Две трагедии советской кибернетики. Часть 4.

Недавно мне попались на глаза материалы с 9 Международной выставки "ChipExpo-2011", которая проходила в Москве в период с 1 по 3 ноября в Центральном выставочном комплексе "Экспоцентр". Там были экспонаты "МЦСТ" и "ИНЭУМ им. И.С.Брука", которые несколько добавили оптимизма в отношении нашей российской микроэлектроники. Хоронить её рано, некоторые её достижения я уже отмечал ранее. Имеющийся разрыв в технологиях постепенно сокращается. Более того, слова генерала Макарова (начальника Генштаба РФ) о том, что российский истребитель пятого поколения Т-50 будет обладать рядом преимуществ перед американским F-22 Raptor прежде всего за счёт высокого, "практически человеческого интеллекта", могут оказаться правдой. Как ни странно, но российская авионика на нашем истребителе может на порядок превосходить возможности американского конкурента. Прежде всего за счёт более производительных микропроцессоров отечественной разработки!

К этому выводу можно придти посмотрев на характеристики новейших разработок МЦСТ - наследника Института точной механики и вычислительной техники имени С.А.Лебедева. На выставке был представлен Эльбрус-2С+ - первый гибридный высокопроизводительный микропроцессор фирмы МЦСТ. Он содержит 2 ядра оригинальной архитектуры Эльбрус и 4 ядра цифровых сигнальных процессоров (DSP) от фирмы Элвис. Основная сфера применения процессора Эльбрус-2С+ - системы цифровой интеллектуальной обработки сигнала, такие как радары, анализаторы изображений и т.п. То есть это именно то, что нужно для авионики военного самолёта. Используемая технология - 90 нм, тактовая частота - 500 МГц. Кому-то из обычных пользователей ПК, привыкших уже измерять производительность процессоров в гигагерцах, такая частота может показаться невысокой, однако мегагерцы мегагерцам - рознь. Речь идёт о специализированных встраиваемых процессорах с модулями цифровой обработки сигналов. Там важны не только герцы, но и низкое потребление, возможность цифровой обработки аналоговых сигналов (DSP). Современным западным конкурентом для Эльбрус-2С+ можно назвать, например, новые процессоры от Texas Instruments C6A816x Integra™ DSP+ARM. Это более производительные в отношении частоты процессоры (1.5 ГГц):

"Процессоры C6A816x Integra DSP + ARM оснащены самыми высокопроизводительными в отрасли одноядерными DSP с поддержкой арифметики с плавающей и фиксированной запятой (производительность до 1,5 ГГц), а также включают самые быстродействующие в отрасли одноядерные ARM Cortex™-A8 с производительностью до 1,5 ГГц."

Однако Эльбрус-2С+ имеет 2 ядра Эльбрус и 4 ядра DSP, к тому же способных объединяться в сеть. Несмотря на меньшую частоту пиковая производительность нашего процессора - 20 GIPS/8 GFLOPS, в то время, как у конкурента - 10 GIPS/7,5 GFLOPS (GIPS - миллиарды целочисленных операций в секунду, GFLOPS - миллиарды операций с плавающей точкой в секунду). Это если верить заявлениям разработчиков. Поэтому в реальных приложениях российская новинка похоже имеет все шансы выиграть по конечной производительности системы. То есть это самый современный мировой уровень, возможно даже, что и повыше.

Что же касается возможностей авионики F-22, то там использованы далеко не самые современные достижения электроники. Раптор содержит две, "отказоустойчивые" бортовые ЭВМ, называемые CIP - Common Integrated Processor. Изначально в каждом "СИПе", содержащем 66 модулей, устанавливались древние (разработки конца 80-х - начала 90-х гг.), абсолютно "гражданские" по своему происхождению, 32-разрядные RISC-процессоры i960, правда, выполненные в "военной" корпусировке. За свою долгую жизнь, i960 тактировался частотами от 10 до 100 МГц и по официальным слухам, на "Хищнике" была установлена 90 или 100-мегагерцовая версия i960МХ, по производительности одиночного процессора примерно равная самому первому "Пентиуму" с той же тактовой частотой. В системе использован кластер из 35 таких процессоров. В итоге о суммарной производительности системы официально утверждается, что:

General purpose processing capacity of CIP is rated at more than 700 million instructions per second (Mips) with growth to 2,000 Mips; signal processing capacity greater than 20 billion operations per second (Bops) with expansion capability to 50 Bops.

