Исаак Семенович Брук Родоначальник отечественных малых вычислительных и управляющих машин
Исаак Семенович Брук
Родоначальник отечественных малых вычислительных и управляющих машин
И. С. Брук был инициатором не только разработок, но и применения ЭВМ в экономике и управлении, и уже в 1958 году он сформулировал важнейшее направление — создание управляющих машин, откуда и получил название организованный им институт.
В. Ф. Дорфман
Исаак Семенович Брук
Исаак Семенович Брук так же, как и Сергей Алексеевич Лебедев, стоял у истоков отечественной вычислительной техники. Если Лебедев является отцом отечественных мэйнфреймов, то Брук создавал новую "нишу" в вычислительной технике — малые и управляющие машины.
Как пишет Б. Н. Малиновский, "схожесть биографий этих двух замечательных ученых поразительна.
Оба родились в один год, учились в одном институте, "становились на ноги" как ученые в одной научной организации, оба занимались вопросами энергетики, от нее шли к вычислительной технике, оба стали руководителями ведущих научных школ в области цифровых вычислительных машин".
Интересно, что в цифровую технику Брук пришел, занимаясь разработкой аналоговых машин, — в 1939 году под его руководством был создан дифференциальный анализатор, подобный анализатору Ванневара Буша.
А в 1948 году он вместе с Б. И. Рамеевым разрабатывает проект цифровой электронной вычислительной машины, и в декабре того же года они получают первое в СССР авторское свидетельство об изобретении цифровой машины. Но, увы, этот проект остался нереализованным. В дальнейшем под руководством Брука были созданы малые цифровые вычислительные машины М-1, М-2, М-3, М-4 и др.
Как вспоминает В. Ф. Дорфман, работавший в бруковском институте с 1961 года, "И. С. Брук по своим личным качествам не был прирожденным Главным конструктором, но прирожденным создателем машин он, безусловно, был и этим своим ярким горением привлекал созвучно одаренных людей со всех концов страны. Н. Я. Матюхин, Г. П. Лопато, М. А. Карцев и многие-многие другие, наиболее яркие и самобытные советские разработчики ЭВМ, а также видные специалисты во многих других областях, прямо или косвенно связанные с вычислительной техникой (вплоть до экономики) — трудно перечислить всех".
Он родился 8 ноября 1902 года в Минске в бедной семье служащего табачной фабрики. В 1920 году окончил реальное училище, а в 1925 году — электротехнический факультет МВТУ им. Н. Э. Баумана в Москве. Еще будучи студентом включился в научную деятельность — его дипломная работа была посвящена новым способам регулирования асинхронных двигателей. По окончании МВТУ его направили во Всесоюзный электротехнический институт, где он получил большой практический опыт, участвуя в разработке новой серии асинхронных двигателей.
"Способности и интерес к технике он унаследовал от отца, — вспоминает его сестра, Мирра Семеновна Брук. — Учась в Минском реальном училище, он особенно увлекался точными науками — математикой, физикой, техникой. В учебных лабораториях ему иногда отдавали отработанные старые приборы. На заводе "Энергия", куда стал приходить Исаак, мастера, видя исключительную любознательность мальчика к технике, объясняли ему устройство машин и станков, отдавали некоторые старые детали.
Брат много читал, любил произведения Жюля Верна, Джека Лондона, Фенимора Купера. Увлекался астрономией и мне дал читать "Стеллу" Фламариона. Он хорошо рисовал, собирал репродукции картин. Из моего репертуара (я училась в музыкальной школе) любил слушать сочинения Бетховена, Чайковского, Грига".
В 1930 году Брук переехал в Харьков, где на одном из заводов под его руководством были разработаны и построены несколько электрических машин новой конструкции, в том числе взрывобезопасные асинхронные двигатели. В 1935 году он возвратился в Москву и поступил на работу в Энергетический институт АН СССР (ЭНИН). В организованной им лаборатории электросистем он развертывает исследования по расчету режимов мощных энергосистем. Для моделирования сложных электросетей в лаборатории создается расчетный стол переменного тока — своеобразное специализированное вычислительное устройство. За эти работы в мае 1936 года Бруку была присвоена ученая степень кандидата наук, а в октябре того же года он защитил докторскую диссертация на тему "Продольная компенсация линий электропередач".
В конце 30-х годов XX века Брук занялся созданием механического дифференциального анализатора для решения систем дифференциальных уравнений до 6-го порядка включительно. Анализатор занимал площадь 60 кв. м, и одних только зубчатых колес в нем было более тысячи. После завершения работы над дифференциальным анализатором Брук был избран членом-корреспондентом Академии наук.
