Когда появился первый компьютер в россии
Русские были пионерами и в области разработки вычислительных устройств, электронных вычислительных машин (ЭВМ), математических основ информатики. В последние годы существования Российской империи русские инженеры и ученые сделали важные шаги на пути развития вычислительных устройств. В советский период целая групп математиков, среди них Владимир Котельников, Андрей Колмогоров, Израиль Гельфанд и другие, внесли существенный вклад в развитие теории информации. Советские ученые и инженеры создали первую цифровую электронную вычислительную машину в континентальной Европе. Когда американские и советские инженеры начали сотрудничать в области освоения космоса, в некоторых случаях советские инженеры «считали» задачи гораздо быстрее своих американских коллег. Однако в последующие годы интерес к ЭВМ все больше переходил в коммерческую плоскость, и Советский Союз не выдержал конкуренции. Советские ученые, работавшие в области вычислительных технологий, были вынуждены оставить свои разработки и принять стандарты IBM. Сегодня на международном рынке не представлено ни одного значительного компьютерного производителя из России.
«Немногие на Западе знают, что двумя годами ранее русский логик Виктор Шестаков выдвинул похожую теорию релейно-контактных схем, основанную на булевой алгебре, но опубликовал он свою работу только в 1941 году»
Русские довольно рано начали проявлять научную активность в области разработки вычислительных машин, теории информации и компьютеров. Еще до революции 1917 года русские инженеры и ученые существенно продвинулись в этой области. Русский морской инженер и математик Алексей Крылов (1863–1945) интересовался применением математических методов в судостроении. В 1904 году он создал автоматическое устройство для решения дифференциальных уравнений. Другой молодой инженер, Михаил Бонч-Бруевич (1888–1940), также работавший в , занимался вакуумными лампами и их применением в радиотехнике. Около 1916 года он изобрел одно из первых двухпозиционных реле (так называемое катодное реле) на основе электрической цепи с двумя катодными трубками.
Одним из пионеров теории информации на Западе был Клод Шеннон. В 1937 году в Массачусетском технологическом институте он защитил магистерскую диссертацию, в которой продемонстрировал, что комплексы реле в совокупности с двоичной системой счисления могут применяться для решения проблем булевой алгебры. Результаты научных работ Шеннона составляют основу теории цифровых сетей для ЭВМ. Но немногие на Западе знают, что двумя годами ранее, в 1935-м, русский логик Виктор Шестаков выдвинул похожую теорию релейно-контактных схем, основанную на булевой алгебре, но опубликовал он свою работу только в 1941 году, через четыре года после Шеннона. Ни Шеннон, ни Шестаков ничего не знали о работах друг друга.
Первая электронная вычислительная машина в континентальной Европе была создана в обстановке секретности в 1948–1951 годах в местечке под названием Феофания возле Киева. До революции здесь был монастырь, окруженный дубравами и цветущими лугами, изобиловавшими ягодами, грибами, здесь водились дикие звери и птицы. В ранние годы советской власти в монастырских зданиях разместилась психиатрическая лечебница. Превращение религиозных учреждений в исследовательские или медицинские заведения было довольно частой практикой в советском государстве. Во время Второй мировой войны все пациенты лечебницы были убиты или пропали без вести, а здания разрушены. Весной и осенью дорогу к этому местечку развозило так, что по ней было невозможно проехать. Да и в хорошую погоду приходилось трястись по кочкам. В 1948 году полуразрушенные здания были переданы инженеру-электротехнику Сергею Лебедеву для создания электронной вычислительной машины. В Феофании Лебедев, 20 инженеров и 10 помощников разработали Малую электронно-счетную машину (МЭСМ) — одну из самых быстрых ЭВМ в мире, обладавшую многими интересными характеристиками. Ее архитектура была полностью оригинальна и не походила на архитектуру американских ЭВМ, которые единственные в мире превосходили ее на тот момент.
«Обычно он уносил свои бумаги и свечу в ванную комнату, где часами писал единицы и нули»
Алиса Григорьевна Лебедева о жизни своего супруга, основоположника вычислительной техники в СССР Сергея Лебедева, в Москве в 1941 году во время бомбежек немецкой авиации.
