
Проект так и не нашёл в лице государства своего «инвестора», готового вложить средства в развитие инфраструктуры, как это планировалось в ОГАС.
Виктор Глушков (1982 год) :
- Книги, газеты, журналы, будучи удобными и привычными для человека, надолго сохранят в основном свою нынешнюю форму. Максимальному сокращению подлежит прежде всего канцелярская переписка. Человек, кото-рый в начале XXI века не будет уметь пользоваться инфор-мацией, уподобится человеку начала XX века, не умевшему ни читать, ни писать. Каждому образованному человеку надлежит быть знакомым с основами безбумажной информатики.
Анализируя причины неудач, Виктор Глушков отмечал, что ОГАС был намного сложнее программы ядерных или космических исследований. Это отпугивало чиновников. Кроме того, такая система могла бы серьёзно повлиять на политические и общественные стороны жизни. В Эпоху застоя такое развитие событий было недопустимым.
Сохранилась байка, как на одном из заседаний Политбюро министр финансов рассказал о своей поездке на птицефабрику в Минске, где якобы птичницы сами «разработали вычислительную машину», которая «выполняла три программы»: включала музыку, когда курица снесла яйцо, включала и выключала свет. «Яйценосность повысилась, поэтому надо все птицефермы в Советском Союзе автоматизировать, а потом уже думать про всякие глупости вроде общегосударственной системы», - так завершается исторический анекдот, показывающий консервативное отношение бюрократии к инновациям.
ОГАС частично был прообразом интернета, но сам Глушков понимал эту систему как некое постиндустриальное общество. Он предполагал создание в масштабах страны мощной компьютерной сети, значительно шире интернета, с помощью которой можно было бы обрабатывать, контролировать и корректировать управленческие решения, а также изменить сам механизм управления экономикой, отдав большинство операций вычислительной технике.
Любопытно, что Глушкова и его идеи чрезвычайно ценили на Западе. Учёный объехал буквально полмира. Энциклопедия «Британника» заказала ему статью о кибернетике, а генсек ООН назначил его своим советником. Руководство IBM приглашало Глушкова выступать с лекциями в США и даже предлагало занять высокую должность в сфере разработок и исследований. От последнего предложения он отказался.
В 1982 году Виктор Михайлович Глушков умер. Айпад, о котором писал «евангелист» автоматизации Глушков в 1980-х, в конце концов создали не в СССР, а в США.
Предпосылки
Рост экономики неизбежно ведёт к усложнению управления. Выдающийся советский ученый П. Капица сравнивал советскую экономику с ихтиозавром – животным, обладавшим огромным туловищем длинной шеей и очень маленькой головой. В силу экстенсивного развития советского производства число предприятий постоянно росло. При этом, структура управления оставалась практически неизменной в противовес количественному содержанию, которое росло.
Очевидно, что идея плановой экономики, имея большое число «плюсов», имела и немало «минусов». Одним из негативных следствий идеи построения плановой экономики было то, что любое изменение годового плана вело к лавинообразной волне пересогласовываний и корректировок планов смежников. Требование срочно увеличить производство, скажем, самолётов, ставило на повестку дня вопрос о внесении изменений в планы по производству алюминия, стали, фанеры, и т. д., и т. п. Более того, увеличение авиапроизводства означало повышенную нагрузку на энергетику - менялись планы генерации электротока; требовалось перевести больше груза - вносились корректировки в движение железнодорожного подвижного состава и добычу угля для паровозов. Это, в свою очередь, генерировало волну изменений в планах угольной промышленности, которая предъявляла новые требования на крепёж (наркомлеспром) и оборудование (наркомтяжпром). Эти волны корректировок планов могли прокатываться по системе экономического планирования несколько раз. Если же учесть, что такая «волна» могла быть (и, как правило, – была) не одна, то их взаимовлияние могло превратить процесс взаимоувязок наркоматских планов в подлинно «бесконечную историю». На этом основании ряд отечественных исследователей вообще ставят под сомнение плановый характер советской экономики. Очевидно, что внедрение автоматизированных систем управления народным хозяйством на основе ЭВМ давал надежду существенно упорядочить эту сферу планирования.
В условиях согласования спроса и предложения возникала необходимость обратной связи между производителем и потребителем. В свою очередь это порождала лавину согласований спроса и предложения в министерствах, целых отраслях, между крупными и малыми предприятиями (которые могли находится в разных уголках СССР).
Уже к началу 60-х годов стало очевидно, что планировать советскую экономику и эффективно контролировать исполнение планов из единого центра становится все труднее и труднее по причине катастрофического увеличения количества экономической информации, которую необходимо при этом обрабатывать. В 1962 году Глушков подсчитал, что при сохранении неизменным уровня технической оснащенности сферы планирования, управления и учета (а он был и для того времени совершенно недостаточным) уже в 1980 году потребовалось бы занять в этой сфере все взрослое население Советского Союза.
Академик Глушков, талантливый математик из АН УССР занимался проблемами автоматизации производства, сбором и обработки статистической информации писал: «У нас в стране все организации были плохо подготовлены к восприятию обработки экономической информации. Вина лежала как на экономистах, которые практически ничего не считали, так и на создателях ЭВМ. В результате создалось такое положение, что у нас органы статистики и частично плановые были снабжены счетно-аналитическими машинами образца 1939 года, к тому времени полностью замененные в Америке на ЭВМ .»
Необходимость создания ОГАС Глушковым понималась очень ясно. Впоследствии уже на заседании Политбюро в 1966 году, посвященном целесообразности внедрения проекта Глушкова (к тому моменту прошедшему две доработки) возникал скепсис со стороны экономических управленцев. Так это вспоминает сам Виктор Михайлович:
«Под конец выступает Суслов и говорит: "Товарищи, может быть, мы совершаем сейчас ошибку, не принимая проект в полной мере, но это настолько революционное преображение, что нам трудно сейчас его осуществить. Давайте пока попробуем вот так, а потом будет видно, как быть" И спрашивает не Кириллина, а меня: "Как вы думаете?". А я говорю: "Михаил Андреевич, я могу вам только одно сказать: если мы сейчас этого не сделаем, то во второй половине 70-х годов советская экономика столкнется с такими трудностями, что все равно к этому вопросу придется вернуться". Но с моим мнением не посчитались, приняли контрпредложение.»
Виктор Михайлович Глушков выдвигает идею, согласно которой человечество пережило в своей истории два, как он выражается, пользуясь языком кибернетики, информационных барьера, порога, или кризиса управления. Первый возник в условиях разложения общинно-родового хозяйства и разрешился с возникновением, с одной стороны, товарно-денежных отношений, а с другой - иерархической системы управления, когда старший начальник управляет младшими, а те уже - исполнителями.
Начиная с 30-х годов двадцатого столетия, считает Глушков, становится очевидным, что наступает, второй “информационный барьер”, когда уже не помогают ни иерархия в управлении, ни товарно-денежные отношения. Причиной такого кризиса оказывается невозможность даже множеством людей охватить все проблемы управления хозяйством. Виктор Михайлович говорит, что, по его расчетам, в 30-х годах для решения проблем управления нашим тогдашним хозяйством требовалось производить порядка 10 14 математических операций в год, а на то время, когда шел разговор, то есть в средине 70-х, - уже примерно 10 16 . Если принять, что один человек без помощи техники способен произвести в среднем 10 6 операций, то есть 1 миллион операций в год, то получится, что необходимо около 10 миллиардов человек, для того, чтобы экономика оставалась хорошо управляемой. Дальше хотелось бы привести слова самого Виктора Михайловича:
“Отныне только “безмашинных” усилий для управления мало. Первый информационный барьер, или порог, человечество смогло преодолеть потому, что изобрело товарно-денежные отношения и ступенчатую структуру управления. Электронно-вычислительная техника - вот современное изобретение, которое позволит перешагнуть через второй порог.
Происходит исторический поворот по знаменитой спирали развития. Когда появится государственная автоматизированная система управления, мы будем легко охватывать единым взглядом всю экономику. На новом историческом этапе, с новой техникой, на новом возросшем уровне мы как бы “проплываем” над той точкой диалектической спирали, ниже которой, отделенный от нас тысячелетиями, остался лежать период, когда свое натуральное хозяйство человек без труда обозревал невооруженным глазом.
Люди начали с первобытного коммунизма. Большой виток спирали поднимает их к коммунизму научному”
ЕГСВЦ и ОГАС
В 1955 году на Пленуме ЦК КПСС, наконец, была осуждена ранее всерьёз обсуждавшаяся теория о невозможности морального износа техники при социализме. В решениях съезда было зафиксирована необходимость: «всемерного повышения технического уровня производства на базе электрификации, комплексной механизации и автоматизации».
В 1963 году задача построения общегосударственной системы автоматизированного управления была поставлена перед В. М. Глушковым самим Косыгиным. За плечами Глушкова тогда уже были проекты по внедрению АСУП на предприятиях. Существует ошибочное представление о том, что Глушков был своеобразным экономическим романтиком от математики, который плохо знал реалии советского производственного комплекса. На самом же деле, за 1963 год он побывал на 100 объектах народного хозяйства: заводах, шахтах и совхозах. Провел неделю в ЦСУ СССР и проследил цепочку его работы от головного центра в Москве до районных станций. За десять лет работы над проектом Глушков посетил около тысячи предприятий
Предэскизный проект ЕГСВЦ - Единой государственной сети вычислительных центров - разрабатывался в рекордные сроки (1,5 месяца!). Глушков целостное решение "прокрутил" в своем мозгу. Общие контуры сети и сопряжения фрагментов он обсудил с теми, кто способен эти установки понять и реализовать. К тому времени в Институте кибернетики, возможно, главном детище академика, уже были такие специалисты, имеющие опыт разработки АСУ, создания систем связи компьютеров, приступивших к созданию многомашинных комплексов, сетей ЭВМ, умеющих решать оптимизационные задачи в предопределении производственной деятельности. Когда в 1980 г. Виктор Михайлович очертил схемы системной оптимизации, было решено подвести итог предшествующим разработкам по методам оптимизации и коллектив специалистов института под руководством Михалевича В. С., известных в стране тем, что они "умеют решать задачи" получил Государственную премию СССР по науке.