Перевод: 

Общая мощность обработки CIP оценивается в более чем 700 миллионов инструкций в секунду (MIPS) с ростом до 2000 Mips; мощность цифровой обработки сигналов более 20 миллиардов операций в секунду (GIPS) с возможностью расширения до 50 GIPS.

Только один чип Эльбрус-2С+ имеет пиковую производительность 20 GIPS для ядер DSP и 2 GIPS для 2 ядер Эльбрус (для 64 разрядных чисел). То есть только одна микросхема заменит всю американскую систему с процессорным кластером из 35-ти процессоров на Рапторе. Это не результат какой-то странной ошибки американцев, просто разработка F-22 шла десяток лет и только за время разработки электроника морально устарела. Поэтому в 2004 году был запланирован её "апгрейд", замена i960 на более свежие PowerPC G5, современные даже по нынешним меркам процессоры. Один из лучших представителей этого семейства PowerPC 970fx (G5 в «терминологии» компьютеров Apple) c тактовой частотой до 2,5 ГГц имеет пиковую производительность до 10 GFLOPS, то есть в два раза ниже, чем у Эльбрус-2С+. И хотя эти американские процессоры имеют уже вполне приличную частоту (1,5-2,5 ГГц), их векторные операции (блоки AltiVec, некий упрощённый аналог DSP) далеко не на высоте. А это самое важное качество для обработки сигналов с радаров. Это при том, что о возможной модернизации авионики F-22 ходили лишь слухи, никаких официальных подтверждений нет до сих пор. Поэтому есть все основания думать, что её просто и не было, тем более, что выпуск F-22 прекращён. И, кстати говоря, более старая версия процессора PowerPC - 603E используется в российской авионике для гражданской авиации (интегрированный комплекс бортового оборудования ИКБО-95 для БЕ-200, Ил-96-300, Ту-214). Теперь появилась возможность и там использовать наши процессоры.

В общем, наши последние разработки американцев "уделали", хотя и в узкой области применения. Тут нет сомнения и в целях подобных разработок в интересах российского ВПК. Конечно, скептики тут же заявят, что производить-то их негде - ни Ангстрем, ни Микрон не имеют пока нужных технологий. Тем не менее, и тут есть сдвиги:

"Наблюдательный совет ВЭБа одобрил продолжение выплат в рамках кредитной линии «Ангстрем-Т» на 815 миллионов евро, которая была выделена зеленоградскому предприятию в 2008 году на строительство и оборудование фабрики чипов 130-110 нм. Представитель группы «Ангстрем» подтвердил «Ведомостям», что строительство фабрики может продолжиться уже в этом году."

Почему полвека назад было принято решение о копировании американских разработок вместо выбора из своих перспективных и успешных проектов - загадка. Загадка, хотя и при некоторых оправдательных мотивах - можно было "позаимствовать" программное обеспечение, а также внедрить некий стандарт в тот зоопарк, который представляла собой российская вычислительная техника. Именно большое количество выпускаемых программно несовместимых компьютеров было проблемой! То, что при копировании мы уже не могли лидировать, что при этом мы попадали в зависимость от доступа к иностранным разработкам - не учитывалось. И в этом важно заметить заинтересованность самих американцев - копирование их техники гарантировало им, что мы не убежим от них далеко вперёд. Это всё равно, что лидировать на узкой беговой дорожке, загораживая дорогу более сильному сопернику. Пыхтит себе сзади и ладно - к финишу американцы придут первыми. А то, что они знали о наших достижениях в электронике и придавали им большое значение - тоже факт истории, хотя и малоизвестный. И этот факт очень важен. Почему? Станет ясно чуть ниже.