Сергей Лебедев родился в 1902 году в Нижнем Новгороде (позднее переименованном в Горький, не так давно ему было возвращено прежнее историческое имя). Его отец был школьным учителем, его часто переводили с места на место, так что детство и юность Сергея прошли в разных городах, в основном на Урале. Затем отца перевели в Москву, и там Сергей поступил в Московское высшее техническое училище имени Баумана, известное сегодня как Московский государственный технический университет имени Н.Э. Баумана. Там Лебедев заинтересовался техникой высоких напряжений — областью, требовавшей хорошей математической подготовки. По окончании учебы он работал преподавателем в Бауманском университете, занимался исследовательской работой в Лаборатории электрических сетей. Лебедев был заядлым альпинистом и позднее назвал один из своих компьютеров в честь высочайшей вершины Европы Эльбруса, которую он успешно покорил.
В конце 1930-х годов Лебедев заинтересовался двоичной системой счисления. Осенью 1941 года, когда Москва погружалась в полную темноту, спасаясь от налетов фашистской авиации, его супруга-музыкант вспоминала, что «обычно он уносил свои бумаги и свечу в ванную комнату, где часами рисовал единицы и нули». Позднее во время войны его перевели в Свердловск (ныне Екатеринбург), где он работал на военную промышленность. Лебедеву требовалась вычислительная машина, способная решать дифференциальные и интегральные уравнения, и в 1945 году он создал первую в России электронную аналоговую вычислительную машину. При этом у него уже была идея создания цифровой ЭВМ на основе двоичной системы счисления. Что интересно, насколько нам известно, в то время он не был знаком с научными разработками в этой области ни своего соотечественника Шестакова, ни американца Клода Шеннона.
Освоение первых персональных ЭВМ на кафедре «Электрические системы и сети» СПбГПУ
В 1946 году Лебедева перевели из Москвы в Киев, где он начал работу над ЭВМ. В 1949 году Михаил Лаврентьев, ведущий математик, член Академии наук УССР, который был знаком с работами Лебедева, написал Сталину письмо с просьбой поддержать работы в области вычислительной техники, подчеркнув при этом их важность для обороны страны. Сталин поручил Лаврентьеву создать лабораторию моделирования и вычислительной техники. Возглавить эту лабораторию Лаврентьев пригласил Лебедева. У Лебедева появились финансирование и статус. В то же время приказ Сталина демонстрировал роль политической власти — а фактически значимость одного человека — в продвижении технологий в Советском Союзе.
Лебедев разработал МЭСМ всего через три или четыре года после создания первого в мире электронного компьютера ENIAC в США и одновременно с британским EDSAC. К началу 1950-х годов МЭСМ использовалась для решения задач в области ядерной физики, комических полетов, ракетостроения, а также передачи электроэнергии.
В 1952 году вслед за созданием МЭСМ Лебедев разработал еще одну вычислительную машину — БЭСМ (сокращение от Большая (или Быстродействующая) электронно-счетная машина). Это была самая быстродействующая ЭВМ в Европе, по крайней мере в течение некоторого периода, способная составить конкуренцию лучшим мировым разработкам в этой области. Это был триумф. БЭСМ-1 была выпущена в единственном экземпляре, но уже следующие модели, особенно БЭСМ-6, производились сотнями и использовались для разных целей. Производство БЭСМ-6 было прекращено в 1987 году. В 1975-м в ходе совместного космического проекта «Союз — Аполлон» советские специалисты обработали параметры орбиты «Союза» на БЭСМ-6 быстрее американцев.
Но после столь многообещающего старта в области вычислительной техники Россия сегодня отстает от лидеров отрасли. Понять причину этого провала можно, только проанализировав историю развития отрасли, принимая во внимание социальные и экономические факторы, повлиявшие на ее трансформацию. В ведущих западных странах область вычислительной техники после Второй мировой войны формировалась под действием трех главных движущих сил: научного сообщества, государства (в части военного применения) и деловых кругов. Роль научного сообщества и правительства была особенно важна на начальном этапе, роль бизнеса проявилась позднее. Область вычислительной техники в Советском Союзе была успешна до тех пор, пока разработка этих устройств преимущественно зависела от достижений научной мысли и государственной поддержки. Поддержка вычислительных технологий со стороны государства была безграничной, если они использовались для нужд противовоздушной обороны или исследований в области ядерного оружия. Однако затем главной движущей силой на Западе стал бизнес. Символически этой переходной точкой является решение компании General Electric в 1955 году закупить вычислительные машины IBM 702 для автоматизации работ с платежными ведомостями и другими документами на своем заводе в Скенектади и решение Bank of America в 1959 году автоматизировать процессы (с использованием компьютера ERMA, созданного в Стэнфордском научно-исследовательском институте).