ЕГСВЦ вырисовывалась как сеть примерно 50 мощных опорных центров (ОЦ), региональных накопителей информации, региональных коммутаторов (с учетом этих целей разрабатывалась в институте машина Днепр-2) информационных потоков, связанные друг с другом в сеть широкополосными каналами связи (считалось, что это могут быть и телевизионные каналы). Главный вычислительный центр сети представлял первый уровень ЕГСВЦ, ОЦ составляли второй уровень ЕГСВЦ. ГВЦ и ОЦ являлись основными узлами сети. С опорными центрами связывались каналами местной связи низовые центры (НЦ) и вычислительные центры обслуживания (ОВЦ) - вместе они составляли третий уровень сети (оценки показывали, что стране понадобится порядка 300 - 400 ОВЦ и около 7000 НЦ). Каждый опорный центр должен стать региональным узлом коммутации, низовые центры как правило являлись вычислительными центрами АСУП. ОВЦ (потом они получили название вычислительных центров коллективного пользования ВЦКП) могли находиться в составе, как правило, кустовых НЦ, с которыми связывались информационные (информационно-диспетчерские) бюро предприятий. ОВЦ могли обеспечивать компьютерную поддержку предприятиям, не имеющим своих ВЦ или оборудованным малопроизводительной техникой, или решающим эпизодически сверхсложные задачи проектирования и планирования.
Задача ЕГСВЦ - обеспечение выполнения информационных процессов в системе планирования и учета в стране, в том числе совместно решаемых задач, для чего должен быть также создан ответственный за безотказную работу сети Государственный комитет управления (ГосКомУпр), а в составе ЕГСВЦ, в его ОЦ - информационно-диспетчерские пункты, управляющие работой этой "отрасли по переработке информации".
Академик Глушков подчеркивал, что, несмотря на предстоящие многомиллиардные затраты и в общем-то дороговизну реализации предложенного проекта, единообразие решений в сети сэкономит значительные средства на ее создание и эксплуатацию, чем если пустить создание сети на самотек - ждать увязки отдельных территориальных и отраслевых решений.
Что касается стоимости проекта, то по грандиозности воплощения в жизнь ЕГСВЦ была сопоставима разве что реализацией ленинского ГОЭЛРО или космической программы СССР. Внедрение ОГАС планировалось осуществить в течение трех пятилеток. Стоимость оценивалась в 20 млрд. рублей. Однако по подсчетам Глушкова ОГАС был способен принести в те же годы 100 млрд. руб. советскому союзу.
И все-таки самое трудное, что предстояло при обсуждении проекта ЕГСВЦ на "самом верху", было то, в чем собственно заключается эффективность системы, насколько действительно нужен этот инструмент, для которого сеть задумывалась - функция управление экономикой страны, компьютеризованного управления в условиях действующей ЕГСВЦ. С учетом именно специфики з а щ и т ы проекта (на предэскизном уровне) здесь все трактовалось достаточно просто - чтобы сделать понятным предлагаемое и убедить в целесообразности реализации проекта.
Предполагалось, что ко времени внедрения ЕГСВЦ на многих предприятиях будут функционировать АСУП или их "пусковые комплексы", сопрягаемые с задуманной системой планирования. Система планирования интерпретировалась как та система учета и планирования, которая осуществлялась через ЦСУ: принятая агрегация учетных данных и производственных планов, материальных потребностей, принятой статистики и выявление в них дисбалансов. Эта система представлялась как сходная с итеративной схема Зейделя в модели Леонтьева ("затраты-выпуск") - только медлительность счетно-перфорационной техники да допотопность передачи данных замедляет выполнение итераций, так что в действующей системе "балансового планирования" приходится ограничиваться 2-3 итерациями при составлении планов. Для многих предприятий и отраслей экономики и этого достаточно - их планы по существу из года в год мало меняются (продукция широкого потребления, стабильные контракты на поставки). А если увеличить итерации до 8, что и позволяет делать ЕГСВЦ, этого может оказаться (особенно при прикидке планов, предшествующей прикреплению поставщиков к потребителям) достаточным и для остальных звеньев народного хозяйства. Очевидно также, что целевые программы формируются квалифицированными коллективами и там потребности итеративной корректировки также незначительны, тем более реализуются компьютеризованно. Технологии внутрипроизводственного планирования и управления уже были известны разработчикам не только применительно к оборонной промышленности, но даже в сельскохозяйственном производстве. Эти знания и выполненные ранее разработки способствовали проведению довольно правдоподобных оценок (не опровергнутых ни на защите проекта, ни потом) как объемов хранимой информации, так и потоков данных в ЕГСВЦ, примерного перечня решаемых задач и выполняемых функций, технических параметров системы.
«Второй подход к снаряду» состоялся в 1970-е гг. К этому времени в мире уже существовало несколько электронных сетей, и Глушков мог оперировать накопленным в ходе их эксплуатации опытом. Теперь предполагалось в основу ГСВЦ положить опорную сеть особо мощных вычислительных центров коллективного пользования (ВЦКП). Вся территория СССР должна была (по плану) быть разделена на регионы, в каждом из которых создавался ВЦКП, к которому через местные линии связи подключались ВЦ и терминалы на предприятиях и органах управления экономикой. Таким образом осуществлялась оперативная связь пользователей из любого региона и любого ведомства друг с другом. Для руководства этой сетью предлагалось создать министерство или государственный комитет информатики. В завершённом виде ГСВЦ должна была бы состоять из приблизительно 200 ВЦКП, нескольких десятков тысяч ведомственных ВЦ и нескольких миллионов терминалов. Для нескольких особо важных абонентов (класса Госплана СССР) предполагалось создать подсеть на широкополосных каналах. На опорные ВЦКП возлагались функции:
1. хранения региональных баз данных;
2. решения социально-экономических задач регионального и межрегионального характера;
3. решения задач для абонентов, не располагающих собственными ВЦ;
4. обеспечение резервной мощности при решении особо крупных задач, что позволяло рассчитывать мощность ГСВЦ не на пиковые, а на средние нагрузки, за счёт чего стоимость проекта несколько снижалась.
Препятствия
С самого начала проект Глушкова встречал сопротивление. Еще первым рецензентом проекта М. В. Келдышем было предложено исключить из него безналичный расчет, который мог бы вызвать «ненужные эмоции».
Первым критиком проекта стал В. Н. Ставровский – начальник ЦСУ СССР – того органа, которому, собственно проект адресовался. Комиссия попыталась исключить из проекта почти всю его экономическую часть, оставив только идею сети.
По итогам первого раунда обсуждений была зафиксирована негативная позиция ЦСУ и на заседании Президиума совета министров СССР проект был возвращен ЦСУ и Министерству радиопромышленности.
После «доработки» в ЦСУ проект ОГАС по словам самого Глушкова превратился в «сборную солянку».
В это же время экономическая группировка уговаривала Косыгина отказаться от проекта Глушкова в пользу экономической реформой, мотивируя это тем, что бумага для распоряжений обойдется дешевле, чем 20 миллиардный ОГАС.
Косыгин, как и ранние его предшественники, пошел по проторенному пути административных методов экономических реформ, хотя проект окончательно не был упущен из виду. Возможно, председатель совета министров хотел использовать глушковский проект как дополнительный позитивный источник для уже начатой в 1965 году экономической реформы.
Интерес со стороны властей к проекту заново проявился в конце 60-х, когда стало известно, что американцы уже создали собственные сети, подобные предложенным Глушковым: АРПАНЕТ и СЕЙБАРПАНЕТ.
На этот раз препятствием стали недостатки политического аппарата советской власти. Глушков вспоминает: «Дело в том, что у Королева или Курчатова был шеф со стороны Политбюро, и они могли прийти к нему и сразу решить любой вопрос. Наша беда была в том, что по нашей работе такое лицо отсутствовало. А вопросы были здесь более сложные, потому что затрагивали политику, и любая ошибка могла иметь трагические последствия. Поэтому тем более была важна связь с кем-то из членов Политбюро, потому что это задача не только научно-техническая, но прежде всего политическая.»
На решающем заседании политбюро, которое вновь заинтересовалось доработанным проектом воспротивился министр финансов Гарбузов. К тому же на заседании не оказалось ни Брежнева (который был в Баку), ни Косыгина (уехавшего на похороны Насера). Он попытался осмеять проект, предложил построить лишь низовую сеть, а позже Косыгину рассказывал, что Госкомупр (аппарат, который возглавлял бы ОГАС) позволит ЦК контролировать деятельность министерств и самого Косыгина.
Наконец, необходимо отметить внешний фактор: в западной прессе вышли статьи рассчитанные на очернение глушковского проекта в глазах советского руководства и интеллигенции. В Вашингтон Пост вышла статья «Перфокарта управляет Кремлем», в которойсоветской номенклатуре угрожали заменой компьютерами Глушкова. В британской Гардиан была опубликована статья, в которой предполагалось, что машины Глушкова станут инструментами в руках КГБ для контроля над советскими гражданами.
«В начале 1972 года в "Известиях" была опубликована статья "Уроки электронного бума", написанная Мильнером, заместителем Г. А. Арбатова - директора Института Соединенных Штатов Америки. В ней он пытался доказать, что в США спрос на вычислительные машины упал. В ряде докладных записок в ЦК КПСС от экономистов, побывавших в командировках в США, использование вычислительной техники для управления экономикой приравнивалось к моде на абстрактную живопись. Мол, капиталисты покупают машины только потому, что это модно, дабы не показаться несовременными. Это все дезориентировало руководство.
Отчеты, которые направлялись в ЦК КПСС, явились, по-моему, умело организованной американским ЦРУ кампанией дезинформации против попыток улучшения нашей экономики. Они правильно рассчитали, что такая диверсия - наиболее простой способ выиграть экономическое соревнование, дешевый и верный. Мне удалось кое-что сделать, чтобы противодействовать этому. Я попросил нашего советника по науке в Вашингтоне составить доклад о том, как "упала" популярность машин в США на самом деле, который бывший посол Добрынин прислал в ЦК КПСС. Такие доклады, особенно посла ведущей державы, рассылались всем членам Политбюро и те их читали. Расчет оказался верным, и это немного смягчило удар. Так что полностью ликвидировать тематику по АСУ не удалось.»
