archive.redstar.ru

Логика БРУСЕНЦОВА

Оцените материал
(8 голосов)

(Окончание.
Начало в № 159.)

В 1950-е годы группа советских учёных и инженеров предложила принципиально новые решения в сфере вычислительной техники, которые остаются невостребованными по сей день

 



Брусенцов Николай Петрович, радиоинженер, кандидат технических наук, заведующий отделом электроники Вычислительного центра МГУ. Родился в 1925 году. В 18 лет пошёл на Великую Отечественную войну. Служил в артиллерийском полку радистом разведывательного отделения. Награждён орденом Красной Звезды и медалью «За отвагу». С 1956 по 1958 год возглавляемая им группа (Е.А. Жоголев, В.В. Веригин, С.П. Маслов и А.М. Тишулина) сконструировала малые троичные ЭВМ «Сетунь», а затем «Сетунь-70». Аналогов, равных им по возможностям, в мире не было. И нет.



 

Аргумент  троичности – весы

50-07-09-12Одним из наиболее наглядных аргументов в пользу троичной системы является известная с глубокой древности логическая задача о взвешивании двух грузов.  
Давайте взвесим на обычных рычажных весах два предмета А и В. Весы легко позволят нам определить две противоположности: вес А > В и вес А < В. Но ведь возможно также А = В! Следовательно, задача о весе А и В имеет три решения.
Точно так же третье решение имеют исход футбольного матча (ничья), нейтралитет Швейцарии и Финляндии в период противостояния НАТО и Организации Варшавского договора (третья сторона). Вспомним и неопределённое «может быть» как ответ на конкретный вопрос.
То есть логику повседневной жизни сложно впихнуть в чёрно-белую картину бивалентности. Как только мыслители это осознали, на свет появились многомерные логики, вернувшие право на жизнь исключённому третьему.
Один из первых вариантов такой логики в 1920-х годах разработал польский учёный Ян Лукасевич. В его трёхзначной логике, кроме полярных «да» и «нет», появилось значение «возможно». Высказывания Лукасевича допускали отсутствие непротиворечивости и назывались модальными. Помните консилиум в сказке о Буратино? «Пациент скорее жив, чем мёртв». Неопределённое «скорее жив» и есть модальное логическое высказывание.
– А в современной логике понятие «противоречивость» опять исчезло, – недоумевает Николай Петрович Брусенцов. – Многим, привыкшим мыслить в двухмерной системе, такое понятие просто недоступно!
Полностью согласен с этим – с ходу уяснить и усвоить суть отношения противоречия (взаимного отрицания) двух суждений не так уж и просто. Не случайно в формальной логике противоречие считается недопустимым согласно закону противоречия. Однако Кант и Гегель убедили, что противоречие есть необходимый этап и результат как необходимая логическая форма всякого реального мышления – познания.
И тут начинаешь морщить лоб: кому же верить – формальным логикам или диалектикам? Формалисты, известное дело, страшно далеки от жизни, у них сущее – полная абстракция. Диалектикам тоже палец в рот не клади.
А тут ещё формальные логики требуют различать отношения противоречия и противоположности. У них противоречие есть взаимоисключающее отношение, например «белое» и «не белое». А противоположность – это отношение не взаимоисключающее, например «белое» и «чёрное».
Поняли? Уяснили? Вот и я не сразу…
48-07-09-12Тут весь фокус в том, на какую позицию встать – либо формальной логики, удобной для неких расчётов по схеме «да – нет». Либо принять сторону диалектического материализма, исходящего всё-таки из реальностей жизни, где всё «может быть».
При раздумьях о выборе своей позиции невольно вспоминаешь, что люди как физические тела живут по законам Ньютона. Большинство из нас всё же конформисты и предпочитают катиться шариками по плоскости в безразличном равновесии. У них философия прагматическая: «Не рыпайся, прими позу и получи максимум удовлетворения». Другие вообще избирают лунки-«домики» для сохранения устойчивого равновесия.
И лишь немногие идут на покорение высот, где за сохранение равновесия надо постоянно бороться - и с внешними воздействиями, и с самим собой. Николай Петрович Брусенцов явно относится к их числу…
Бинарная система, грубо говоря, позволяет ехать только прямо и направо. А троичная система даёт возможность ещё и поворота налево. И это уже прорыв.
Ущербность двоичной логики, говорит Николай Петрович, мы обнаружили, когда попытались научить компьютер делать умозаключения. Оказалось, что с использованием двузначной логики это невозможно. Люди, делая умозаключения, неизбежно выходят за пределы двоичной логики, используя отношение следования, а значит, трёхзначную логику.