«Концепция кибернетики противоречит теории диалектического материализма Маркса, и охарактеризовал компьютерную науку как особенно вредоносную попытку западных капиталистов извлечь больше прибыли, заменив рабочих»
Эти решения ознаменовали начало масштабной компьютеризации банковской и деловой сферы. В 1960–1970-х годах электронные вычислительные машины стали коммерческими продуктом, это повлекло за собой снижение их стоимости, усовершенствования в части простоты использования, которых требовал рынок. Советский Союз со своей плановой экономикой, централизованным неконкурентным рынком не мог идти в ногу с происходящими технологическими усовершенствованиями. В результате в 1970-х годах СССР отступил от изначально впечатляющей попытки развиваться собственным независимым курсом в области вычислительной техники и принял стандарты компании IBM. С этого момента в области компьютерных технологий русские оказались и продолжают оставаться на позициях догоняющих и никогда больше не выбивались в лидеры. Сергей Лебедев умер в 1974 году. Другой ведущий ученый, разработчик первых советских ЭВМ Башир Рамеев, глубоко сожалел о решении перенять архитектуру IBM вплоть до своей смерти в 1994 году. Советскую отрасль вычислительной техники подвел не недостаток знаний в этой области, ее подкосила неодолимая сила рынка.
Еще одним фактором, хотя в данном конкретном случае и не определяющим, была идеология. В 1950-х годах советские идеологи относились к кибернетике очень скептически, называли ее «наукой мракобесов». В 1952 году один из заклеймил эту область знаний как «псевдонауку», подвергнув сомнению утверждение, что компьютеры могут помочь объяснить человеческую мысль или социальную деятельность. Еще в одной статье, опубликованной через год и озаглавленной «Кому служит кибернетика?», анонимный автор, выступивший под псевдонимом «Материалист», заявил, что концепция кибернетики противоречит теории диалектического материализма Маркса, и охарактеризовал компьютерную науку как особенно вредоносную попытку западных капиталистов извлечь больше прибыли, заменив рабочих, которым надо платить жалованье, машинами.
Хотя подобные идеологические обвинения теоретически могли оказать негативное влияние на развитие вычислительной техники в СССР, разработка ЭВМ, учитывая заинтересованность в них военно-промышленного комплекса, продолжалась теми же темпами8. Как сказал мне в 1960 году один из советских ученых в этой области, «мы занимались кибернетикой, просто не называли ее кибернетикой». Более того, в конце 1950-х — начале 1960-х годов в Советском Союзе произошел поворот на 180 градусов в отношении кибернетики, ее начали превозносить как науку, служащую целям советского государства.
В 1961 году даже вышел сборник под названием «Кибернетику — на службу коммунизму». Во многих российских университетах открылись факультеты кибернетики. Более серьезная политическая угроза для развития вычислительной техники в СССР возникла с появлением персональных компьютеров. Советскому руководству нравились компьютеры, пока они были огромными блоками в центральных правительственных, военных и промышленных ведомствах, но с гораздо меньшим энтузиазмом оно отнеслось к тому, что компьютеры переместились в частные квартиры и обычные граждане получили возможность использовать их для бесконтрольного распространения информации. В попытке осуществить контроль над передачей информации государство уже давно запретило простым гражданам иметь в собственности принтеры и копировальные аппараты. Персональный компьютер с принтером был равнозначен маленькому печатному станку. Но что могли поделать с этим советские власти?
Самые острые дебаты среди членов советского руководства по поводу компьютеров происходили в середине и конце 1980-х годов. В 1986-м я обсуждал эту проблему с ведущим советским ученым в этой области Андреем Ершовым. Он был откровенен, согласившись, что стремление Коммунистической партии обладать контролем над информацией препятствует развитию компьютерной отрасли. Затем сказал следующее: «Наше руководство еще не определилось, на что похож компьютер: на печатный станок, печатную машинку или телефон, — и многое будет зависеть от этого решения. Если они решат, что компьютеры похожи на печатные станки, то захотят продолжить контролировать отрасль так же, как сейчас они контролируют все печатные станки. Гражданам запретят их покупать, они будут только в учреждениях. С другой стороны, если наше руководство решит, что компьютеры похожи на печатные машинки, их позволят иметь гражданам, власти не будут стремиться контролировать каждый аппарат, хотя могут попытаться взять под контроль распространение информации, которая производится с их помощью. И в конце концов, если руководство решит, что компьютеры похожи на телефоны, они появятся у большинства граждан, и те смогут делать с ними все, что захотят, но онлайновая передача данных будет время от времени проверяться.