Несмотря на то, что тогда, в 1965 году, восторжествовало экономическое невежество, которое спустя два десятка лет и привело страну к катастрофе, Виктор Михайлович Глушков ни на минуту не прекращал борьбу за свою идею. До последнего дыхания он оставался страстным пропагандистом ОГАС и делал все, чтобы внедрить ее в жизнь. Уже будучи смертельно больным, зная, что развязка наступит в течение нескольких дней, он надиктовал на магнитофон свои соображения, в которых как бы подвел итог своей жизни, деятельности коллективов, которые он возглавлял, высказал свои оценки тех или иных решений партии и правительства в области развития вычислительной техники и управления хозяйством. Эти заметки опубликованы под названием «Заветные мысли для тех, кто остается» в выходящей к 80-летию со дня рождения ученого книге «Академик Глушков – пионер кибернетики».
В рыночной капиталистической экономике царит т.н. «анархия производства», заключающаяся в том, что предприятия работают несогласованно, выпуская каждый вид продукции по своему усмотрению, согласуясь лишь с собственными интересами и складывающейся конъюнктурой рынка. С одной стороны, это приводит к навязыванию потребителю ложных потребностей при помощи агрессивной рекламной политики и т.д. С другой, «свободный рынок» неизбежно сопровождают регулярные кризисы. Замысел социалистической экономики иной. Согласно ему, предприятия работают в рамках единого хозяйственного механизма, благодаря этому может быть достигнута невиданная для капитализма эффективность народного хозяйства. И эффективность не «медведевская», а настоящая.
У плановой системы также есть свои особенные трудности: большое количество информации и необходимость её обработки, необходимость слаженной работы всех предприятий разных отраслей.
К началу 60-х годов в управлении народным хозяйством СССР обострились указанные трудности, что было вызвано увеличением номенклатуры выпускаемой продукции, её усложнением, увеличением числа связей предприятий между собой, ростом количества предприятий. Всё это усложняло не только сбор статистической информации и обработку, но и планирование на уровне предприятий, отраслей и всего народного хозяйства.
Выход из этой ситуации нашёлся. Группа советских ученых во главе с академиком В.М. Глушковым разработала проект Единой Государственной сети вычислительных центров (ЕГСВЦ), состоявший из примерно 100 вычислительных центров, объединенных широкополосными каналами связи и распределённых по территории страны. Каждый из территориальных центров соединялся с ВЦ крупных предприятий, министерств и кустовых ВЦ по обслуживанию небольших предприятий.
При обсуждении эскизного проекта резко против стали выступать некоторые экономисты, приводя часто демагогические приемы. В результате было принято решение заново создать эскизный проект.
Тем не менее к концу 60-х годов решение о создании ОГАС (Общегосударственной автоматизированной системы учёта и обработки информации) было принято.
Рассмотрим структуру ОГАС.
ОГАС включала в себя отраслевые АСУ, государственную сеть вычислительных центров, вычислительные центры Госплана, Центрального статистического управления и других центральных органов управления. Отраслевые АСУ, в свою очередь, состояли из автоматизированных систем управления предприятиями (АСУП), отраслевых вычислительных центров.
АСУП играли важную роль в создании ОГАС, поэтому имеет смысл рассмотреть их подробнее.
При создании АСУП производится автоматизация учета и документооборота на предприятии. Создаются автоматизированные рабочие места сотрудников аппарата управления и информационная модель предприятия, в которой учитываются все особенности данного предприятия. В процессе функционирования АСУП собирает информацию со складов, производственных участков, служб предприятия и т.п. Полученная информация используется для оперативного и перспективного планирования, оперативного управления предприятием, синхронизации производственных процессов, управления запасами и т.п.
Для совершенствования процесса проектирования и конструирования рабочие места инженеров оснащаются автоматизированными системами проектирования, встроенными в общую систему АСУП.
В качестве примера, показывающего эффект от введения АСУП, можно привести Львовский телевизионный завод, который стал одним из первых, где была создана АСУП. В ЭВМ поступала информация с пяти складов, нескольких конвейеров и множества датчиков, установленных на различных участках производства. В результате применения АСУП удалось добиться высокой слаженности работ на разных участках производства. Также удалось снизить уровень производственных запасов на 15%, на 15% сократился цикл производства.
АСУП являлись основой для построения отраслевых АСУ и всей ОГАС в целом. При этом кроме вертикальных, иерархических, связей, АСУП имели также и горизонтальные связи, связи между разными предприятиями одной или нескольких разных отраслей. Горизонтальные связи между предприятиями позволяли обеспечить слаженность работы предприятий.
Информация АСУП, с необходимой степенью детализации, использовалась для работы отраслевой АСУ, решавшей такие же задачи, что и АСУП, только в масштабах всей отрасли.
Создаваемая ОГАС должна была опираться на единую автоматизированную сеть связи (ЕАСС), создаваемую в то же время в СССР. Эта сеть включала в себя каналы телефонии, телевидения, телеграфной связи. Задачей ЕАСС являлось обеспечение связи между всеми звеньями ОГАС.
Управление потоками информации, циркулировавшими в сети, осуществлял специализированный вычислительный центр, являвшийся общесоюзной диспетчерской службой.
Применение ОГАС позволяло оперативно управлять всей экономикой СССР. С помощью средств ОГАС руководящими органами народного хозяйства получались статистические данные о работе всей экономики страны. Далее эти данные использовались для составления перспективных планов и корректировки существующих, а также для оперативного управления работой народного хозяйства.
Планировалось, что построение ОГАС позволит перейти к динамическому планированию на всех уровнях народного хозяйства страны, при котором в случае необходимости можно было бы оперативно корректировать существующие планы. Введение ОГАС позволяло добиться высокой слаженности в работе всех предприятий народного хозяйства страны.
Кроме того, предполагалось, что в рамках ОГАС, помимо статистической и планово-производственной информации, будет также циркулировать научно-техническая информация, таким образом, специалисты на местах могли бы оперативно получать новую информацию по интересующим их проблемам, сведения об интересующих разработках.
При этом ОГАС не заменяла собой людей, занятых в управлении народным хозяйством. Она становилась мощным инструментом в управлении и планировании, моделировании процессов, обеспечивая ответственных за принятие решений всей необходимой информацией и снимая необходимость выполнения множества рутинных и черновых операций.
Работы по созданию ОГАС развернулись в 70-е годы. К 1980 году было создано уже 5097 АСУ для различных организаций, в том числе для высших органов управления народным хозяйством. Имели свои АСУ Госплан, Центральное статистическое управление, ГКНТ и т.д. Работы по строительству ОГАС набирали обороты и в начале 80-х годов.
Конец работам по созданию ОГАС положил развал Советского Союза, реставрация капитализма в России.
При капитализме построение ничего подобного ОГАС невозможно, т.к. конкурирующие предприятия вынуждены хранить в тайне от конкурентов и даже работников экономическую и научно-техническую информацию. Самое большее, что может быть создано, это автоматизированные системы управления в рамках одной монополии, финансово-промышленной группы. Для сравнения, 40 (!) лет назад ОГАС создавалась в масштабе огромной страны, а сейчас, когда одна компания в России
Кто вы, академик Глушков?
Виктор Михайлович Глушков родился 24 августа 1923 года в Ростове-на-Дону в семье горного инженера. В школьные годы Виктор интересовался ботаникой, зоологией, затем геологией и минералогией, позднее - радиотехникой и конструированием радиоуправляемых моделей. В конечном счете, победила физика и математика. Интерес к зоологии, который появился у Глушкова еще в третьем классе, выразился в том, что он прочел книгу Брэма «Жизнь животных» и стал изучать классификацию животных. В четвертом классе, увлекшись минералогией, он штудирует книги из библиотеки отца, который был горным инженером, и собирает коллекцию минералов. В пятом классе пришло увлечение радио, и он стал делать радиоприемники по собственным схемам. В пятом же классе вместе с отцом они изготовили телевизор, который принимал передачи из Киева, где тогда была единственная в Союзе телестудия. Все это требовало серьезных знаний математики, поэтому Глушков стал заниматься ею самостоятельно, в основном летом - во время каникул. Между пятым и шестым классом он освоил алгебру, геометрию, тригонометрию за курс средней школы, а между шестым и седьмым уже занимался математикой по университетской программе.
В восьмом классе Глушков стал интересоваться философией, прочел «Лекции по истории философии» и «Философию природы» Гегеля. Кроме того, он всерьез увлекался литературой, в частности, - поэзией. Например, Виктор Михайлович вспоминал, что один раз он выиграл спор, что сможет на протяжении десяти часов непрерывно декламировать стихи. Он знал наизусть «Фауста», поэму «Владимир Ильич Ленин» Маяковского, стихи Брюсова, Некрасова, Шиллера, Гейне. Притом, последних - на языке оригинала.
В июне 1941 г. Виктор Глушков с золотой медалью окончил среднюю школу № 1 г. Шахты. Собирался поступать на физический факультет московского университета. Но 22 июня пришла война. Он сразу подал заявление в артучилище, но из-за очень плохого зрения его не взяли. Осенью 1941 и весной 1942 года Виктор Михайлович работал на рытье окопов. В 1942 году, после вторичного взятия Ростова немцами Виктор Михайлович вместе с матерью оказывается в оккупированных Шахтах. Как и для многих, для В. М. Глушкова война принесла и личную трагедию: фашисты расстреляли его мать - депутата горсовета.
После освобождения г. Шахты, Глушков по мобилизации участвовал в восстановлении угольных шахт Донбасса: работал сначала чернорабочим в забое, потом инспектором по качеству и технике безопасности.
Уже осенью 1943 г. Новочеркасский индустриальный институт объявил набор, и Глушков стал студентом его теплотехнического факультета. Учиться было нелегко. Приходилось параллельно зарабатывать себе на жизнь. Виктор Михайлович вспоминает, что сначала он перебивался разгрузкой вагонов на станции, а летом устроился на работу. Их бригада, состоящая из семи человек, за лето восстановила отопление в основных зданиях института, отремонтировала отопительные котлы. На следующий год Глушков занимался ремонтом электротехнического оборудования. Так он приобрел специальности слесаря-водопроводчика и техника-электрика.