Враги – лень и зависть

Простота и естественность работы на «Сетуни» благодаря применению в ней троичной логики принесли ей популярность среди пользователей. В Вычислительном центре МГУ имени М.В. Ломоносова с её помощью решались экономические задачи, велись метеорологические расчёты, обрабатывались самые разнообразные статистические данные.

 


Компании IBM, Motorola и Texas Instruments ведут исследования с кремниево-германиевыми сплавами, которые позволяют реализовать цифровые интегральные схемы, работающие с тремя и более уровнями сигнала.


 

49-07-09-12На образец «Сетуни», установленный на выставке научно-технических достижений вузов, высокое министерское руководство не обратило никакого внимания: «Подумаешь, студенческие поделки. У нас ЭВМы академики делают…»
Более того, проект «Сетунь» попал под закрытие в рамках борьбы за экономию и наведение порядка в разнообразном парке советских ЭВМ того времени. И это при том, что в отличие от других разработчиков группа Брусенцова не имела специального КБ, работала за небольшую зарплату и даже элементы для своей машины собирала чуть ли не среди отходов чужого производства. То есть делали «Сетунь» не благодаря «заботе партии и правительства», а вопреки (в том числе зависти и недовольству коллег) и «из ничего»!
Пользующийся поддержкой Государственного комитета по радиоэлектронике СССР (с 1965 года -  Министерство радиопромышленности СССР) директор СКБ-245 В.В. Александров отмахнулся от «Сетуни» фразой: «Нам видеть её и знать не надо. Покажите бумагу с авторитетными подписями и печатями!»
Тогда после коллегии Сергей Львович Соболев пошёл в ЦК КПСС, а вечером в группу Брусенцова приехал сотрудник отдела ЦК Ф.К. Кочетов и привёз с собой М.К. Сулима – начальника восьмого управления Государственного комитета по радиоэлектронике. «Сетунь» нормально работала и производила необыкновенно хорошее впечатление. Обычно ведь как было: на выставке стоят машины, а сзади люди в белых халатах что-то там налаживают. А здесь всё работало как часы.
После этого распускать группу Брусенцова не стали, ведь машина уже сделана. И, наконец, в апреле 1960 года были проведены  межведомственные испытания. На них «Сетунь» показала 95 процентов полезного времени! То есть только 5 процентов всего времени машина была занята не решением задач, а тестово-наладочными работами. А в то время 60 процентов считались очень хорошим результатом.
По испытаниям «Сетунь» была-таки (скрепя сердце) признана «первым действующим образцом универсальной вычислительной машины на безламповых элементах, создание которой является определённым достижением в вычислительной технике»…
Серийное производство троичного компьютера поручили Казанскому заводу математических машин. Заявок было множество, а делали всего по 12 машин в год. Феррит-диодные усилители – базовые элементы троичного компьютера – поставляли туда с Астраханского завода электронной аппаратуры, они стоили всего 3 рубля 50 копеек. И казанские производители, разочарованные низкой стоимостью «Сетуни» (27.500 рублей), не горели желанием выпускать её серийные образцы в запланированные сроки. Зато так и норовили в отлаженную конструкцию внести свои «инженерные изыскания», приводившие к неработоспособности троичного компьютера. Из-за всего этого бригада разработчиков «Сетуни» фактически поселилась на заводе, занимаясь постоянной отладкой серийных машин.
Интересно сравнить «Сетунь» и тогдашнюю американскую PDP-8. Процессор PDP-8 – восьмибитный. У «Сетуни» процессор в пересчёте на биты был 30-битным. PDP-8 стоила 20 тысяч долларов без всякой периферии, только один процессорный блок. Считалось, что это рекордно низкая цена.
Чехи тогда считали, что могли бы продавать «Сетунь» по рыночным ценам и получать порядка полумиллиона долларов прибыли с каждой машины.
– Я по их приглашению ездил на завод, где планировалось производить «Сетунь», на «Зброевка Яна Швермы», - вспоминает Брусенцов. - Этот завод, кстати, во время войны делал самые лучшие пушки для немецкой армии, вроде нашей ЗИС-3. Завод меня просто восхитил высочайшей культурой производства. Они уже приготовили для «Сетуни» магнитные барабаны, печатающее устройство, устройство ввода. В общем, всё было готово для производства «Сетуни». И всё меня спрашивали: «Когда же мы получим документацию? Нам обещали ещё в декабре…»
Когда Николай Петрович вернулся в СССР, его вызвал референт председателя Совета Министров А.Н. Косыгина и попросил передать чешским товарищам, что документацию на «Сетунь» они получат «сразу после освоения крупносерийного производства этой машины в Советском Союзе»…
Но какое, к чёрту, крупносерийное производство, когда принимались все возможные меры, чтобы заморозить «Сетунь»! Более того, чехам потом вообще говорили: вы эту машину не заказывайте, мы её всё равно снимем с производства.