«Сегодня в России нет ни одной компании — производителя вычислительной техники, которая являлась бы значительным игроком на международном рынке, несмотря на то что русские могут с полным правом утверждать, что были в числе пионеров в области»
Я убежден, что в итоге государству придется позволить, чтобы граждане владели персональными компьютерами и сами их контролировали. Более того, станет очевидно, что персональные компьютеры не похожи ни на какие предыдущие коммуникационные технологии: ни на печатные станки, ни на печатные машинки, ни на телефоны. Наоборот, они являются абсолютно новым видом технологий. Вскоре наступит время, когда любой человек в любой точке мира сможет практически беспрерывно общаться с любым другим человеком в любой точке мира. Это будет настоящей революцией — не только для Советского Союза, но и для вас тоже. Но здесь ее последствия будут самыми значительными».
Это высказывание наглядно подтверждает, какой сложной проблемой для советского государства были компьютеры. Однако этот вопрос быстро потерял свою актуальность. Через пять лет после этого нашего разговора с Ершовым Советский Союз распался, а вместе с этим прекратился и контроль над коммуникационными технологиями (однако это не коснулось контроля над средствами массовой информации, в частности над телевидением). В современной России компьютерная отрасль так и не наверстала отставание, которое она переживала в последние годы советского государства. Как мы видели, это отставание было вызвано в большей степени неспособностью конкурировать в условиях рынка, нежели политическим контролем, хотя последний и сыграл определенную роль. Сегодня в России нет ни одной компании — производителя вычислительной техники, которая являлась бы значительным игроком на международном рынке, несмотря на то что русские могут с полным правом утверждать, что были в числе пионеров в области развития вычислительных технологий.
Первый компьютер на территории СССР был изобретен в 68 году прошлого века, до изобретения Apple тогда оставалось как минимум 7 лет:
Создателем ПК был Горохов Арсений Анатольевич , который собрал первый компьютер на своём рабочем месте - в научно-исследовательском институте, и называлось оно « устройство для воспроизведения контура детали ».
Среди вычислительных машин это было не первое изобретение.
В период между 1950-1960 годов было изобретено устройство, с оперативной памятью 512 байт, которое могло лишь выводить данные на экран. Именовалось оно «советским Вихрем» и по размерам было больше 2-х этажного дома.
Что касается Арсения Анатольевича, его прибор был приспособлен исключительно для инженерных задач . В комплект входили: монитор, жёсткий диск, отдельный системный блок, необходимое программное обеспечение, видеокарта и прочие жизненно важные комплектующие, но не было компьютерной мыши.
Будущее советского компьютера было предопределено: денег никто выделять не собирался. Собрать необходимую сумму обычному инженеру было не под силу. Это изобретение осталось в истории. На сегодняшний день аналоги такого устройства называются просто – персональный ЭВМ. Арсений Анатольевич стал использовать своё устройство, в качестве пишущей машинки, за ненадобностью.
Первым « домашним » ПК в СССР можно считать компьютер, разработанный в 1983 году « Электроника БК-0010 ». Его основа была на 16-и разрядном микропроцессоре К1801BM1 . Модернизация данной модели шла успешно - энтузиасты создавали большое количество программного обеспечения для « Электроника ».
По-настоящему первой массовой машиной стала « Радио 86РК », он был интуитивно понятен и собирался гораздо проще своего предшественника.
Серийное производство было налажено в 1984. Первой такой моделью стал « Агат », совместимый к тому же с Apple 2. Распространены эти компьютеры были в школах, из-за своей слабой аппаратной части и большой стоимости.
В 80-х годах количество ПК начало резко расти. Машины « Сура », « Микроша » и т.п. выпускались в больших количествах. Однако, самым популярным был компьютер « Поиск », его основа была на 16-ти разрядном микропроцессоре, к тому же он был совместим с IBM.
В 1946 году профессор Сергей Алексеевич Лебедев становится директором Института электротехники АН УССР и переезжает в Киев, чтобы приступить к разработке принципов работы электронных вычислительных машин (ЭВМ).
Зачем нужен квантовый компьютер
Сразу отметим, что они не универсалы, пригодны далеко не для всех задач. У них хотя и обширная, но своя ниша. К тому же они очень дороги, требуют высококлассных специалистов и особых условий для работы, например температуры -273 градуса Цельсия.
Одна из главных сфер применения квантового компьютера - искусственный интеллект. Этот тандем способен совершить революцию во многих отраслях экономики. Также считается, что квантовые компьютеры лучше справятся с моделированием молекул, созданием новых химических соединений, в том числе персональных лекарств. А еще эта техника обеспечит абсолютную защиту любой информации от попытки ее взломать, оставив без работы злостных, самых изощренных хакеров.