Проучившись четыре года, Виктор Михайлович понял, что его не так интересует теплофизика, как науки математического профиля.
В 1947 г. он поступает на 5 курс физико-математического факультета Ростовского университета. А для этого сдает всю академразницу за 4 года (почти полсотни экзаменов)! В следующем году Виктор Михайлович параллельно заканчивает оба вуза и получает дипломы о высшем техническом и высшем математическом образовании.
Преподавательскую и научно-исследовательскую работу В. М. Глушков начинает осенью 1949 г. в стенах Уральского лесотехнического института. В 1951 году он защищает кандидатскую диссертацию, а в декабре 1955 года, после окончания одногодичной докторантуры при Московском университете, - докторскую.
В 1956 году Глушков стал заведующим вычислительной лабораторией Института математики АН УССР. Это была знаменитая лаборатория. Находилась она в двухэтажном здании бывшей гостиницы монастыря святого Феофана на окраине Киева. Именно здесь под руководством академика С. А. Лебедева всего пять лет назад была создана первая в Советском Союзе электронно-вычислительная машина, МЭСМ.
Основной особенностью тогдашнего конструирования вычислительной техники было то, что оно осуществлялось на основе «инженерной интуиции». Теория автоматов, служившая базой для проектирования ЭВМ, на то время была разработана очень слабо, фактически существовала только идея применения основных операций формальной логики для построения автоматических устройств. Глушкову пришлось самостоятельно разбираться в принципах построения ЭВМ. Разобравшись, он «решил превратить проектирование машин из искусства в науку».
Для этого нужно было поставить дело синтеза электронных схем на прочную математическую основу. С этой целью Виктор Михайлович не только сам усиленно начинает работать над решением математических проблем проектирования электронно-вычислительной техники, но и организует научный семинар по теории автоматов для своих сотрудников. Семинар имел большой успех. Виктор Михайлович вообще умел заразить других своим энтузиазмом.
Еще в 1958 г. Глушков выдвинул идею создания универсальной управляющей машины, которая, в отличие от существующих в то время узкоспециализированных управляющих автоматов, могла бы быть использована в любых, самых сложных технологических процессах. Уже через три года такая машина была создана. Она получила название «Днепр». С помощью этой машины впервые в Европе было осуществлено дистанционное управление сложным процессом передела жидкого чугуна в литую сталь в режиме советчика мастера. Она была использована для автоматизации одного из самых трудоемких процессов в судостроении - плазовых работах, то есть раскройки стальных листов для изготовления корпуса судна. Корпус имеет сложную пространственную конфигурацию и поэтому раскройка плоских стальных листов, из которых корпус будет изготовлен, представляет собой сложнейшую инженерную задачу. В США запустили аналогичную машину в то же самое время при том, что ее разработка началась раньше. «Днепр» стал рекордсменом и по долголетию: он выпускался на протяжении десяти лет, в то время как обычный срок жизни одной модели ЭВМ редко превышал пять-шесть лет.
Глушков, будучи страстным пропагандистом электронно-вычислительной техники и кибернетики, сразу увидел ее реальные возможности, которые далеко превосходят любые фантазии. При этом, в знаменитом «споре о кибернетике», который нынче подается не иначе как «советские гонения», Виктор Михайлович участия не принимал.
Суть подхода Глушкова состояла в том, что он видел в машине не заменитель человеческого мозга, а специальный инструмент, который бы его усиливал, как молоток усиливает руку, а микроскоп глаз. Соответственно, машина - это не конкурент человека, а его орудие, многократно увеличивающее возможности человека.
Только в этом смысле машина, точнее, система машин, становится технической базой для перехода на новую модель управления экономикой. При этом Глушков считал, что эффективно использовать машины в этом качестве возможно только в условиях единого комплекса, когда отсутствует конкуренция и связанная с ней коммерческая тайна, промышленный шпионаж и т. п.
Управление экономикой
Среди великого множества новаторских научных идей Глушкова следовало бы выделить одну, которую он считал делом всей своей жизни. Это идея Общегосударственной автоматизированной системы управления экономикой (ОГАС). Даже сам Глушков тогда не мог оценить той роли, которую могла, но не сыграла его идея ОГАС в нашей истории. Он, конечно, предсказывал, что страну ждут «большие трудности» в управлении экономикой, если вовремя не будет оценена роль, которую суждено сыграть в этом деле электронно-вычислительной технике, но даже он не мог предсказать, что пройдет не так много времени и этой страны вообще не будет.
Так получилось, что именно в связи с ОГАС советское руководство оказалось перед альтернативой: идти то ли по пути совершенствования планирования производства в масштабах всей страны, то ли по пути к рынку как регулятору производства. Виктор Михайлович в своих воспоминаниях говорит о том, что этот вопрос решался не так уж просто. Долгое время высшее руководство СССР колебалось. Сам факт того, что Виктору Михайловичу поручили возглавить комиссию по подготовке материалов для постановления Совмина по началу работ по ОГАС говорит очень о многом.
До сих пор не совсем понятны причины решение о начале пресловутой экономической реформы 1965 года, основной идеей которой было сделать рынок основным регулятором производства. Вот что пишет один из глашатаев рыночной реформы 1965 года А. М. Бирман: «Теперь основным показателем, по которому будут судить о работе предприятия и… от которого будут зависеть все его благополучие и прямая возможность выполнять производственную программу, является показатель объема реализации (т. е. продажи продукции)». Т.е. экономика переводилась на рыночные рельсы.
В 1964 году вряд ли у кого-либо из серьезных руководителей производства или науки могло возникнуть сомнение, что будущее именно за научным применением электронно-вычислительной техники. Именно поэтому идея ОГАС поначалу была встречена с полным пониманием. Тем более непонятно, каким образом могло случиться так, что предпочтение в самый последний момент было отдано проекту так называемых «экономистов». Люди, которые выступили инициаторами экономической реформы 1965 года, мало кому были известны, они свалились, как снег на голову, и сразу стали играть едва ли не ключевую роль в советской экономической науке. Их деятельность была направлена именно против проекта Глушкова. В конце концов, они сыграли роковую роль в том, что от программы подведения технической базы под существующую в то время плановую систему управления экономикой отказались в пользу рыночных механизмов.
Вот как вспоминает об этом сам Виктор Михайлович:
«Начиная с 1964 г. (времени появления моего проекта) против меня стали открыто выступать ученые-экономисты Либерман, Белкин, Бирман и другие, многие из которых потом уехали в США и Израиль. Косыгин, будучи очень практичным человеком, заинтересовался возможной стоимостью нашего проекта. По предварительным подсчетам его реализация обошлась бы в 20 миллиардов рублей. Основную часть работы можно сделать за три пятилетки, но только при условии, что эта программа будет организована так, как атомная и космическая. Я не скрывал от Косыгина, что она сложнее космической и атомной программ, вместе взятых, и организационно гораздо труднее, так как затрагивает все и всех: и промышленность, и торговлю, планирующие органы, и сферу управления, и т. д. Хотя стоимость проекта ориентировочно оценивалась в 20 миллиардов рублей, рабочая схема его реализации предусматривала, что вложенные в первой пятилетке первые 5 миллиардов рублей в конце пятилетки дадут отдачу более 5 миллиардов, поскольку мы предусмотрели самоокупаемость затрат на программу. А всего за три пятилетки реализация программы принесла бы в бюджет не менее 100 миллиардов рублей. И это еще очень заниженная цифра.
Но наши горе-экономисты сбили Косыгина с толку тем, что, дескать, экономическая реформа вообще ничего не будет стоить, т. е. будет стоить ровно столько, сколько стоит бумага, на которой будет напечатано постановление Совета Министров, и даст в результате больше».
На этом этапе биографии Глушкова стоит остановиться подробнее, во-первых, потому, что он оказался переломным для биографии СССР, а во-вторых, потому, что идеи, положенные Виктором Михайловичем в основу ОГАС, до этого времени не реализованы нигде. «Интернет» оказался фактически всего лишь еще одним видом СМИ и еще одной системой связи, в то время, как основная идея Глушкова состояла в том, что необходимо создать сеть, которая бы составила основу автоматизации управления экономикой.
К большому сожалению, нередко и по вине биографов Виктора Михайловича Глушкова, ОГАС воспринимается как сугубо техническая вещь, некий прототип Интернета, который так и не был в Советском Союзе воплощен на практике по вине бюрократов. Но это - неправда, как в отношении Глушкова, так и в отношении ОГАС, по крайней мере, того, как она задумывалась ученым изначально.
В книге-интервью В. Моева «Бразды правления» Виктор Михайлович Глушков выдвигает идею, согласно которой человечество пережило в своей истории два, как он выражается, пользуясь языком кибернетики, информационных барьера, порога или кризиса управления. Первый возник в условиях разложения общинно-родового хозяйства и разрешился с возникновением, с одной стороны, товарно-денежных отношений, а с другой - иерархической системы управления, когда старший начальник управляет младшими, а те уже исполнителями.
Начиная с 30-х годов двадцатого столетия, считает Глушков, становится очевидным, что наступает, второй «информационный барьер», когда уже не помогает ни иерархия в управлении, ни товарно-денежные отношения. Причиной такого кризиса оказывается невозможность даже множеством людей охватить все проблемы управления хозяйством. Виктор Михайлович говорил, что по его расчетам в 30-х годах для решения проблем управления советским хозяйством требовалось производить порядка 1014 млн. математических операций в год. На то время, когда шел разговор, то есть в средине 70-х - уже примерно 1016 млн. Если принять, что один человек без помощи техники способен произвести в среднем 106 операций, то есть 1 миллион операций в год, то получится, что необходимо около 10 миллиардов человек, для того, чтобы экономика оставалась хорошо управляемой. Дальше хотелось бы привести слова самого Виктора Михайловича:
«Отныне только „безмашинных“ усилий для управления мало. Первый информационный барьер или порог человечество смогло преодолеть потому, что изобрело товарно-денежные отношения и ступенчатую структуру управления. Электронно-вычислительная техника - вот современное изобретение, которое позволит перешагнуть через второй порог.