 


Компьютер с 16-разрядной шиной обеспечивает поддержку 216 (65.536) адресов памяти, в то время как троичный компьютер аналогичной разрядности поддерживает 316 – около 43 миллионов адресов. А более простая работа троичной логики с отрицательными числами существенно упростит архитектуру микропроцессоров. 



52-07-09-12Понятно, что тут не обошлось без недалёких руководителей Государственного комитета по радиоэлектронике СССР. Тот же самый Сулим был заместителем главного конструктора «конкурента» - машины М-20. «И ещё, - говорит Брусенцов, - главным разработчиком был вообще протеже нашего академика Соболева С.А. Лебедев, ставший сам академиком… С ними не поспоришь».
С М-20 её разработчики провозились с 1955 по 1958 год, прежде чем передать её на завод в 1959-м. Эти годы обошлись в десятки миллионов рублей. Для М-20 (20 тысяч операций в секунду) было «пробито» заключение: «самая быстродействующая в мире».
Это при том, что IBM 704, выпущенная в США на 5 лет раньше, была вдвое быстрее! А американская модель 1958 года выдавала вообще 220 тысяч операций в секунду.
В то же время «Сетунь» продолжали зажимать, Госкомитет по радиоэлектронике ни в чём не помогал, зелёный свет обеспечивали для более слабой М-20. Почему?
Предположение о подкупе чиновников лоббистами ламп и триодов Николай Петрович Брусенцов отвергает. Не те времена, что сегодня, когда в отношениях заказчик – разработчик – производитель всё построено на «откатах».
Основные аргументы против «Сетуни-70» были тогда конспективно такими:
- «тут от двоичных голова кругом идёт, а вы со своими троичными лезете!»;
- «весь мир развивает лампово-транзисторную элементную базу, зачем нам что-то другое изобретать, миллионы тратить?»;
- «в случае чего будем покупать готовые элементы на Западе или КГБ их нам добудет»;
- «Вы, Брусенцов, что, умнее других? Все доктора и академики делают машины на понятном коде, только вам одному захотелось наособь кодировать!»…
В общем, КБ для работы над совершенствованием «Сетуни» не выделили, только завод указали: езжайте и выпускайте. А кому и как выпускать для завода конструкторскую документацию?! Хорошо, что академик Виктор Михайлович Глушков предложил услуги своего вычислительного центра за символическую плату…
Каждую партию «Сетуни» (10–15 машин в год – до её запрета в 1965-м) раскидывали по всей стране. Отправляли в Якутск, Иркутск, Красноярск, Душанбе, Ашхабад, Махачкалу, Калининград и так далее. Это чтобы при отсутствии сервисного сопровождения и в разных климатических условиях максимально выявились её конструктивно-производственные недостатки - КПН.
- Но вся штука в том, что КПН практически не было, - говорит Брусенцов. - Причём «Сетунь» часто попадала к людям, которые впервые видели цифровую технику! И несмотря на это машина практически всюду нашла существенное применение. Ведь «Сетунь» была очень простой машиной. Я, как инженер, считаю, что простота вещи – это главное её качество. Всё, что природе удалось выработать в простой форме, оказывается самым надёжным, самым устойчивым.
В Якутске «Сетунь» попала в Астрофизический институт. А там была какая-то сложная задача, которую в течение двух лет не могли поставить на большой машине «Урал-2». Потом кто-то сказал: «Давайте попробуем на «Сетуни». Все решили, что это шутка. Однако через полтора месяца задача была решена!
Потому что «Сетунь» была естественной машиной. Там нет этого идиотского дополнительного кода для отрицательных чисел. И положительные, и отрицательные числа задаются естественно. Потом всего 24 команды. Три зарезервированных кода операций остались неиспользованными - в пополнении набора команд на протяжении 15 лет разнообразных применений машины не возникло необходимости.
Простота, экономность и изящность архитектуры – непосредственное и весьма важное следствие троичности, а точнее – представления данных и команд троичным симметричным (сбалансированным) кодом, т.е. кодом с цифрами 0, +1, -1.
В троичном коде в противоположность двоичным кодам не приходится различать «числа без знака» и «числа со знаком», благодаря чему вдвое сокращается необходимое число условных команд и несопоставимо облегчается их использование. Арифметические операции допускают свободное варьирование длины операндов и выполнение с операндами неравной длины. Идеальное округление чисел достигается просто отсечением соответствующей хвостовой части, т.е. отсечение совпадает с округлением, обеспечивая наилучшее приближение округляемого округлённым. Освоить такую машину и программировать в машинном коде было ничуть не сложнее, чем, скажем, осваивать «Алгол» или «Фортран».