В годы войны, продолжая исследования в области энергетики, И. С. Брук работал над системами управления зенитным огнем, изобрел синхронизатор авиационной пушки, позволяющей стрелять через вращающийся пропеллер самолета. В первые послевоенные годы под его руководством велись исследования по статической устойчивости энергосистем, разрабатывалась аппаратура регулирования частоты и активной мощности для крупнейших электростанций страны. Продолжались работы по аналоговым вычислительным машинам. В конце 40-х годов, заинтересовавшись зарубежными публикациями о цифровых вычислительных машинах, Брук становится активным участником научного семинара при Президиуме АН СССР, обсуждавшего вопросы автоматизации вычислений. В 1947 году на семинаре был поднят вопрос о создании специального института вычислительной техники. Благодаря активной поддержке президента Академии С. И. Вавилова в июле 1948 года был создан Институт точной механики и вычислительной техники. Исполняющим обязанности директора был назначен Бруевич. Казалось бы, Брук со своей лабораторией, как пионер вычислительной техники, должен был войти в состав нового института. К этому времени в его распоряжении уже был проект цифровой ЭВМ, составленный им и Рамеевым, ими же были разработаны "Проектные соображения по организации лаборатории при Институте точной механики и вычислительной техники для разработки электронной цифровой вычислительной машины". Но этого не случилось.
В 1949 году Рамеева призвали в армию. Брук лишился единственного исполнителя. Составленный проект цифровой электронной ЭВМ так и остался на бумаге. Тем не менее честолюбивая эмоциональная натура Брука, безусловно, подогревалась сведениями о начале работ по созданию ЭВМ в ИТМ и ВТ АН СССР, которые развернулись с приходом в институт М. А. Лаврентьева, а затем С. А. Лебедева, и в СКБ-245, где появился Рамеев.
В январе 1950 года И. С. Брук обратился в отдел кадров Московского энергетического института с просьбой направить к нему способных молодых специалистов, оканчивающих радиотехнический факультет. В марте 1950 года отдел кадров МЭИ направил к нему в лабораторию Николая Яковлевича Матюхина, получившего диплом с отличием за блестящую учебу и участие в научных исследованиях еще на студенческой скамье, но не прошедшего кадровую комиссию при поступлении в аспирантуру.
О том, сколь удачным для лаборатории было такое пополнение в единственном лице, говорит тот факт, что уже в апреле, т. е. всего через два месяца И. С. Брук, уверовавший в талант нового помощника, оформляет постановление Президиума АН СССР о создании цифровой вычислительной машины.
Вот как описывает в своей книге Б. Н. Малиновский эти события полувековой давности: "Вначале молодой специалист в области радиотехники не представлял, что такое ЭВМ. Ему не сразу стало понятным первое задание руководителя — спроектировать важный узел ЭВМ, дешифратор, да еще безламповый. Исаак Семенович сам подобрал для него необходимую литературу, многократно беседовал с приглянувшимся ему новичком, подробно рассказал о принципах работы ЭВМ, двоичной системе счисления, численных методах вычислений. Он же подбросил ему очень важную идею — использовать для построения логических элементов вместо электронных ламп поступившие по репарациям немецкие купроксные выпрямители. Сейчас, когда нет ни Брука, ни его любимого "ученика", вряд ли кто-нибудь может сказать, каким образом проводилась ими последующая разработка структуры и архитектуры ЭВМ М-1. Можно лишь утверждать, со слов остальных участников создания машины, что Н. Я. Матюхин фактически был главным конструктором М-1, формально не являясь таковым, а И. С. Брук в полной мере выполнил роль научного руководителя разработки.
Меньше чем через полтора года М-1 заработала! А ведь ее созданием занимались всего девять сотрудников лаборатории, не имевших ученых степеней (за исключением И. С. Брука). Если вспомнить условия, в которых они трудились, то это можно оценить как замечательный творческий порыв молодого коллектива. У разработчиков М-1 сохранился отчет "Автоматическая вычислительная машина М-1", утвержденный директором Энергетического института АН СССР академиком Г. М. Кржижановским 15 декабря 1951 года".