Происходит исторический поворот по знаменитой спирали развития. Когда появится государственная автоматизированная система управления, мы будем легко охватывать единым взглядом всю экономику. На новом историческом этапе, с новой техникой, на новом возросшем уровне мы как бы „проплываем“ над той точкой диалектической спирали, ниже которой, отделенный от нас тысячелетиями, остался лежать период, когда свое натуральное хозяйство человек без труда обозревал невооруженным глазом».
Вот на что замахивался ученый! Нужно заметить, что спецслужбы США в полной мере оценили всю серьезность его задумок. В «Завещании» Глушкова вы найдете и такие мысли:
«Первыми заволновались американцы. Они, конечно, не на войну с нами делают ставку - это только прикрытие, они стремятся гонкой вооружений задавить нашу экономику, и без того слабую. И, конечно, любое укрепление нашей экономики - это для них самое страшное из всего, что только может быть. Поэтому они сразу открыли огонь по мне из всех возможных калибров. Появились сначала две статьи: одна в „Вашингтон пост“ Виктора Зорзы, а другая - в английской „Гардиан“. Первая называлась „Перфокарта управляет Кремлем“ и была рассчитана на наших руководителей. Там было написано следующее: „Царь советской кибернетики академик В. М. Глушков предлагает заменить кремлевских руководителей вычислительными машинами“. Ну и так далее, низкопробная статья.
Статья в „Гардиан“ была рассчитана на советскую интеллигенцию. Там было сказано, что академик Глушков предлагает создать сеть вычислительных центров с банками данных, что это звучит очень современно, и это более передовое, чем есть сейчас на Западе, но делается не для экономики, а на самом деле это заказ КГБ, направленный на то, чтобы упрятать мысли советских граждан в банки данных и следить за каждым человеком».
Глушков был полностью уверен, что к кампании против ОГАС приложило руку ЦРУ. Но факт остается фактом: уже подготовленный проект постановления Совета Министров о начале работ по разворачиванию ОГАС был отодвинут в сторону.
Что было после ОГАС?
Нет, ОГАС не была похоронена полностью. Глушкову просто предложили как бы компромиссный вариант - понизить уровень проекта. То есть разрабатывать автоматизированные системы управления с таким расчетом, чтобы они охватывали не все хозяйство в целом, а сначала только отдельные министерства, отрасли или предприятия с перспективой объединения в единое целое. Идеями Глушкова заинтересовалась «оборонка». Виктору Михайловичу предложили осуществлять научное руководство внедрением автоматизированных систем управления сразу в нескольких оборонных министерствах, в каждом из которых для этой цели были созданы специальные научно-исследовательские институты. С этого времени и до конца жизни Виктор Михайлович Глушков живет параллельно - половину недели в Москве, а другую половину и выходные - в Киеве.
То, что идея ОГАС не была принята в полном масштабе, очень огорчило Виктора Михайловича, но ему и в голову не приходило опускать руки. Мало того, именно вторая половина 60-х годов была отмечена пиком его теоретической и организаторской продуктивности. Он работал над созданием отдельных машин. «Интероргтехника - 66», «МИР-1», «Проминь», «Проминь-М», «Днепр - МН - 10 М» и ряд других были отмечены дипломами.
Очень насыщенным оказался 1967 год. Была сдана в эксплуатацию первая в СССР автоматизированная система управления предприятием «Львов». Она была установлена на львовском телевизионном заводе. При разработке этой системы были отработаны многие принципы, положенные в основу автоматических систем управления (АСУ) других типов. Внедрение этой системы обеспечило увеличение выпуска продукции на 7%, снижение уровня запасов на 20%, ускорение оборачиваемости оборотных средств на 10%, произошло существенное сокращение инженерно-технического и административного персонала.
Как серьезнейшую стратегическую ошибку воспринял Глушков решение руководства страны о том, чтобы не форсировать работы в направлении дальнейшего развития собственных оригинальных систем, а пойти по линии копирования IВМ/360. Он считал, что этот путь рано или поздно заведет нас в тупик. Позже так и случилось, но в 70-е годы все это еще никак не давало о себе знать. Наоборот, наблюдался бурный рост производства электронно-вычислительной техники. Разрабатывались универсальные машины средней и высокой производительности третьего поколения типа ЕС ЭВМ, совместимые как между собой, так и с IВМ/360.
В 1973 г. завершается работа над уникальным изданием - двухтомной «Энциклопедией кибернетики», которая вышла в свет в следующем году тридцатитысячным тиражом. Она была рассчитана не только на специалистов в области кибернетики, но и на всех ученых, инженеров, управленцев, студентов, которые интересуются вопросами обработки информации. Это поистине фундаментальный труд, в котором приняли участие сотни ученых из многих городов СССР. Но основная работа была выполнена Институтом кибернетики УССР под руководством Глушкова.
В 1975 г. выходит в свет монография Глушкова «Макроэкономические модели и принципы построения ОГАС ». В этой книге изложен опыт применения вычислительной техники в управлении экономическими процессами, накопленный за полтора десятилетия, показаны методы прогнозирования и управления дискретными процессами, представлены модели планирования и оперативного управления, рассмотрены проблемы управления трудовыми ресурсами и заработной платой, предложена новая, соответствующая тогдашнему уровню развития вычислительной техники, структура ОГАС и этапы ее создания.
Идея ОГАС напрямую связана с общественно-политическими взглядами академика. Возьмем хотя бы его мысль о безденежном распределении, о которой как руководители партии и государства, так и официальные политэкономы вообще старались помалкивать. Показательно, что при подготовке первого проекта ОГАС часть, касающуюся этого вопроса, сразу исключили из рассмотрения как преждевременную, а все подготовительные материалы приказали уничтожить.
Тем не менее, Виктор Михайлович продолжал работать над этой проблемой. Он предложил для начала правильно организовать распределение с помощью денег, предложив разделить денежное обращение в сфере распределения на два сектора, в одном из которых вращались бы только «честные» деньги, в другом - остальные, чтобы потом можно было потихонечку ликвидировать «сколький» сектор вообще. Для этого он предложил организовать специальные банки.
Кому-то такие предложения могут показаться слишком смелыми и даже фантастическими, по крайней мере, такими, которые если и браться реализовывать, только постепенно, не сразу. Приблизительно так получилось с ОГАС в середине 60-х. Ее не отвергли принципиально, но решили реализовывать не сразу, а постепенно.
Сложно найти крупные научные проблемы того времени, которые Глушков не попытался бы рассмотреть и найти их оригинальное решение. Его статьи печатались в журналах «Вопросы философии» и «Філософська думка». Он занимался вопросами медицины. Глушков предпринял массу усилий к тому, чтобы поставить кибернетику на службу педагогике, и очень многое в этой области ему удалось. Классы с автоматизированными системами обучения и контроля знаний в 70-е годы на Украине были оборудованы даже сельских школах. Что касается постановки дела подготовки кадров для самой кибернетики и вычислительной техники, то школы программистов и инженеров, основы которых были заложены Глушковым в конце 60-х на базе КГУ им. Т. Шевченко и КПИ, до сих пор считаются одними из самых авторитетных в мире. Он не просто сформулировал общие принципы самых разнообразных проектов, но и организовал работу коллектива и всегда стремился довести идею до ее «воплощения в металл».
Но многое по-прежнему не реализовано. И оно - скорее будущее, чем прошлое компьютерной техники, экономической науки и кибернетики, которая призвана стать в том числе и наукой об управлении социально-экономическими процессами с помощью машин.
Текст: Василий Пихорович
Глава из книги В. М. Глушкова «Кибернетика. Вопросы теории и практики», 1986 год.
Кибернетика (от древнегреческого слова χυβερνετιχα – искусство кормчего) – наука об управлении, связи и переработке информации. Основным объектом исследования в кибернетике являются так называемые кибернетические системы. В общей (или теоретической) кибернетике такие системы рассматриваются абстрактно, безотносительно к их реальной физической природе. Высокий уровень абстракции позволяет кибернетике находить общие методы подхода к изучению систем качественно различной природы – технических, биологических и даже социальных.
Абстрактная кибернетическая система представляет собою множество взаимосвязанных объектов, называемых элементами системы, способных воспринимать, запоминать и перерабатывать информацию, а также обмениваться информацией между собой. Примерами кибернетических систем могут служить разного рода автоматические регуляторы в технике (например, автопилот или регулятор, обеспечивающий поддержание постоянной температуры в помещении), электронные вычислительные машины (ЭВМ), человеческий мозг, биологические популяции, человеческое общество.
Элементы абстрактной кибернетической системы представляют собой объекты любой природы, состояние которых может быть полностью охарактеризовано значениями некоторого множества параметров. Для подавляющего большинства конкретных приложений кибернетики оказывается достаточным рассматривать параметры двух родов. Параметры первого рода, называемые непрерывными, способны принимать любые вещественные значения на том или ином интервале, например, на интервале от –1 до 2 или от – ∞ до + ∞. Параметры второго рода, называемые дискретными, принимают конечные множества значений, например, значение, равное любой десятичной цифре, значения «да» или «нет» и т. п.
С помощью последовательностей дискретных параметров можно представить любое целое или рациональное число. Вместе с тем дискретные параметры могут служить и для оперирования величинами качественной природы, которые обычно не выражаются числами. Для этой цели достаточно перечислить и как-то обозначить (например, по пятибалльной системе) все различимые состояния соответствующей величины. Таким образом могут быть охарактеризованы и введены в рассмотрение такие факторы, как темперамент, настроение, отношение одного человека к другому и т. п. Тем самым область приложений кибернетических систем и кибернетики в целом расширяется далеко за пределы строго «математизированных» областей знаний.
Состояние элемента кибернетической системы может меняться либо самопроизвольно, либо под воздействием тех или иных входных сигналов, получаемых им либо извне (из-за пределов рассматриваемой системы), либо от других элементов системы. В свою очередь, каждый элемент системы может формировать выходные сигналы, зависящие в общем случае от состояния элемента и воспринимаемых им в рассматриваемый момент времени входных сигналов. Эти сигналы либо передаются на другие элементы системы (служа для них входными сигналами), либо входят в качестве составной части в передаваемые вовне системы выходные сигналы всей системы в целом.
Организация связей между элементами кибернетической системы носит название структуры этой системы. Различают системы с постоянной и с переменной структурой. Изменения структуры задаются в общем случае как функции от состояний всех составляющих систему элементов и от входных сигналов всей системы в целом.