«СЕТУНЬ» FOREVER!

51-07-09-12– К 100-летию со дня рождения Ленина все должны были делать всякие производственные подарки. Разумеется, и мы взяли обязательство – сделать «Сетунь-70», – говорит Николай Петрович. - Но это уже совсем другая машина. Это была стековая машина, вроде наших «Эльбрусов» (стековой машиной называется ЭВМ, использующая алгоритм, проводящий вычисления по «обратной польской записи». – Ред.). Но у «Эльбруса» был всего один стек – стек операндов. У американской PDP-11 также был всего один стек – процедурный. А «Сетунь-70» имела два стека – команд и операндов. И  стеки мы сделали независимо от PDP-11, которая появилась позднее.
Когда голландец Эдсгер Дейкстра выступил с идеей структурного программирования, Брусенцов и его единомышленники увидели, что сделали машину как раз для реализации его идеи. Программирование на «Сетунь-70» было даже не структурированное, а структурирующее, говорит Николай Петрович. Программы получались легко читаемыми и осваиваемыми, легко модифицированными. Главное, что программы не подвергались отладке, а делалась так называемая контрольная сборка. После того как программу сверху вниз написали, её проходили снизу вверх. После этого программа оказывалась, как правило, безошибочной.
…Сегодня все попытки повторить троичную машину не удаются. Причина не технологическая – всё-таки по сравнению с тем периодом технологии ушли далеко вперёд. Дело в другом. Людям, оболваненным двузначной логикой, войти в трёхзначную логику не дано. Как говорил Дейкстра: «Студентов, ранее изучавших Бейсик, практически невозможно обучить хорошему программированию. Как потенциальные программисты, они подверглись необратимой умственной деградации».

 


В новых высокоскоростных модемах начали применять трёхчастотный способ передачи данных. Полосу частот формируют 2 троичных 3-частотных генератора, которые за один такт способны передать 9 кодов.