Ждут появления полноценного квантового компьютера финансисты и климатологи. Первым он крайне необходим для моделирования современных рынков и финансовых операций, вторым для составления более точных сценариев климата и прогнозирования погоды.
Специалистами лидирующего исследовательского центра по квантовым вычислениям (проект возглавляет Российский квантовый центр, участвуют ФИАН им. Лебедева, Сколтех, ФТИАН им. Валиева) создана экспериментальная платформа для квантовых вычислений на основе ионов - одного из перспективных подходов для создания квантовых компьютеров. В декабре прошлого года в рамках "дорожной карты" по развитию квантовых вычислений был проведен эксперимент по демонстрации работы четырехкубитного квантового процессора, который использует для обработки информации не кубиты, а кудиты - многоуровневые квантовые системы, суперпозиции не только "0" и "1", но и большего числа состояний. Таким образом, без наращивания количества ионов, а за счет использования большего количества их состояний, удалось масштабировать квантовые процессоры.
Как инженер стал теоретиком
Вас, наверно, называли вундеркиндом. Ведь вы в 15 лет поступили в Бауманку. Кстати, как студент инженерного вуза вдруг оказался в сугубо теоретической квантовой физике?
Алексей Федоров: В школе толком не знал, чем хочу заниматься. У меня инженерная семья. Инженерами были прадедушка, дедушка, мама, брат учился в Бауманке. У меня сложился образ русского инженера-созидателя, которым быть очень почетно. Под этим влиянием и поступил в этот вуз. Но когда начал учиться, понял, мне не хватает физики, пошел на эту кафедру, познакомился с новыми преподавателями, ходил на различные научные семинары. Узнав, что создается Российский квантовый центр, написал туда письмо, что хочу у вас поработать. Руководитель научной группы РКЦ Александр Львовский ответил, что в центре нужны физики, а я инженер. Другой профиль. Тогда я попросил, скажите, что почитать, что выучить, я все сделаю. Если надо, возьму академический отпуск. Саша мне посоветовал литературу, я читал, мы с ним переписывались, потом встречались, говорили про физику. Моя настойчивость и упорство, наверно, произвели положительное впечатление. И он написал мне письмо-приглашение в квантовый центр Калгари, где тогда был профессором. Сейчас он профессор Оксфордского университета. Дорогу мне оплатил мой университет, а зарплату платил Саша. Там я проходил стажировку. А когда она закончилась, он поручил мне создать аналогичную лабораторию в России.
Но ведь вам было всего 18 лет. И откуда время? Ведь продолжали учиться в таком сложном вузе.
Алексей Федоров: Все делалось под руководством Львовского, который возглавил научную лабораторию в РКЦ, а я по его поручениям вел многие организационные вопросы. Закупал оборудование, занимался даже строительными вопросами, а параллельно - учебой и научной работой, планированием будущих экспериментов. А время? Был более энергичным, чем даже подозревал. С третьего по пятый курсы вообще не было ни минуты свободного времени. Работал днями и ночами. Вот так и получилось, что создали лабораторию за полгода, пошли эксперименты.
Потом работали в США, Франции, Китае, Швейцарии. Предлагали остаться? Ведь был шанс поработать на самом передовом крае, где квантовый компьютер из теории уже становится реальностью? А здесь пока далекая перспектива.
Алексей Федоров: Шанс, конечно, был, но в какой-то момент я твердо решил работать в России. По двум соображениям. Первое - сугубо практическое. За границей уже все налажено, структуры созданы, научную карьеру в моем возрасте там придется начинать с нижней ступеньки. И первое время реализовывать идеи научного руководителя. В России ситуация иная. У нас все только начиналось, можно выиграть грант и создать собственную группу. Кстати, в Китае мне предложили нечто похожее, но сама система, конечно, совершенно другая.
Кроме практического было и, так сказать, романтическое соображение. Я читал статьи российских ученых, которые сделали себе имя за границей и решили вернутся на родину. Среди них был Артем Оганов. Он оставлял постоянную позицию профессора в американском университете, чтобы создать лабораторию в России. Его пример на меня как-то особенно подействовал и вдохновил.
Слушая ваши лекции о сложнейших для подавляющего большинства темах, думаешь, этот человек живет в каком-то особенном мире. Чем занимаетесь в "нормальной" жизни?
Алексей Федоров: Например, играю в футбол. Вообще у меня достаточно широкий круг общения. Причем далеко не все ученые. Кто-то работает в бизнесе, кто-то на предприятиях, кто-то создает стартапы. Люблю путешествовать, открывать новые места. Читаю книги, по большей части биографические. С удовольствием смотрю сериалы. Рекомендую сериал "Теория большого взрыва", помогает сформировать представление о работе ученых и современном научном мире.