Таким образом, описание законов функционирования системы задаётся тремя семействами функций: функций, определяющих изменения состояний всех элементов системы, функций, задающих их выходные сигналы, и, наконец, функций, вызывающих изменения в структуре системы. Система называется детерминированной, если все эти функции являются обычными (однозначными) функциями. Если же все они хотя бы часть этих функций представляет собою случайные функции, то система носит название вероятностной или стохастической. Полное описание кибернетической системы получается, если к указанному описанию законов функционирования системы добавляется описание её начального состояния, т. е. начальной структуры системы и начальных состояний всех её элементов.
Кибернетические системы различаются по характеру циркулирующих в них сигналов. Если все эти сигналы, равно как и состояния всех элементов системы, задаются непрерывными параметрами, система называется непрерывной. В случае дискретности всех этих величин говорят, что мы имеем дело с дискретной системой. В смешанных или гибридных системах приходится иметь дело с обоими типами величин.
Следует подчеркнуть, что разделение кибернетических систем на непрерывные и дискретные является до известной степени условным. Оно определяется глубиной проникновения в предмет, требуемой точностью его изучения, а иногда и удобством использования для целей изучения системы того или иного математического аппарата. Так, например, хорошо известно, что свет имеет дискретную, квантовую природу. Тем не менее такие параметры, как величина светового потока, уровень освещённости и др., принято обычно характеризовать непрерывными величинами постольку, поскольку обеспечена возможность достаточно плавного их изменения. Другой пример – обычный проволочный реостат. Хотя величина его сопротивления меняется скачкообразно, при достаточной малости этих скачков оказывается возможным и удобным считать изменение сопротивления непрерывным.
Обратные примеры ещё более многочисленны. Так, выделительная функция печени на обычном (неквантовом) уровне изучения является непрерывной величиной. Современная медицина, однако, довольствуется пятибальной характеристикой этой функции, рассматривая её тем самым как дискретную величину. Более того, при любом фактическом вычислении значений непрерывных параметров приходится ограничиваться определённой точностью вычислений. А это означает, очевидно, что соответствующая величина рассматривается как дискретная.
Последний пример показывает, что дискретный способ представления величин является универсальным способом, ибо, имея в виду недостижимость абсолютной точности измерений, любые непрерывные величины сводятся в конечном счёте к дискретным. Обратное сведение для дискретных величин, принимающих небольшое число различных значений, не может привести к удовлетворительным (с точки зрения точности представления) результатам и поэтому на практике не употребляется.
Таким образом, дискретный способ представления величин является в определённом смысле более общим, чем непрерывный. Этот факт имел большое значение для истории развития кибернетики.
Разбиение кибернетических систем на непрерывные и дискретные имеет большое значение с точки зрения используемого для их изучения математического аппарата. Для непрерывных систем таким аппаратом является обычно теория систем обыкновенных дифференциальных уравнений, а для дискретных систем – теория алгоритмов и теория автоматов. Ещё одной базовой математической теорией, используемой как в случае дискретных, так и в случае непрерывных систем (и развивающейся соответственно в двух аспектах), является теория информации .
Сложность кибернетических систем определяется двумя факторами. Первый фактор – это так называемая размерность системы, т. е. общее число параметров, характеризующих состояния всех её элементов. Второй фактор – сложность структуры системы, определяющаяся общим числом связей между её элементами и их разнообразием. Простая совокупность большого числа не связанных между собой элементов, равно как и множество однотипных элементов с повторяющимися от элемента к элементу простыми связями, ещё не составляют сложной системы. Сложные (или большие) кибернетические системы – это системы со сложными описаниями, не сводящимися к описанию одного элемента и указанию общего числа таких (однотипных) элементов.
При изучении сложных кибернетических систем помимо обычного разбиения системы на элементы используется метод укрупнённого представления систем в виде совокупности отдельных блоков, каждый из которых является отдельной системой. При изучении систем большой сложности употребляется целая иерархия подобных блочных описаний: на верхнем уровне подобной иерархии вся система рассматривается как один блок, на нижнем уровне в качестве составляющих систему блоков выступают отдельные элементы системы.
Необходимо подчеркнуть, что само понятие элемента системы является до известной степени условным, зависящим от ставящихся при изучении системы целей и от глубины проникновения в предмет. Так, при феноменологическом подходе к изучению мозга, когда предметом изучения является не строение мозга, а выполняемые им функции, мозг может рассматриваться как один элемент, хотя и характеризуемый достаточно большим числом параметров. Обычный подход заключается в том, что в качестве составляющих мозг элементов выступают отдельные нейроны. При переходе на клеточный молекулярный уровень каждый нейрон может, в свою очередь, рассматриваться как сложная кибернетическая система, и т. д. и т. п.
Если обмен сигналами между элементами системы полностью замыкается в её пределах, то система называется изолированной или замкнутой. Рассматриваемая как один элемент, такая система не имеет ни входных, ни выходных сигналов. Открытые системы в общем случае имеют как входные, так и выходные каналы, по которым они обмениваются сигналами с внешней средой. Предполагается, что всякая открытая кибернетическая система снабжена рецепторами (датчиками), воспринимающими сигналы из внешней среды и передающими их внутрь системы. В случае, когда в качестве рассматриваемой кибернетической системы выступает человек, такими рецепторами являются различные органы чувств (зрение, слух, осязание и др.). Выходные сигналы системы передаются во внешнюю среду через посредство эффекторов (исполнительных механизмов), в качестве которых в рассматриваемом случае выступают органы речи, мимика, руки и др.
Поскольку каждая система сигналов, независимо от того, формируется ли она разумными существами или объектами и процессами неживой природы, несёт в себе ту или иную информацию, то всякая открытая кибернетическая система, равно как и элементы любой системы (открытой или замкнутой), могут рассматриваться как преобразователи информации. При этом понятие информации рассматривается в очень общем смысле, близком к физическому понятию энтропии, и не обязательно связывается с осмысленными сообщениями, как это принято в обычном «житейском» подходе к определению информации.
Рассмотрение различных объектов живой и неживой природы как преобразователей информации или как систем, состоящих из элементарных преобразователей информации, составляет сущность так называемого кибернетического подхода к изучению этих объектов. Этот подход (равно как и подход со стороны других фундаментальных наук – механики, химии и т. п.) требует определённого уровня абстракции. Так, при кибернетическом подходе к изучению мозга как системы нейронов обычно отвлекаются от их размеров, формы, химического строения и др. Предметом изучения становятся состояния нейронов (возбуждённое или нет), вырабатываемые ими сигналы, связи между нейронами и законы изменения их состояний.
Простейшие преобразователи информации могут осуществлять преобразование информации лишь одного определённого вида. Так, например, исправный дверной звонок при нажатии кнопки (рецептора) отвечает всегда одним и тем же действием – звонком или гудением зуммера. Однако, как правило, сложные кибернетические системы обладают способностью накапливать информацию в той или иной форме и в зависимости от этого менять выполняемые ими действия (преобразование информации). По аналогии с человеческим мозгом подобное свойство кибернетических систем называется иногда памятью.
«Запоминание» информации в кибернетических системах может производиться двумя основными способами – либо за счёт изменения состояний элементов системы, либо за счёт изменения структуры системы (возможен, разумеется, и смешанный вариант). Между двумя этими видами «памяти», по существу, нет принципиальных различий. В большинстве случаев это различие зависит лишь от принятого подхода к описанию системы. Например, одна из современных теорий объясняет долговременную память человека изменениями проводимости синаптических контактов, т. е. связей между отдельными составляющими мозг нейронами. Если в качестве элементов, составляющих мозг, рассматриваются лишь сами нейроны, то изменение синаптических контактов следует рассматривать как изменение структуры мозга. Если же наряду с нейронами в число составляющих мозга элементов включить и все синаптические контакты (независимо от степени их проводимости), то рассматриваемое явление сводится к изменению состояний элементов при неизменной структуре системы.
Из числа сложных технических преобразователей информации наибольшее значение для кибернетики имеют электронные вычислительные машины (ЭВМ). В более простых вычислительных машинах – цифровых электромеханических или аналоговых – перенастройка на различные задачи осуществляется с помощью изменения системы связей между элементами на специальной коммутационной панели. В современных универсальных ЭВМ такие изменения производятся с помощью «запоминания» машиной в специальном накапливающем информацию устройстве той или иной программы ее работы.
В отличие от аналоговых машин, оперирующих с непрерывной информацией, ЭВМ имеют дело с дискретной информацией. На входе и выходе ЭВМ в качестве такой информации могут выступать любые последовательности десятичных цифр, букв, знаков препинания и других типографских символов. Внутри машины эта информация обычно представляется (или, как принято говорить, кодируется) в виде последовательности сигналов, принимающих лишь два различных значения.
В то время как возможности аналоговых машин (равно как и любых других искусственно созданных устройств) ограничены преобразованиями строго ограниченных типов, современные ЭВМ обладают свойствами универсальности. Это означает, что любые преобразования буквенно-цифровой информации, которые могут быть определены произвольной конечной системой правил любой природы (арифметических, грамматических и др.), могут быть выполнены ЭВМ после введения в неё должным образом составленной программы. Эта способность ЭВМ достигается за счёт универсальности её системы команд, т. е. элементарных преобразований информации, которые закладываются в структуру ЭВМ. Подобно тому, как из одних и тех же деталей собираются любые дома, любые, сколь угодно сложные преобразования буквенно-цифровой информации могут складываться из этих элементарных преобразований. Программа ЭВМ как раз и представляет собой последовательность таких элементарных преобразований.
Свойство универсальности ЭВМ не ограничивается одной лишь буквенно-цифровой информацией. Как показывается в теории кодирования, в буквенно-цифровой (и даже просто в цифровой) форме может быть представлена (закодирована) любая дискретная информация, а также с любой заданной степенью точности произвольная непрерывная информация. Таким образом, современные ЭВМ могут рассматриваться как универсальные преобразователи информации. Другим известным примером универсального преобразователя информации (хотя и основанного на совершенно других принципах) является человеческий мозг.
Свойство универсальности современных ЭВМ открывает возможность моделирования с их помощью любых других преобразователей информации, в том числе любых мыслительных процессов. Такая возможность ставит ЭВМ в особое положение: с момента их возникновения они представляют собой основное техническое средство, основной аппарат исследования, которым располагает кибернетика.
В рассмотренных до сих пор случаях изменение поведения ЭВМ определялось человеком, меняющим программы её работы. Возможно, однако, составить программу изменения программы работы ЭВМ и организовать её общение с внешней средой через соответствующую систему датчиков и исполнительных механизмов. Таким образом, можно моделировать различные формы изменения поведения и развития, наблюдающиеся в сложных биологических и социальных системах. Изменение поведения сложных кибернетических систем есть результат накопления соответствующим образом обработанной информации, которую эти системы получили в прошлом.
В зависимости от формы, в которой происходит запоминание этой информации, различают два основных типа изменения поведения систем – самонастройку и самоорганизацию. В самонастраивающихся системах накопление опыта выражается в изменении значений тех или иных параметров, и самоорганизации – в изменении структуры системы. Как уже указывалось выше, это различие является до известной степени условным, зависящим от способа разбиения системы на элементы. На практике обычно самонастройка связывается с изменениями относительно небольшого числа непрерывных параметров. Что же касается глубоких изменений структуры рабочих программ ЭВМ (которые можно трактовать как изменения состояний большого числа дискретных элементов памяти), то их более естественно рассматривать как пример самоорганизации.
Целенаправленное изменение поведения кибернетических систем происходит в результате наличия управления. Цели управления сильно варьируются в зависимости от типа систем и степени их сложности. В простейшем случае такой целью может быть поддержание постоянства значения того или иного параметра. Для более сложных систем в качестве целей возникают задачи приспособления к меняющейся среде и даже познания законов таких изменений.
Наличие управления в кибернетической системе означает, что её можно представить в качестве двух взаимодействующих блоков – объекта управления и управляющей системы . Управляющая система по каналам связи через соответствующее множество эффекторов (исполнительных механизмов) передаёт управляющие воздействия на объект управления. Информация о состоянии объекта управления воспринимается с помощью рецепторов (датчиков) и передаётся по каналам обратной связи в управляющую систему (см. рисунок).
Описанная система с управлением может, как и всякая кибернетическая система, иметь также каналы связи (с соответствующими системами рецепторов и эффекторов) с окружающей средой. В простейших случаях среда может выступать как источник различных помех и искажений в системе (чаще всего в канале обратной связи). В задачу управляющей системы входит тогда . Особо важное значение эта задача приобретает при дистанционном (телемеханическом) управлении, когда сигналы передаются по длинным каналам связи.
Основная же задача управляющей системы состоит в таком преобразовании поступающей в систему информации и формировании таких управляющих воздействий, при которых обеспечивается достижение (по возможности наилучшее) целей управления. По виду таких целей и характеру функционирования управляющей системы различают следующие основные типы управления.
Одним из простейших видов управления является так называемое программное управление . Цель такого управления состоит в том, чтобы выдать на объект управления ту или иную строго определённую последовательность управляющих воздействий. Обратная связь при таком управлении отсутствует. Наиболее простым примером подобного программного управления является светофор-автомат, переключение которого происходит в заданные заранее моменты времени. Более сложное управление светофором при наличии счётчиков подъезжающих машин может включать простейший «пороговый» сигнал обратной связи: переключение светофора происходит всякий раз, когда количество ждущих автомашин превысит заданную величину.
Весьма простым видом управления является также классическое авторегулирование , цель которого состоит в поддержании постоянного значения того или иного параметра (или нескольких независимых параметров). Примером может служить система автоматического регулирования температуры воздуха в помещении: специальный термометр-датчик измеряет температуру воздуха Т , управляющая система сравнивает эту температуру с заданной величиной Т 0 и формирует управляющее воздействие –k (Т –Т 0) на задвижку, регулирующую приток тёплой воды в батареи центрального отопления. Знак минус при коэффициенте k означает, что регулирование происходит по закону отрицательной обратной связи, а именно: при увеличении температуры Т выше установленного порога Т 0 приток тепла уменьшается, при её падении ниже порога приток тепла возрастает.
Отрицательная обратная связь необходима для обеспечения устойчивости процесса регулирования. Устойчивость системы означает, что при отклонении от положения равновесия (когда Т = Т 0) как в одну, так и в другую сторону система стремится автоматически восстановить это равновесие. При простейшем предположении о линейном характере зависимости между управляющим воздействием и скоростью притока тепла в помещение работа описанного регулятора описывается дифференциальным уравнением dT /dt = – k (Т – Т 0), решением которого служит функция Т = Т 0 +δe - kt , где δ – отклонение температуры Т от заданной величины Т 0 в начальный момент времени.
Поскольку рассмотренная нами система описывается линейным дифференциальным уравнением первого порядка, она носит название линейной системы первого порядка. Более сложным поведением обладают линейные системы второго и более высоких порядков и особенно нелинейные системы.
Возможны системы, в которых принцип программного управления комбинируется с задачей регулирования в смысле поддержания устойчивого значения той или иной величины. Так, например, в описанный регулятор комнатной температуры может быть встроено программное устройство, меняющее значение регулируемого параметра. Задачей такого устройства может быть, скажем, поддержание температуры +20°С в дневное время и снижение её до +16°С в ночные часы. Функция простого регулирования перерастает здесь в функцию слежения за значением программно изменяемого параметра.
В более сложных следящих системах задача состоит в поддержании (возможно более точном) некоторой фиксированной функциональной зависимости между множеством самопроизвольно меняющихся параметров и заданным множеством регулируемых параметров. Примером может служить система, непрерывно сопровождающая лучом прожектора произвольным образом маневрирующий самолёт.
В так называемых системах оптимального управления основной целью является поддержание максимального (или минимального) значения некоторой функции от двух групп параметров, называемой критерием оптимального управления. Параметры первой группы (внешние условия) меняются независимо от системы, параметры же второй группы являются регулируемыми, т. е. их значения могут меняться под воздействием управляющих сигналов системы.
Простейший пример оптимального управления даёт все та же задача регулирования температуры комнатного воздуха при дополнительном условии учёта изменений его влажности. Величина температуры воздуха, дающая ощущение наибольшего комфорта, зависит от его влажности. Если влажность всё время меняется, а система может управлять лишь изменением температуры, то естественно в качестве цели управления выставить задачу поддержания температуры, которая давала бы ощущение наибольшего комфорта. Это и будет задача оптимального управления. Системы оптимального управления имеют очень большое значение в задачах управления экономикой.
В простейшем случае оптимальное управление может сводиться к задаче поддержания наибольшего (или наименьшего) возможного при заданных условиях значения регулируемого параметра. В этом случае говорят о системах экстремального регулирования.
В случае, когда нерегулируемые параметры в системе оптимального управления на том или ином отрезке времени не меняются, функция системы сводится к поддержанию таких постоянных значений регулируемых параметров, которые обеспечивают максимизацию (или минимизацию) соответствующего критерия оптимального управления.
Здесь, как и в случае обычного регулирования, возникает задача устойчивости управления. При проектировании относительно несложных систем подобная устойчивость достигается за счёт соответствующего выбора параметров проектируемой системы. В более сложных случаях, когда количество возмущающих воздействий и размерность системы очень велики, иногда оказывается удобным для достижения устойчивости прибегать к . При этом определённая часть параметров, определяющая характер существующих в системе связей, не фиксируется заранее и может изменяться системой в процессе её функционирования. Система имеет специальный блок, регистрирующий характер переходных процессов в системе при выведении её из равновесия. При обнаружении неустойчивости переходного процесса система меняет значения параметров связей, пока не добьётся устойчивости. Системы такого рода принято называть ультраустойчивыми .
При большом числе изменяемых параметров связей случайный поиск устойчивых режимов может занимать слишком много времени. В таком случае применяются те или иные способы ограничения случайного перебора, например, разбиение параметров связей на группы и осуществление перебора лишь внутри одной группы (определяемой по тем или иным признакам). Такого рода системы называются обычно мультиустойчивыми . Большое разнообразие ультраустойчивых и мультиустойчивых систем предоставляется биологией. Примером может служить хотя бы система регулирования температуры крови у человека и других теплокровных животных.
Задача группировки внешних воздействий, необходимая для успешного решения способа самонастройки в мультиустойчивых системах, входит в число задач узнавания, или, как теперь принято говорить, задач распознавания образов . Для определения вида поведения (способа управления) у человека особую роль играют зрительные и звуковые образы. Возможность их распознавания и объединения в то или иные классы позволяет человеку создавать абстрактные понятия, являющиеся непременным условием и началом абстрактного мышления. Абстрактное мышление позволяет создавать в управляющей системе (в данном случае в человеческом мозге) модели различных процессов, осуществлять с их помощью экстраполяцию действительности и определять свои действия на основе такой экстраполяции.
Таким образом, на высших уровнях иерархии управляющих систем задачи управления оказываются тесно переплетёнными с задачами познания окружающей действительности. В чистом виде эти задачи проявляются в абстрактных познающих системах, также являющихся одним из классов кибернетических систем.
Существенное место в кибернетике занимает теория надёжности кибернетических систем. Её задачей является разработка методов построения систем, обеспечивающих правильное функционирование систем при выходе из строя части их элементов, разрыве тех или иных связей и других возможных случайных сбоях или неисправностях.
Имея в качестве основного объекта изучения кибернетические системы, кибернетика использует для их изучения три принципиально различных метода. Два из них – математико-аналитический и экспериментальный – широко применяются и в других науках. Сущность первого состоит в описании изучаемого объекта в рамках того или иного математического аппарата (например, в виде системы уравнений) и последующего извлечения различных следствий из этого описания путём математической дедукции (например, путём решения соответствующей системы уравнений). Сущность второго метода состоит в различных экспериментах, проводимых либо с самим объектом, либо с его реальной физической моделью. В случае уникальности исследуемого объекта и невозможности существенного влияния на него (как, например, в случае солнечной системы или процесса биологической эволюции) активный эксперимент переходит в пассивное наблюдение.