Тут самое время вернуться к тому, с чего я начинал рассказ - с конференции SORUCOM-2011. Конференция называлась международной, хотя из иностранных докладчиков было всего два участника и была ещё русская аспирантка из американского университета. Доклад одного из иностранцев почти прямо отвечал на поставленный вопрос - "Что знали американцы?" Алекс Боханнек из "Компьютерного исторического музея" в Маунтэн-вью (Mountain View) исследовал тон и содержание статей в американской прессе при освещении советских достижений в области вычислительной техники. Говорилось мало, но интересно то, как менялся тон. От восхищения своим первым компьютером ENIAC и полного молчания о советских разработках до сенсации о том, что "Советские электронные мозги равны лучшим американским" (“Soviet Electronic Brain Equals Best in U.S.,Americans Find.”, The Times, 1955). Статья была посвящена достижениям Лебедева, его первой машине из линейки БЭСМ. После этого уже регулярно появлялись статьи, в основном на основе советских публикаций в "Правде" и "Известиях", где подчёркивалась роль советских достижений в вычислительное технике для экономического планирования и обороноспособности страны. С конца 60-х годов тон статей вдруг поменялся - отмечалось наличие разрыва в развитии и попытки Советского Союза догнать США, путём копирования IBM. А после этого речь шла только о промышленном шпионаже и нелегальном экспорте компьютеров в СССР.

Это то, что касалось обычной прессы. Но, наряду с этим, был целый журнал "Soviet Cybernetics Review" ("Обзор советской кибернетики"), выпускаемый корпорацией RAND. Эта компания имеет весьма тесное отношение ко всем теориям заговора, это стратегический и аналитический центр США, первая в мире "фабрика мысли". Создана группой генералов армии США "в целях охраны национальной безопасности страны". Журнал "Soviet Cybernetics Review" начал издаваться после того, как сотрудник RAND Уиллис Вар (Willis Ware) посетил Советский Союз в 1959 году в составе американской делегации. Это был не просто военный аналитик, а ведущий инженер корпорации, возглавлявший разработку компьютера Johnniac (да-да, RAND разрабатывала свои компьютеры), ранее он участвовал в разработке радарных систем, работал вместе со знаменитым Джоном фон Нейманом. Этот военный специалист сразу понял к чему ведут достижения СССР в области вычислительной техники - проблема создания ПРО была напрямую увязана с возможностями ЭВМ получать данные с РЛС и рассчитывать траектории баллистических ракет. Тут не ракета главная, а радар и вычислительный комплекс, управляющий ею. Советский Союз создал эту систему уже в 1961 году доказав это успешными испытаниями 4 марта и опередив в этом США почти на 40 лет (только 2 октября 1999 США провели первое испытание прототипа НПРО, в ходе которого над водами Тихого океана была сбита баллистическая ракета «Минитмен» с учебной боеголовкой).

Иначе говоря, соревнование сверхдержав в вычислительной технике, шедшее в самый разгар холодной войны, имело стратегический военный характер, и пристальное внимание военных аналитиков США к разработкам советских инженеров в области вычислительной техники было вовсе не праздным. После успешного испытания Советским Союзом системы противоракетной обороны в 1961 году беспокойство, возникшее в 1959 году после визита сотрудника RAND в СССР и получения данных о достижениях Советов в области скоростных вычислений, переросло практически в панику. Эффект появления новой оборонительной системы был едва ли меньше испытаний первой ядерной бомбы. Хотя эффективность новой оборонительной системы вызывала ещё большие вопросы, казалось, что Советский Союз близок к тому, чтобы получить возможность безнаказанной ядерной атаки на США! И всё благодаря инженерам вроде Лебедева! Проявлением этой паники был и "Карибский кризис" в 1962 году. Кризису предшествовало размещение Соединёнными Штатами в Турции ракет средней дальности «Юпитер», которые доставали до Москвы и основных промышленных центров. Это происходит в том же 1961 году, сразу после испытаний системы ПРО в СССР. Американцы уже паниковали, они лихорадочно искали вариант адекватного ответа и не находили его. Но СССР продолжил наступление - в качестве адекватной меры на Кубе были размещены советские ракеты средней дальности Р-12. В этот момент США ещё имели подавляющий перевес в ядерных вооружениях - ядерная триада Советского Союза насчитывала всего 405 стратегических ядерных боезарядов, в то время как потенциал США был как минимум в 15 раз больше - около 6000. Однако этот перевес мог в любой момент обесцениться с размещением в СССР национальной ПРО.