По традиции считается, что та бинарная логика, которую мы сегодня исповедуем, – аристотелевская логика. Это совершенно неверно – аристотелевская логика трёхзначная! И трёхзначная логика в двузначную вписаться не может.
В МГУ на философском да и на факультете ВМК изучают математическую логику. И что вы думаете – люди от этого становятся умнее? Они вызубривают доказательства теорем, сдают экзамены, и всё. Вместо того чтобы изучение логики развивало интеллект человека, оно его подавляет.
Единственное адекватное применение двузначной логики – двоичные цифровые схемы. Но это особый мир двоичных компьютеров, только в нём правила бинарной логики работают, не требуя понимания.
Брусенцов поинтересовался у студентов: что такое конъюнкция?
А ему в ответ: да это такая табличка, в которой единичка и три нуля...
Ну, а по смыслу что это такое? Переведите на русский язык латинское слово «конъюнкция» (от лат. conjunctio союз, связь; одна из логических операций. – Ред.). Никто не может. То есть эту логику усваивают чисто формально, в точном соответствии с её названием – формальная логика. Поэтому при синтезе схем возможности науки ограничены. Минимизировать произвольную схему наука не в состоянии. В трёхзначной логике минимизация осуществляется, а в двузначной универсального алгоритма нет.
«Я бы эту проблему сформулировал так, - говорит Николай Петрович, - если мы хотим обрести нормальное мышление, мы должны уйти из двузначного мира и освоить трёхзначную логику в том виде, как её создал Аристотель. За исключением его фигур. Всё это с помощью алгебры можно изящно изложить и легко воспринимать. Но важнее понимать, что, кроме ДА и НЕТ, есть ещё и НЕ - ДА и НЕ - НЕТ».
Теперь двузначную логику ввели в школах под названием «информатика». После этого школа уже не будет воспитывать таких людей, которые могли вырасти в крупных учёных, как появлялись у нас в прошлом веке. Почему в то время было так много творческих учёных?
Ведь где73-07-09-12-то к 1936 году в советском образовании был примерно такой же бедлам, как наступил сейчас в России. Потому что сам Сталин обратил на это внимание. Кстати, он был поразительно трудолюбивым в плане обучения человеком. Сохранилось его письмо к жене, в котором он, находясь на отдыхе, просит прислать ему учебник по электротехнике. Тогда в школу были возвращены учебники Киселёва по алгебре и геометрии. А киселёвские учебники – это евклидова математика. Евклид, судя по всему, был математиком с верным пониманием философии Аристотеля.
Если мы не хотим в школах продолжать воспитывать людей с рефлексами формалистов и бюрократов, то должны заменить двузначную логику трёхзначной диалектической логикой Аристотеля, считает Николай Петрович. И соответственно начать переводить вычислительную технику на трёхмерную логику. Чтобы не просто «гнать» гэги памяти, увеличивая платы и уменьшая до квантовых размеров элементы бинарных компьютеров, но продолжая при этом «ехать только прямо и направо». Нам и нашим машинам пора освоить и новые повороты мышления.
…НАШ ГЕРОЙ – кандидат технических наук Николай Петрович Брусенцов – из категории людей, обогнавших своё время. Но когда его спрашивают, не обидно ли ему за то, что не стал он богачом, подобно Биллу Гейтсу, Брусенцов лишь отмахивается: пустое, не в деньгах счастье! И он абсолютно искренен: ведь он родом из другой генерации. А обидно ему за то, что в стране вечно плохих дорог продолжается засилье беспринципных рвачей и амбициозных дураков.
Для России и мира Брусенцов создал устройство, открывающее на деле переход к объёмному мышлению и расчётам на уровне XXI века. И если этот шанс Россия не использует, значит, она и не была его достойна.
 
   
      
P.S. Автор материала надеется, что на разработки Николая Петровича Брусенцова обратят наконец внимание в структурах ОПК. Лозунг «Инновации - в жизнь» не должен остаться лишь красивым девизом и пиар-слоганом. Идеи, много лет отстаиваемые учёным факультета вычислительной математики и кибернетики Московского государственного университета, заслуживают реализации.   


Оставить комментарий

Поля, обозначенные звездочкой (*) обязательны для заполнения

Апрель - 2018

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30

Март - 2018

Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4
5 6 7 8 9 10 11
12 13 14 15 16 17 18
19 20 21 22 23 24 25
26 27 28 29 30 31
«Красная звезда» © 1924-2018. Полное или частичное воспроизведение материалов сервера без ссылки и упоминания имени автора запрещено и является нарушением российского и международного законодательства.

Логин или Регистрация

Авторизация

Регистрация

Вы зарегистрированы!
или Отмена
Яндекс.Метрика