Одним из важнейших достижений кибернетики является открытие нового метода исследования, получившего название математического эксперимента или математического моделирования. Смысл его состоит в том, что эксперименты производятся не с реальной физической моделью изучаемого объекта, а с его описанием. Описание объекта вместе с программами, реализующими изменения характеристик объекта в соответствии с этим описанием, помещаются в память ЭВМ, после чего становится возможным проводить с ним различные эксперименты: регистрировать поведение объекта в тех или иных условиях, менять те или иные элементы описания и т. п. Огромное быстродействие современных ЭВМ зачастую даёт возможность моделировать многие процессы в более быстром темпе, чем они происходят в действительности.
Первым этапом математического моделирования является разбиение изучаемой системы на отдельные блоки и элементы и установление связей между ними. Эту задачу решает так называемый системный анализ . В зависимости от целей исследования глубина и способ такого разбиения могут варьироваться. В этом смысле системный анализ представляет собою скорее искусство, чем точную науку, ибо при анализе действительно сложных систем приходится априори отбрасывать несущественные (с точки зрения поставленной цели) детали и связи.
После разбиения системы на части и описания их характеристик теми или иными множествами параметров (количественных или качественных) к установлению связей между ними привлекаются обычно представители различных наук. Так, при системном анализе человеческого организма типичные связи имеют следующую форму: «При переходе органа А из состояния k 1 в состояние k 2 и сохранении органа В в состоянии m 1 орган С через N месяцев с вероятностью р перейдёт из состояния n 1 в состояние n 2 ». В зависимости от вида органов, к которым относится указанное высказывание, оно может быть сделано эндокринологом, кардиологом, терапевтом и другими специалистами. В результате их совместной работы возникает комплексное описание организма, представляющее искомую математическую модель.
Так называемые системные программисты переводят эту модель в машинное представление, программируя одновременно средства, необходимые для экспериментов с нею. Проведение самих экспериментов и получение различных выводов из них составляет предмет так называемого исследования операций. Впрочем, исследователи операций в случае, когда это оказывается возможным, могут применить дедуктивно-математические построения и даже воспользоваться натурными моделями всей системы или её отдельных частей. Задача построения натурных моделей, равно как и задача проектирования и изготовления различных искусственных кибернетических систем, составляет задачу специалистов по системотехнике.
Краткие исторические сведения.
Первым, кто применил термин «кибернетика» для управления в общем смысле, был, по-видимому, древнегреческий философ Платон. Однако, реальное становление кибернетики как науки произошло много позже. Оно было предопределено развитием технических средств управления и преобразования информации. Ещё в средние века в Европе стали создаваться так называемые андроиды – человекоподобные игрушки, представлявшие собой механические программно управляемые устройства. Первые промышленные регуляторы уровня воды в паровом котле и скорости вращения вала паровой машины были изобретены Ползуновым и Уаттом. Во второй половине XIXв. требовалось построение всё более и более совершенных автоматических регуляторов. Наряду с механическими блоками в них все больше и больше начинают применяться электромеханические и электронные блоки. Существенную роль в развитии теории и практики автоматического регулирования сыграло изобретение в 1925 г. дифференциальных анализаторов, способных моделировать и решать системы обыкновенных дифференциальных уравнений. Они положили начало быстрому развитию аналоговой вычислительной техники и её широкому проникновению в автоматику.
Немалое влияние на становление кибернетики оказали успехи нейрофизиологии и особенно классические труды И. П. Павлова по условным рефлексам. Можно отметить также оригинальные работы Я. Грдины по динамике живых организмов.
В 30-х годах XXстолетия всё большее влияние на становление кибернетики начинает оказывать развитие теории дискретных преобразователей информации. Два основных источника идей и проблем направляли это развитие. Во-первых, это – задача построения оснований математики. Ещё в середине прошлого века Д. Буль заложил основы современной математической логики. В 20-е годы XXв. были заложены основы современной теории алгоритмов. В 1936 г. А. М. Тьюринг описал гипотетический универсальный преобразователь дискретной информации, получивший впоследствии . В 1934 г. К. Гедель показал ограниченность возможностей замкнутых познающих систем. Эти результаты, как и результат А. М. Тьюринга, будучи полученными в рамках чистой математики, оказали и продолжают оказывать огромное влияние на становление основных идей кибернетики.
Вторым источником идей и проблем служила практика создания реальных дискретных преобразователей информации. Простейший механический арифмометр был изобретён Б. Паскалем ещё в XVII в. Лишь в XIX в. Ч. Бэббидж предпринял первую попытку создания автоматического цифрового вычислителя – прообраза современных ЭВМ. К началу XXв. были созданы первые образцы электромеханических счётно-аналитических машин, позволяющих автоматизировать простейшие преобразования дискретной информации. Резкое усиление интереса к теории дискретных преобразователей информации в 30-х годах было обусловлено необходимостью создания сложных релейно-контактных устройств прежде всего для нужд автоматических телефонных станций. В 1938 г. К. Шэннон (а в 1941 г. В. И. Шестаков) показал возможность использования для синтеза и анализа релейно-контактных схем аппарата математической логики. Тем самым было положено начало развитию современной теории автоматов.
Решающее значение для становления кибернетики было создание в 40-х годах XXв. электронных вычислительных машин (Дж. фон Нейман и др.). Благодаря ЭВМ возникли принципиально новые возможности для исследования и фактического создания действительно сложных управляющих систем. Оставалось дать название новой науке об управлении и связи, которая объединила бы весь полученный к этому времени материал. Этот шаг был сделан Н. Винером, опубликовавшем в 1948 г. свою знаменитую книгу под названием «Кибернетика».
Н. Винер предложил называть кибернетикой «науку об управлении и связи в живом и машине». В этой и во второй своей книге («Кибернетика и общество» – 1954 г.) Н. Винер уделил большое внимание общефилософским и социальным аспектам новой науки, трактуя их зачастую произвольно и весьма спорным образом.
В результате дальнейшее развитие кибернетики пошло двумя различными путями. В США и в Западной Европе стало преобладать узкое понимание кибернетики, концентрирующее внимание на спорах и сомнениях, поднятых Винером, на аналогиях между процессами управления в технических средствах и живых организмах. В СССР после первоначального периода отрицания и сомнений, вызванных философскими ошибками Н. Винера и его последователей, утверждалось более естественное и содержательное определение кибернетики, включившее в неё все достижения, накопленные к тому времени в теории преобразования информации и управляющих систем. При этом особое внимание уделялось новым проблемам, возникающим в связи с широким внедрением ЭВМ в теорию управления и теорию преобразования информации.
На Западе подобные вопросы развивались в рамках специальных разделов науки, получивших название «информатика», «вычислительная наука», «системный анализ» и др. Лишь к концу 60-х годов наметилась тенденция расширения понятия кибернетики и включения в неё всех указанных разделов.
Современная кибернетика в широком понимании состоит из большого числа разделов, представляющих собой самостоятельные научные направления. Теоретическое ядро кибернетики составляют такие разделы, как теория информации, теория кодирования, теория алгоритмов и автоматов, общая теория систем, теория оптимальных процессов, методы исследования операций, теория распознавания образов, теория формальных языков. На практике центр тяжести интересов кибернетики сместился в область создания сложных систем управления и различного рода систем для автоматизации умственного труда. В чисто познавательном плане одной из наиболее интересных перспективных задач кибернетики является .
Основным техническим средством для решения всех указанных задач являются ЭВМ. Поэтому развитие кибернетики как в теоретическом, так и в практическом аспекте тесно связано с прогрессом электронной вычислительной техники. Требования, которые предъявляет кибернетика к развитию своего математического аппарата, определяются указанными выше основными практическими задачами.
Определённая практическая целенаправленность исследований по развитию математического аппарата как раз и является той гранью, которая отделяет общематематическую и собственно кибернетическую части подобных исследований. Так, например, в той части теории алгоритмов, которая строится для нужд оснований математики, стремятся по возможности уменьшить число типов элементарных операций и сделать их достаточно мелкими. Возникающие таким образом алгоритмические языки удобны как объект исследования, но в то же время ими практически невозможно пользоваться для описания реальных задач преобразования информации. Кибернетический аспект теории алгоритмов имеет дело с алгоритмическими языками, специально ориентированными на те или иные классы подобных практических задач. Имеются языки, ориентированные на задачи вычислительного характера, на формульные преобразования, на обработку графической информации и т. п.
Аналогичное положение имеет место и в других разделах, составляющих общетеоретический фундамент кибернетики, которые представляют собой аппарат для решения практических задач изучения кибернетических систем, их анализа и синтеза, нахождения оптимального управления.
В прикладном плане кибернетику принято делить в соответствии с теми или иными конкретными типами изучаемых ею кибернетических систем. Так, техническая кибернетика имеет в качестве своего основного объекта автоматизированные системы управления технологическими процессами, системы автоматического управления различными машинами и механизмами.
Биологическая кибернетика изучает объекты живой природы от отдельной клетки до целых популяций и биологических сообществ. Её отличие от других биологических дисциплин состоит в том, что она рассматривает объект изучения в кибернетическом аспекте как кибернетическую систему и концентрирует своё внимание на происходящих в таких системах различного рода процессах преобразования информации и управления. В отдельный раздел науки выделилась медицинская кибернетика, изучающая человеческий организм в патологии и использующая ЭВМ и другие технические средства для автоматизации различных информационных процессов в медицине (автоматическая диагностика, автоматизация анамнеза и др.).
Экономическая кибернетика изучает экономические системы, занимается вопросами автоматизации управления отдельными элементами экономики и всей экономикой в целом. Впрочем, задачи реального создания сложных управляющих систем (в первую очередь в экономике), а также основанных на использовании ЭВМ сложных справочно-информационных систем, систем автоматизации проектирования, систем для автоматического сбора и обработки экспериментальных данных и др. относятся обычно к разделу науки, получившему название системотехники. При широком толковании предмета кибернетики значительная часть системотехники органически входит в неё. То же самое положение имеет место в электронной вычислительной технике. Разумеется, кибернетика не занимается расчётами элементов ЭВМ, конструктивным оформлением машин, технологическими проблемами и т. п. Вместе с тем подход к ЭВМ как к системе, общеструктурные вопросы, организация сложных процессов переработки информации и управление этими процессами относятся, по существу, к прикладной кибернетике и составляют один из её важных разделов.