ЭВМ М-1
В 1982 году, выступая перед коллективом Института вычислительных комплексов, его директор М. А. Карцев, который в начале 50-х годов был ведущим разработчиком ЭВМ в бруковской лаборатории, поделился воспоминаниями о создании вычислительной машины М-1: "В 1950 году в лабораторию электросистем Энергетического института АН СССР им. Г. М. Кржижановского, которую возглавлял в то время член-корреспондент АН СССР Исаак Семенович Брук, начали собираться первые молодые люди для того, чтобы поднимать советскую вычислительную технику. Первым дипломированным специалистом среди нас был Николай Яковлевич Матюхин — ныне член-корреспондент Академии наук СССР, а тогда молодой специалист, окончивший Московский энергетический институт весной 1950 года. Ему помогали несколько дипломников из МЭИ. А я, инженер- недоучка, студент пятого курса МЭИ, поступил по совместительству. После демобилизации пришел к нам в качестве молодого специалиста окончивший техникум Рене Павлович Шид- ловский, ныне заместитель главного конструктора, начальник одного из ведущих отделов института, лауреат Государственной премии СССР. Всего нас было человек десять. Никто из нас до прихода в лабораторию электросистем ЭНИНа не только не был специалистом по вычислительной технике, но даже не знал, что может существовать электронная вычислительная машина и что такое вообще возможно. Такими-то силами мы начали делать одну из первых советских вычислительных машин — М-1. В начале 1950 года среди имущества, привезенного с трофейного склада, была обнаружена странная деталь (не могу сказать точно, кем была сделана эта находка, может быть, Бруком, может быть, Матюхиным, может быть, Рамеевым, который ранее работал у нас). Ее назначения и происхождения долго никто не мог понять, пока не сообразили, что это — миниатюрный купроксный выпрямитель. Эта деталь была по достоинству оценена, и М-1 стала первой в мире ЭВМ, в которой все логические схемы были сделаны на полупроводниках.
Летом 1951 года, примерно одновременно с машиной МЭСМ, заработала и машина М-1 (Карцев имеет в виду, что ЭВМ М-1 стала выполнять в полуавтоматическом режиме основные арифметические операции). Комплексная отладка машины завершилась к концу года. Со слов разработчиков, эксплуатация М-1 началась в январе 1952 года. Первые задачи, которые решались на ЭВМ М-1, ставились академиком Сергеем Львовичем Соболевым, который в то время был заместителем по научной работе у академика Курчатова. На это чудо техники, которое давало 15–20 не тысяч, не миллионов, а 15–20 операций в секунду над 23-разрядными числами и имело память емкостью в 256 слов, приезжали смотреть и президент Академии наук СССР А. Н. Несмеянов и многие видные советские ученые и государственные деятели".
В апреле 1952 года лаборатория Брука приступила к созданию более совершенной цифровой вычислительной машины М-2. Коллектив разработчиков возглавил М. А. Карцев. Из упомянутого выше выступления Карцева (1982 год): "Весной 1952 года (я как раз успел к этому времени получить диплом) Брук выделил мне группу в составе 7 человек и поручил спроектировать и построить вычислительную машину. То, как мы это делали тогда, мне сейчас трудно себе представить. Мы разрабатывали техническую документацию, вели производство на опытном заводе Института горючих ископаемых Академии наук, в опытном производстве ОКБ МЭИ, на заводе медаппаратуры на "Соколе" (и еще примерно в десятке организаций) собирали и налаживали машину. Начали мы работы весной 1952 года, а к 10 октября 1952 года, к открытию XIX съезда КПСС, были включены первые две стойки — устройство управления и арифметическое устройство, к 7 ноября был включен шкаф питания и магнитный барабан, к 5 декабря, ко Дню Конституции СССР, был включен последний шкаф машины — шкаф электронной памяти. И уже в январе 1953 года машина работала с магнитным барабаном, а к лету того же года и с электронной памятью.
Машина М-2, вообще говоря, осталась в единственном экземпляре, ее попробовали повторить в Китае, но сведений о том, что она там заработала, у нас не было. Но это была машина серьезная. На ней велись очень большие и очень важные расчеты. Собственно говоря, в течение нескольких лет в Советском Союзе было две работающих машины: наша М-2 и машина БЭСМ Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. Большие расчеты вел Сергей Львович Соболев для Курчатова. Считались задачи для фирмы Акселя Ивановича Берга. Нам были поручены (специальным распоряжением правительства) расчеты прочности плотин строившихся тогда Куйбышевской и Волжской гидроэлектростанций. Эти расчеты вел Институт механики Академии наук. Считали на нашей машине свои задачи М. А. Михеев (Институт теоретической и экспериментальной физики А. И. Алиханова, тогда он назывался Теплотехнической лабораторией Академии наук) и многие-многие другие".
Вычислительная машина М-2
Машина М-2 не была запущена в серию, несмотря на ее превосходные характеристики и отличное конструктивное исполнение. Время подтвердило ее высокие качества: в Энергетическом институте АН СССР она бессменно проработала 15 лет, обеспечив решение множества задач в различных областях науки и техники. В отличие от малой ЭВМ М-1, машина М-2 имела ту же производительность, что и ЭВМ "Стрела" (2000 операций в секунду) и БЭСМ в первый период эксплуатации.
Когда М-2 еще находилась на стадии отладки, в лаборатории Брука началось проектирование малой электронной вычислительной машины М-3. Главным конструктором был назначен Н. Я. Матюхин.
Как и предыдущие машины М-1 и М-2, машина М-3 также осталась бы в единственном экземпляре, если бы не проявил к ней заинтересованность директор ВНИИЭМа — А. Г. Иосифьян. На завершающем этапе разработки была создана совместная группа: Матюхин и Белынский (лаборатория Брука), Коган, Долкарт и Лопато (ВНИИЭМ). В 1956 году первый образец М-3 был предъявлен Государственной комиссии.
На торжественном заседании, посвященном 90-летию И. С. Брука, Б. М. Коган рассказал о судьбе машины М-3: "Поскольку работа по созданию ЭВМ М-3 была инициативной и не входила в какие-либо планы, Государственная комиссия во главе с академиком Н. Г. Бруевичем с участием М. Р. Шуры-Буры проявила характер и не хотела принимать машину: мол, родилась незаконно. Но все же приняли. И два года не удавалось по-государственному решить вопрос — запустить ее в серийное производство. В это время организовался Ереванский институт математических машин, и по нашей документации на ЭВМ М-3 этот институт построил свои первые ЭВМ. В те же годы построили завод в Минске, но оказалось, что делать ему нечего. Минчане узнали, что есть машина у Иосифьяна, которую никто не соглашается поставить на серию. И только тогда было принято решение передать документацию на М-3 из ВНИИЭМ на этот завод. Так работа по созданию ЭВМ М-3 стала основой для развития математического машиностроения в Ереване и Минске.
Хочу также отметить, что и в Китае и в Венгрии по нашей документации были построены первые машины. Во ВНИИЭМ эти работы явились толчком к дальнейшему интенсивному развитию комплекса крупномасштабных исследований и конструкторских работ, связанных с созданием управляющих вычислительных машин и систем".
В 1956 году И. С. Брук выступил с докладом на сессии Академии наук СССР по автоматизации, где изложил главные направления промышленного применения ЭВМ. В 1958 году под его руководством была разработана проблемная записка "Разработка теории, принципов построения и применения специализированных вычислительных и управляющих машин".
Проблемная записка И. С. Брука явилась толчком к организации в стране ряда научно-исследовательских и конструкторских бюро по управляющим машинам и системам.
На базе лаборатории электросистем ЭНИНа в 1956 году была создана Лаборатория управляющих машин и систем (ЛУМС) АН СССР, а в 1958 году — Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) АН СССР, первым директором которого стал И. С. Брук. В это же время Брук был утвержден Президиумом АН СССР научным руководителем по проблеме "Разработка теории, принципов построения и применения управляющих машин".
В ИНЭУМ АН СССР под руководством Брука были созданы управляющие машины: М-4 (1957–1960) для решения специальных задач в системах Радиотехнического института АН СССР (главный конструктор — М. А. Карцев); М-5 (1959–1960) — для решения экономических задач, планирования и управления народным хозяйством (главный конструктор — В. В. Белынский); М-7-200 и М-7-800 (1966–1969) — для задач управления мощными энергоблоками (Конаковская ГРЭС, Славянская ГРЭС) и технологическими процессами (главный конструктор — Н. Н. Ленов).
Будучи директором института, И. С. Брук уделял" много внимания нуждам растущего института, созданию здорового работоспособного коллектива, воспитанию высокой научной требовательности у своих учеников. Выйдя на пенсию в 1964 году, Исаак Семенович оставался научным консультантом и руководителем научно-технического совета ИНЭУМ.
О некоторых чертах его характера вспоминает В. Ф. Дорфман: "Брук, как и Бэббидж, был неуживчив, едок и язвителен и умел одним словом дать уничтожающую характеристику явлению. Например, когда я почему-то стал оправдывать руководителей, стремящихся к ведению нескольких параллельных тем ради запаса прочности, Брук заметил коротко: "Понимаю, многоножки". Подобные и более сильные образы "стреляли" из него, как искры в поле высокого напряжения, эти разряды, кажется, чувствовались уже вблизи его кабинета, и если биополя действительно существуют, Брук был их сильнейшим генератором.
Брука сильно раздражала жизненная и административная суета, и если для Бэббиджа главным раздражителем были уличные музыканты, то Брука порой выводил из себя острый запах духов, которыми без чувства меры пользовались некоторые сотрудницы. Из запахов он больше всего любил "аромат" машинного масла и редкий день обходил стороной механическую мастерскую".
За последние пять лет жизни он получил 16 авторских свидетельств, а всего в списке публикаций — более 100 научных работу 50 изобретений.
Он умер 6 октября 1974 года, через три месяца после кончины С. А. Лебедева.