ZX Spectrum
Первые "Спектрумы", как сообщают старожилы, были ввезены в Советский Союз из Польши. Позднее в СССР получили большое распространение многочисленные клоны этого компьютера.
Сам ZX Spectrum разошелся в нашей стране тиражом более миллиона экземпляров. Его популярности способствовали невысокая цена и опять-таки универсальность - телевизор можно было использовать в качестве монитора, а магнитофон - в качестве накопителя информации.
Кроме того, компания Sinclair, производитель "Спектрума", предлагала довольно обширный ассортимент периферии - модули для подключения к локальной сети, принтеры, внешнее пленочное хранилище данных и джойстики.
Выпущенный в СССР в начале восьмидесятых годов "Агат" был аналогом Apple II, созданном в далеких Соединенных Штатах Стивом Джобсом. Несмотря на то, что это был компьютер, созданный главным образом для образовательных нужд, в советских домах ему тоже нашлось место.
"Агат" стал одним из немногих советских компьютеров (во всяком случае, ко времени его массового распространения), оснащенных дисководом, а иногда и двумя. Ряд моделей компьютера имели отдельный системный блок и подключаемую к нему клавиатуру, а также поставлялись сразу с мониторами.
В качестве игровых манипуляторов использовались невиданные в СССР "пульты" - заместители джойстиков, управляющие объектами на экране путем вращения большой круглой ручки.
Что касается наиболее в СССР популярных компьютерных игр, то вместо того, чтобы их перечислять, достаточно показать небольшой, но крайне познавательный видеоролик. Об уровне "экшена" и напряженности игрового процесса судить вам.
Одним из "гвоздей" Конгресса молодых ученых в Сочи стала лекция Алексея Федорова о квантовом компьютере. В свои 28 лет он уже профессор московского Физтеха, руководитель научной группы Российского квантового центра, попал в список Forbes "30 до 30" в разделе "Наука и технологии" и в "Список Илонов Масков" администрации президента РФ, в прошлом году стал лауреатом премии " За верность науке". С молодым ученым встретился корреспондент "РГ".
Алексей, помните известную историю про Альберта Эйнштейна, которого девятилетний сын спросил, почему отец так знаменит. Великий физик ответил: "Понимаешь, когда слепой жук ползет по поверхности шара, он не замечает, что пройденный им путь изогнут, мне же посчастливилось это заметить". А как вы могли бы объяснить такую сложнейшую вещь, как квантовый компьютер, скажем, попав в восьмой класс?
Алексей Федоров: Думаю, мне проще, чем Эйнштейну, ведь нынешние восьмиклассники уже на "ты" с информатикой, учатся программировать, знают, что для кодирования информации применяется двоичная система с "0" и "1", что биты - это элементарная информационная единица. Так вот школьникам я бы сказал, что в квантовом компьютере такой элементарной единицей является не бит, а кубит. Для наглядности можно представить себе сферу. Два ее полюса являются классическими битами, "0" и "1", а состояния кубита - это все возможные точки сферы, то есть к "0" и "1" добавляются все их возможные комбинации. Говоря совсем просто, состояния бита - это две точки сферы, а состояния кубита - вся сфера.
В поисках лидера
Так в чем проблема? Если уже есть компьютер из десятка кубитов, почему нельзя, как в конструкторе лего, собрать вычислитель из тысячи? Ведь в современных суперкомпьютерах миллионы транзисторов.
Алексей Федоров: Пока неясно, на чем строить системы с большом числом кубитов. Основа классического суперкомпьютера - кремниевые транзисторы. У квантового совсем другая "основа". Сегодня конкурируют несколько вариантов: элементная база может быть на атомах, ионах, сверхпроводниковых цепочках, фотонах. Кроме того, важно подчеркнуть, что квантовые состояния крайне неустойчивые, "хрупкие". Поэтому для контроля их состояний и защиты от различных воздействий необходимы специальные условия, например охлаждение до очень низких температур для сверхпроводников. Словом, на пути к мощному квантовому компьютеру еще предстоит решить немало сложных научных и инженерных задач.
Вы сказали, что квантовые состояния неустойчивы. А если таких капризных процессоров не один, не десяток, а тысячи, то как можно довериться расчетам этого компьютера? Он такое может выдать.