В мемуарах советских политиков не упоминается роли успешных испытаний ПРО в дальнейших событиях. Так известный дипломат, бывший посол СССР в США Георгий Корниенко сообщает об ультиматуме, который выдвинул Хрущёв в Вене в беседе с Кеннеди в 1961 году сразу после испытаний. Речь шла о Западном Берлине, который Хрущёв собирался отдать ГДР. Он знал, что в США были планы жёсткого военного ответа на попытку блокады города. Он предусматривал массированную ядерную атаку СССР. И Хрущёв рассчитывал, что после испытаний ПРО позиция США смягчиться. Этого не произошло, эффект был скорее обратный. И советский дипломат пишет:

"Мне неизвестно, был ли Хрущев в 1961 году в курсе данного и других конкретных вариантов военных планов. Но, исходя из информации, которой я располагал в ту пору и получил позже, я убежден, что Хрущев, заняв в Вене жесткую, ультимативную позицию по Берлину и фактически грозя войной, по существу блефовал. А столкнувшись уже там с твердой решимостью Кеннеди не отступать и увидев подтверждение тому в последующих шагах президента по подготовке к возможной пробе сил, Хрущев стал думать над таким выходом из создавшегося положения, который, пусть при минимальных результатах, не означал бы вместе с тем большой «потери лица»."

А тогда, в 1972 году, договор по ПРО сохранил только зонтик ПРО над Москвой. Договор ОСВ-1 фиксировал тот уровень ядерных вооружений, который был достигнут на тот момент, когда СССР разворачивал по 200 новых пусковых установок в год стремительно сокращая разрыв по зарядам и носителям. Это то, что касается ракет и это были односторонние уступки. Советская Лунная программа также была закрыта в 1972 году и это тоже было политическим решением. А в области вычислительной техники, которая была важнейшим элементом системы ПРО? Нельзя же подписать договор, запрещающий её развитие? Или всё-таки можно? Конечно, официально такой договор подписать было невозможно, слишком глупо бы он выглядел и слишком компрометировал бы обе стороны - одну как отстающую в развитии, другую - как делающую односторонние уступки под угрозой немедленного нападения. Но существуют другие методы. Методы "народной" дипломатии. И вот их проявление можно было определить уже по другим докладам конференции SORUCOM.

Доклад Ксении Татарченко из Принстонского университета имеет в русской транскрипции вполне невинное название - "Информатика от Силиконовой Долины до Золотой Долины: Андрей Ершов и Джон Маккарти". Однако в англоязычном варианте название звучит гораздо более интригующе - "Double Loyalties in Counterpoint: Computer Science from Silicon Valley to Golden Valey" ("Двойная лояльность в противостоянии: информатика от Силиконовой Долины до Золотой Долины"). Докладчица сочла, что оригинальное название её исследования прозвучит слишком провоцирующе для наших слушателей. Речь, понятное дело, идёт о международных контактах академика Андрея Ершова, советского теоретика программирования, который работал в обсуждаемое время заведующим отделом программирования Вычислительного Центра новосибирского академгородка. Он уже упоминался, как участник того Совещания, которое поставило точку в истории оригинальных разработок компьютеров в СССР. Академик был из числа немногих советских учёных, которых пускали за границу. Советские органы безопасности сочли, что теоретическое программирование очень далеко от военных секретов. А напрасно. Эффективная работа системы ПРО зависела, в том числе, и от эффективной работы программ на управляющих компьютерах. С другой стороны программисты знают архитектуру ЭВМ для которой пишут программы. А в эпоху соревнования в вычислительных мощностях архитектура имеет важнейшее значение. И хотя гражданские ЭВМ уже тогда не слишком секретили, советские новинки могли интересовать потенциального противника.

В докладе Татарченко описывается знакомство и длительная дружба двух учёных - Андрея Ершова и Джона Маккарти, которая началась со знакомства на международной конференции в 1958 году в Англии. В архиве Ершова даже есть листочек с памяткой об обмене работами, где имя Маккарти было правильно написано лишь с третьей попытки. Маккарти - известный учёный в области программирования и искусственного интеллекта, автор языка логического программирования ЛИСП. Умер совсем недавно - 24 октября 2011 года. Идея языка ЛИСП, по официальной истории, ему пришла как раз в том же 1958 году, а сам язык получил описание уже в 1960 году. Первые области применения языка Лисп были связаны с символьной обработкой данных и процессами принятия решений. Он, наряду с языком Ada, прошёл процесс фундаментальной стандартизации для использования в военном деле и промышленности, в результате чего появился стандарт Common Lisp. И надо заметить, что на том симпозиуме, где произошло знакомство, Ершов представлял результаты своей работы "Программирующая программа для БЭСМ", а "программирующая программа" на языке того времени означала "транслятор" - переводчик с языка высокого уровня в машинный, исполняемый код. Насколько повлияли на американца идеи русского программиста сказать сложно, но вряд ли дружба двух учёных была основана лишь на личном обаянии. Профессиональные интересы тут были гораздо более важны и переписка учёных с обменом идеями и технической информации занимает целые тома архива Ершова. Язык Альфа, который создал Ершов на основе АЛГОЛа, имеет мало общего с ЛИСПом, но "работы по системе «Альфа» внесли крупный вклад в методологию оптимизирующей трансляции" и послужили основой для многих трансляторов.

Вообще же, большую заботу по привлечению Ершова в "мировое научное сообщество" проявил другой американский учёный - Алан Перлис, автор языка АЛГОЛ. Именно этот язык Ершов взял за основу языка Альфа, который позднее был признан за его расширение. И в этих научных контактах Ершова с заграничными коллегами трудно найти какой-то компромат, что не удивительно - его архивы просматривал очевидно не только я, но и соответствующие органы во времена, когда этому придавали серьёзное значение. Но нужно понимать и то, что во времена холодной войны ко всем "выездным" учёным приковывалось внимание спецслужб не только провожающей, но встречающей стороны. И если советским спецслужбам удавалось завербовать американских учёных (двое из них - А.Сарант и Д. Барр даже стали одними из основателей советской микроэлектроники! В России они известны под именами Филиппа Георгиевича Староса и Иозефа Вениаминовича Берга.), то можно предполагать соответствующие попытки и с другой стороны.

То, что Маккарти к 1971 году побывал в СССР уже 7 раз можно объяснить и чисто научным интересом, и даже дружбой с Ершовым, но можно предполагать и иные, дополнительные мотивы - Маккарти был консультантом IBM. Интересно отметить визит в Академгородок и беседу Ершова с профессором Д. Хейсом из корпорации РЭНД, состоявшуюся 28 апреля 1967 года. Вопрос лоббирования американской техники мог проходить и не путём явной вербовки агента, а путём "привлечения интереса" - некоторыми рекламными трюками. Так, во время командировки в Англию в 1969 году Ершов посещает компанию Интернейшенл Компьютер Лимитед (ICL), где "имел беседу по вопросам разработки математического обеспечения для серии ЭВМ Система 4", про которую я уже упоминал в предыдущей части. Если уж программиста заинтересовали написанием программ для конкретной машины, то, полагаю, что он автоматически становится и сторонником данной архитектуры. Просто потому, что в дальнейшем программисту с ней работать становится привычнее. В отчёте о командировке Ершов чётко пишет:

Сотрудничество с компанией ИКЛ (ICL) по вопросам математического обеспечения Системы 4 ускорит внедрение покупаемых моделей этой марки, а также поможет решить ряд важных для нас проблем разработки матобеспечения Единой системы ЭВМ 3-го поколения. Поэтому в связи с предстоящим 17 февраля с.г. приездом в Москву г-на Лэнда целесообразно организовать его встречи с руководящими работниками и ведущими учёными-программистами, чтобы конструктивно рассмотреть возможности как для непосредственного сотрудничества, в частности разработки варианитов матобеспечения на основе русского алфавита, так и по осторожному рассмотрению вопросов перспективных работ (языка типа ПЛ/I и АЛГОЛ 68, многопроцессорные операционные системы, разделение времени и т.п.)