На создание в России собственного квантового компьютера в рамках «дорожной карты» по развитию квантовых вычислений предполагается потратить около 24 млрд рублей. Фото: Max Planck Institute of Quantum Optics
Однако остается самый главный вопрос: какой элементной базе из названных мной четырех вариантов в конце концов отдать предпочтение? А ведь кроме них есть примерно десяток других довольно перспективных. Если бы мы сделали окончательный выбор лидера, то можно было все деньги вложить в него и в итоге научиться штамповать технику из миллионов кубитов. Но пока ясности нет, делать ставку на что-то одно рискованно, а потому необходимо параллельно развивать разные направления. В этом сходятся почти все эксперты.
Какой мощности процессоры уже созданы? И почему, сумев достичь квантового превосходства в абстрактных тестах, они беспомощны в реальных востребованных экономикой задачах?
Алексей Федоров: Прежде всего, не хватает мощности. Раньше думали, что для решения некоторых прикладных задач хватит 100 кубитов. И хотя такие системы сегодня уже созданы, но пока они с этим не справляются. В то же время Google и IBM анонсировали, что через десять лет намерены построить квантовые компьютеры с миллионом кубитов. И вот они уже выйдут "в люди", будут решать сложнейшие прикладные задачи, которые в принципе не под силу самым мощным суперкомпьютерам.
Планы, прямо скажем, наполеоновские. А что мы? Недавно было заявлено, что в России создан процессор на два кубита. На фоне уже достигнутых у ведущих фирм сотен кубитов выглядит более чем скромно. А миллионные планы - это что-то заоблачное. Неужели история повторится? Как и с обычными компьютерами мы и с квантовыми отстанем навсегда?
Алексей Федоров: Пока мы в числе догоняющих. Но хочу подчеркнуть принципиальный момент. Если мы будем идти уже проторенной кем-то дорогой, штамповать то, что кем-то придумано, то всегда будем плестись в хвосте. Надо создавать принципиально новое, чтобы перепрыгнуть через рубежи, которые проходили конкуренты. И такие примеры уже есть, в частности, в конце прошлого года продемонстрирована работа четырехкубитного квантового процессора на основе ионов. Поиск и реализация нестандартных решений сократит отставание от лидеров, которые опережают нас примерно на 7-10 лет.
Но лидеры вкладывают в это направление миллиарды долларов, приняты национальные программы . А что у нас?
Алексей Федоров: В России квантовый компьютер будет разрабатываться в рамках "дорожной карты" по развитию квантовых вычислений, которую ведет "Росатом". На это предполагается потратить около 24 млрд рублей. Это меньше, чем, скажем, в США или Китае, но, повторяю, - оригинальные идеи позволят нам на равных участвовать в квантовой гонке. Стоит подчеркнуть, что с идеями у российских ученых всегда было все в порядке. А в последнее время в модное сегодня "квантовое направление" приходит много очень талантливых молодых ребят, например, на нашей кафедре на Физтехе уже более 100 студентов! Все это дает надежду, что у нас появится свой квантовый компьютер и понимание о его практическом применении.
"Микроша"
Сейчас, когда быстродействие процессоров исчисляется в гигагерцах, смешно говорить, что процессор КР580ВМ80А, встроенный в "Микрошу", имел частоту всего лишь 1,7 МГц. Объем оперативной памяти тоже выглядит смехотворным по нынешним меркам - 32 килобайт, его можно было расширить до 48 килобайт, что автоматически переводило владельца "Микроши" в категорию зажиточных граждан.
Компьютер умел выводить на экран (в качестве которого обычно использовался домашний телевизор) текст и графику и поддерживал четыре разных цвета. Все игры и программы были записаны на кассеты и вводились в память при помощи обычного магнитофона типа "Электроника 302".
Аббревиатура "БК" расшифровывается как "бытовой компьютер". Действительно, "бэкашки" довольно быстро стали мейнстримом, несмотря на внушительную стоимость - более 700 рублей. Дело в том, что многим советским инженерам эти компьютеры выдавали на работе, чтобы они и дома могли выполнять производственные задачи, поэтому тратиться приходилось максимум на монитор. Дома компьютер моментально оккупировали дети.
"БК" мог поставляться с обычной кнопочной клавиатурой и плоской - "сенсорной". Вторая была не такая удобная, однако такая модификация стоила немного дешевле. Загрузка программ и игр осуществлялась также через кассеты. В Москве и крупных городах существовало достаточно много фирм, писавших софт за деньги и продававших кассеты с ним.
К компьютеру можно было подключать не только обычный телевизор, на который выводилось 4-цветное изображение, но и принтер. Последние, впрочем, достать было практически невозможно.
Почему суперкомпьютер тугодум по сравнению с квантовым
Эйнштейн вашу аналогию, думаю, оценил бы. Но все же, чем квантовый компьютер принципиально отличается от традиционного? Они работают по разным законам?
Алексей Федоров: Да, по разным. Проиллюстрировать это можно так. В классическом компьютере бит реализуется в транзисторном переключателе, у которого только два положения - "включен" и "выключен", то есть либо "0", либо "1". Из миллионов, а уже и миллиардов таких "рубильников" собирают процессор. Квантовый "рубильник", благодаря законам квантовой физики, живет одновременно и в двух состояниях, "0" и "1", и во всех их комбинациях. Это позволяет квантовому компьютеру во много раз быстрее решать определенные задачи за счет параллельного выполнения сразу нескольких операций.
Если мы будем штамповать то, что кем-то придумано, будем плестись в хвосте. Надо перепрыгнуть через рубежи, которые проходили конкуренты
Читал про такую задачу: надо 100 гостей рассадить по двум столам так, чтобы найти один единственный вариант, который устроит всех. Для перебора всех вариантов суперкомпьютеру, который выполняет триллионы операций в секунду, потребовалось бы несколько тысяч лет, а квантовому - минуты. Словом, самый мощный суперкомпьютер на фоне квантового смотрится почти калькулятором. Но о феноменальных способностях "кванта" говорят уже лет 40, однако о кардинальных прорывах почти не слышно. Более того, за эти годы сформировалась группировка скептиков, которые утверждают, что квантовый компьютер вообще никогда не будет создан. Что он останется игрушкой в руках тех, кто морочит публике голову обещаниями чудес, умело выбивая огромные деньги. Словом, удовлетворяют свое любопытство за чужой счет.
Алексей Федоров: Сначала о прорывах. Могу сказать, что они происходят. Например, несколько групп в США и Китае смогли достичь так называемого квантового превосходства. Что это такое? Квантовые компьютеры, собранные из нескольких десятков кубитов, за пару минут справились с задачами-тестами, на которые у суперкомпьютеров ушло бы тысячи лет. Правда, надо подчеркнуть, что пока речь идет только об абстрактных тестах, которые не связаны с реальными прикладными задачами. Для решения практических задач, как мы полагаем, нужны квантовые процессоры из многих сотен, тысяч и даже миллионов кубитов.
ЭВМ с чистого листа
Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем . Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов . Профессору, доктору технических наук, заведующему кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академику АН УССР Лебедеву 44 года , его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа и разработать ЭВМ.
Сергей Алексеевич Лебедев жизненную необходимость создания ЭВМ. Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой советской ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру .
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC , разработанный учеными университета Пенсильвании. Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась , и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей.
Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин . Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет.
В чем Лебедев опередил американцев
Тем не менее, кое в чем Лебедеву удалось опередить американцев . Дело в том, что ENIAC использовал привычную всем нам десятичную систему исчисления, тогда как МЭСМ – двоичную, ныне принятую во всем мире . И эта идея пришла к Сергею Алексеевичу еще в 1941 году .
Алиса Григорьевна вспоминала, что именно в это время она находила среди бумаг мужа листки, исписанные странными последовательностями нулей и единиц .
Все сущности, процессы и явления нашего мира на "языке компьютера" выглядят как последовательности нулей и единиц
Все сущности, процессы и явления нашего мира на "языке компьютера" выглядят как последовательности нулей и единиц
Более того, знаменитая статья американских ученых Фон Неймана, Голдстайна и Бёркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», где обосновывались преимущества двоичной арифметики , вышла в свет только в 1946 году .
4 декабря в России отмечается День информатики. Именно в этот день в 1948 году получила свой регистрационный номер первая в Советском Союзе электронно-вычислительная машина, созданная инженерами Исааком Бруком и Баширом Рамеевым. Сам термин "информатика", появившийся в результате слияния слов "информация" и "автоматика", был введен Карлом Штейнбухом.
Как всем известно, поначалу теплые ламповые ЭВМ были размером с дом, занимая несколько этажей и наполняя помещения приятным гудением. До появления первых персональных компьютеров было еще далеко - лишь в восьмидесятых годах в советских семьях стали появляться первые "персоналки".
Сегодня мы рассказываем о самых популярных СССР компьютерах и программах для них.
ЭВМ с чистого листа
Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем . Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов . Профессору, доктору технических наук, заведующему кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академику АН УССР Лебедеву 44 года , его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа и разработать ЭВМ.
Сергей Алексеевич Лебедев жизненную необходимость создания ЭВМ. Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой советской ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру .
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC , разработанный учеными университета Пенсильвании. Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась , и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей.
Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин . Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет.
Читайте также: