Уникальная и забытая: рождение советской ПРО. Чехия вступает в игру

Инженер Свобода

Он родился в Праге в 1907 году и пережил Первую мировую войну. Скитался по Европе, спасаясь от нацистов. Вернулся в Чехословакию, уже советскую. И в итоге вынужден был бежать еще раз, спасаясь уже от коммунизма.

С детства Свобода увлекался техникой и поступил в знаменитый Чешский технический университет в Праге (Česke vysoke učeni technicke v Praze, ČVUT) (точнее – в механико-электротехнический колледж при нем). Чешский политех, вообще, известен тем, что там всегда с большим уважением относились к всевозможным инновациям. Именно там в 1964 году была открыта кафедра компьютерных наук – одна из старейших в Европе и мире. Первого сентября 1964 года в расписании появилась новая дисциплина – «техническая кибернетика», фактически – проектирование ЭВМ (впервые среди стран Варшавского договора).

В дальнейшем кафедра разрабатывала системы программирования и компиляторы на языках алгол-60 и фортран. Многие из них были впервые в Восточной Европе и СССР реализованы именно там и стали эталонными. К 1974 году на кафедре был установлен чехословацкий мэйнфрейм Tesla 200 (фирма Tesla, названная не в честь знаменитого безумного электроинженера, а как акроним от technika slaboprouda – низковольтные технологии, была одной из самых известных в Восточной Европе и, кроме мэйнфреймов, выпускала огромное количество техники: от микропроцессоров – клонов Intel, до ПК).

К 1989 году на кафедре уже было 72 сотрудника, которые проводили 29 аккредитованных курсов по темам: компиляторы и языки программирования; искусственный интеллект; компьютерная графика; компьютерные сети; автоматизация схемотехники и др., что вполне соответствовало лучшим мировым стандартам.

Вообще, компьютерное образование в ЧССР на порядки превышало по качеству советское. Например, уже в 1962 году в Чехословакии появились курсы для учащихся средних школ по программированию (у нас такое возникло только в середине 80-х). А годом позже параллельно появились однолетние курсы для уже закончивших школу.

Однако до этого в 1931 году (когда Свобода закончил колледж) было еще далеко, хотя передовые разработки в нем уже велись. Что позволило ему продолжить обучение в Англии и вернуться на родину и работать в области рентгеновской спектроскопии и рентгеновской астрономии.

С приближением войны Свобода решил применить свои знания для разработки зенитных прицелов, которые могли бы корректировать огонь орудия автоматически, в чем и преуспел. Однако мировое сообщество решило умилостивить Гитлера, позволив ему оккупировать Чехословакию. И в 1939 году инженер бежал во Францию, не желая, чтобы его разработки достались нацистам.

Как мы знаем, Гитлеру Чехословакии оказалось мало. И Франция стала следующей, пав уже через год. В это время в Париже Свобода работал над набросками своего баллистического вычислителя вместе с другом, физиком Владимиром Вандом (Vladimir Vand), тоже чешским беглецом. Вместе они закончили разработку первого аналогового компьютера ПВО.

Вермахт неуклонно наступал, и друзьям пришлось бежать дальше. Регулярный транспорт уже не ходил, они ехали на велосипедах, стараясь опередить наступление немцев. По пути скончался один из двух сыновей Свободы, которых его жена Милуна родила в Париже. Проехав несколько сотен миль по охваченной войной Франции, они достигли Марселя, откуда их должны были эвакуировать на британском эсминце. Этот план провалился из-за недопонимания между британскими и французскими властями, обеспечивающими эвакуацию.

И Свободе пришлось провести несколько месяцев в порту, скрываясь от агентов гестапо и пытаясь найти способ бежать. В конце концов, Ванду удалось добраться до Англии. А Милуна с ребенком добилась переезда в США через Лиссабон с помощью американской благотворительной организации.

К несчастью, капитан корабля для экономии места (беженцев были тысячи) выбросил личные вещи пассажиров, в том числе велосипед Свободы, куда он спрятал от немцев чертежи своего вычислителя. Сам Свобода добрался до США через Касабланку с помощью менеджера местного магазина чешской обувной фабрики Bata.

После года испытаний и невзгод несчастный инженер наконец прибыл в Нью-Йорк, где, воссоединившись с семьей, в 1941 году устроился на работу в Радиационную лабораторию в MIT. Там он довел до ума свою систему управления огнем, которая превратилась в компьютер ПВО для флота Mark 56, значительно уменьшивший количество урона от японских самолетов на заключительном этапе войны.

За свои разработки он получил награду – Naval Ordnance Development Award. В Бостоне он работал и общался практически со всеми пионерами компьютерной техники – великим Джоном фон Нейманом, Ванневаром Бушем и Клодом Шенноном.


Свобода был, однако, огорчен работой на военных. Он хотел заняться чем-то более мирным и проектировать обычные компьютеры.

Поэтому после войны он вернулся в Прагу в 1946 году, надеясь приступить к чтению лекций и к исследованиям в родном CTU. К сожалению, на родине его ждал весьма прохладный прием. Профессора советской Чехии чувствовали в нем опасного конкурента.

Дальнейшие интриги и борьба очень напоминала то, что происходило с лучшими конструкторами в СССР. Первым делом Свобода опубликовал свою монографию «Computing Mechanisms and Linkages», основанную на его работе в MIT. Это была первая в мире книга, целиком посвященная архитектуре вычислителей. Позднее она стала классической. И была переведена на английский, китайский, русский и многие другие языки.

Однако, когда Свобода предложил свой труд, как диссертацию для получения звания доцента, ему было отказано, с комментарием «этого недостаточно». Вместо Свободы кафедру математики возглавил член коммунистической партии Вацлав Плескот (Václav Pleskot).


Свобода нашел поддержку у Вацлава Грушки (Václav Hruška), автора сборника по численной математике. И смог с его помощью в 1947 году вместе Зденеком Трнка (Zdeněk Trnka) получить грант от Администрации помощи и восстановления Объединённых Наций (United Nations Relief and Rehabilitation Administration, U.N.R.R.A.).

Эта организация-грантодатель была создана в 1943 году для оказания помощи в районах, освобожденных от держав «оси». Суммарно порядка 4 млрд долларов было потрачено на снабжение продовольствием и медикаментами, восстановление коммунальных услуг, сельского хозяйства и промышленности Китая, Восточной Европы и СССР.

Этот грант позволил Свободе уехать на год на Запад и изучать передовые методы проектирования ЭВМ. Там он тесно общался с Аланом Тьюрингом, Говардом Эйкеном, Морисом Уилксом и другими легендарными основателями компьютерных наук.

Вернувшись в 1948 году, он начал читать лекции «Машины обработки информации» на электротехническом факультете CTU просто для всех желающих его послушать, вне учебного плана. Чтобы не умереть с голоду, он устроился в пражский филиал известной оружейной компании Zbrojovka Brno, который производил перфокарты. На этом месте он организовал лабораторию и разработал серию прототипов электромеханических вычислителей от настольного калькулятора на электромагнитных реле до продвинутого табулятора с памятью команд и констант.

Младшими моделями фирма не заинтересовалась. Но к 1955 году (к тому времени переименованная в Aritma) стала выпускать релейный компьютер его конструкции под обозначением Т-50. За эту работу Свобода был удостоен Государственной премии имени Клемента Готвальда ЧССР в 1953 году. И она осталась единственной его прижизненной чешской наградой.


– писал его коллега Вацлав Черны (Václav Černý).

В 1950 году на бедственное положение Свободы обратил внимание профессор Эдуард Чех (Eduard Čech), директор недавно созданного Центрального института математических исследований и предложил ему трудоустройство. Так, Свобода смог приступить к разработке своего первого компьютера – SAPO, об особенностях которого мы поговорим чуть ниже.

VUMS

Однако на новом месте у него появились недоброжелатели из чешской компартии. Бывший одноклассник Ярослав Кожешник (Jaroslav Kožesnik), став директором Института теории информации и автоматизации АН ЧССР, считал его неприятным конкурентом, в основном благодаря премии, которую Свобода получил ранее. Кожешник всячески пытался надавить на него по партийной линии и уничтожить с помощью коммунистических чиновников.

Но Свобода хотел избежать прямой конфронтации. Он добился того, что его организация была передана из Академии под крыло Министерства общего машиностроения как Научно-исследовательский институт математических машин (VUMS). Начинавшийся с трех ученых – Свободы, Черны и Марека и двух их учеников – к 1964 году VUMS превратился в один из передовых центров информатики в Европе, который включал уже более 30 докторов наук и 900 сотрудников, издавал свой журнал, проводил международные конференции и разрабатывал ЭВМ мирового уровня.

Работу в VUMS Свобода начал с постройки специальной релейной машины М 1 – по просьбе Института физики в Праге, завершив ее к 1952 году.

М 1 использовала первый в мире конвейерный блок, который придумал Свобода, реализованный на реле (!), предназначенный для вычисления одного громоздкого выражения математической физики. Причем конструкция была уникальна тем, что все выражение вычислялось, благодаря совмещению операций, за один такт переключения.

Однако релейные машины имели множество недостатков (а достать лампы в разграбленной нацистами Чехии было почти нереально в то время), в частности – низкую надежность и постоянные ошибочные срабатывания. В итоге Свобода решил в своем следующем проекте обойти эту проблему, впервые в мире разработав уникальную архитектуру отказоустойчивой ЭВМ (позже эти принципы массово использовались в советских военных машинах).

SAPO

Свобода первый предположил, что машина может быть в состоянии с помощью специальной схемотехники не только выполнять расчеты, но и контролировать свое состояние и автоматически корректировать ошибки, возникающие из-за отказа компонентов. В итоге компьютер SAPO (от чешск. samočinny počitač – «автоматический вычислитель») был собран на убогой элементной базе, только и доступной тогда чехам. Но его архитектура была очень продвинутой по сравнению с западными разработками.

Машина имела 3 независимых АЛУ, работавших параллельно (также впервые в мире), три магнитных барабана для записи результатов с контролем четности для проверки операций чтения из памяти и два независимых мажоритарных блока, собранные так же на реле, проверяющие идентичность выполнения всех операций.

Если один из блоков выдавал результат, отличный от работы прочих, происходило голосование и принимался результат работы двух других блоков, а неисправный детектировался и заменялся без потери данных. Оператор получал уведомление о критической ошибке лишь при несовпадении всех трех независимо полученных результатов. Причем машина могла быть перезапущена всего одной инструкцией, не теряя предыдущие шаги вычислений.

SAPO состоял из 7000 реле, 380 ламп и 150 диодов и имел весьма продвинутую схему программирования с многоадресными командами.

Позже, после второй эмиграции в США, Свобода привез с собой знания о создании такого класса машин – в 1960-е эта задача стала сверхактуальной, надежные компьютеры потребовались военным для управления системами ПРО, для контроля особо опасных объектов, таких как атомные электростанции, для проекта «Аполлон» и космической гонки.

По такому принципу был разработан JSTAR – компьютер «Вояджера», бортовой компьютер ракеты Saturn V, процессор CADC истребителя F-14 и многие другие ЭВМ. Разработками отказоустойчивых систем активно занимались IBM, Sperry UNIVAC и General Electric.


Проектирование SAPO было начато 1950 году и завершено в 1951-м.

Но из-за плачевного финансового положения Чехословакии после войны, фактическую реализацию удалось осуществить лишь через несколько лет. Он был введён в эксплуатацию в конце 1957 году (вообще, война сказалась на Чехословакии едва ли не хуже, чем на СССР – до 1940 она входила в 10 наиболее промышленно развитых стран в мире, после 45-го же оказалась отброшена чуть ли не в конец списка).

Свобода продолжал работать над дальнейшим усовершенствованием своих разработок.

Но с течением времени Чехословакия все больше ощущала тяжесть вхождения в советский блок. Партийные чиновники ограничили его работу и доступ к компьютерам, которые он помогал проектировать. И, в конечном счете, в его же собственном кабинете Свободу встретил офицер StB (Státní bezpečnost, чешский аналог КГБ), который велел докладывать обо всех его решениях и занятиях.

Проблема заключалась как в его «подозрительном» прошлом (работа в MIT), так и в его либеральном мышлении. В 1957 году Свобода выступал с курсом лекций по логическому проектированию ЭВМ в китайской Академии наук в Пекине. С такими лекциями он выступал в Москве, Киеве, Дрездене, Кракове, Варшаве и Бухаресте. Но его визиты в западные страны были сильно ограничены.

Ему удалось выступить на конференциях в Дармштадте (в 1956, там был представлен SAPO и получил высокую оценку самого Говарда Эйкена), Мадриде (1958), Намуре (1958). Но он не был допущен чехословацкими властями в Кембридж (1959) и на многие другие западные конференции. В 1963 году Свободе не позволили принять приглашение возглавить кафедру прикладной математики университета в Гренобле.

После смерти его друга Чеха в 1960-м в Академии наук сменилось руководство. VUMS был исключён из Академии, а Свобода освобождён от руководства институтом. Это стало последней каплей.

Его жена смогла выехать в Югославию. Он сам в это время вместе с сыном смог добиться поездки в нейтральную Швейцарию, где немедленно обратился в американское консульство и попросил убежище. С ним бежало также несколько лучших сотрудников его института. Супруга смогла в это время из Югославии перебраться в Грецию. И выехала в США уже оттуда.

Вначале в консульстве не очень понимали, кто этот человек. И были не рады его видеть. И вот тут-то и пригодилась его награда, полученная ранее. Стоит отметить, что из-за гонений Чехословакия лишилась многих талантливых ученых, не пожелавших возвращаться в ЧССР после войны или сбежавших из нее на Запад. Математика Вацлава Хлаваты (Václav Hlavatý), который вместе с Альбертом Эйнштейном работал над основными уравнениями Единой теории поля. Иво Бабушки (Ivo Babuška), одного из самых выдающихся специалистов в области вычислительной математики в мире. Компьютерного лингвиста Бедржиха Елинека (Bedřich Jelínek), который первым научил машины понимать человеческий голос. И многих других.

Свобода получил визу. А знакомство с уважаемыми и известными учеными и их поручительство помогли ему получить работу в Калтехе. Где он и провел последние годы своей жизни, преподавая архитектуру ЭВМ и теорию устойчивости и разрабатывая новые математические модели обеспечения бесперебойной работы компьютерных систем, как он всегда и мечтал.

К сожалению, его тяжелая жизнь стоила ему здоровья. И в 1977 он пережил инфаркт, после которого вышел на пенсию. Через три года в 1980-м профессор Свобода скончался в Портленде (штат Орегон) от остановки сердца.

В 1999 году последний президент Чехословакии Вацлав Гавел посмертно наградил его медалью «За заслуги» 1-й степени, в знак признания его трудов и таланта.

Свобода, несмотря на то, что он известен у нас куда меньше, чем Тьюринг или фон Нейман, был одним из самых влиятельных компьютерных ученых XX века. Его замыслы и влияние чувствуются во многих проектах: от компьютера программы «Аполлон» до системы управления огнем CIWS Phalanx. Его неуклонное сопротивление тоталитаризму вдохновило многих чешских беглецов и борцов за независимость.

Кроме этого, Свобода был разносторонне одарен, он отлично играл на пианино, дирижировал хором и играл на литаврах в Чешской филармонии. Он был блестящим игроком в бридж – одну из самых сложных карточных игр, и анализировал ее стратегии математически, выпустив книгу «Новая теория бриджа». Несмотря на свою раннюю работу над военными технологиями, он был последовательным антимилитаристом и антитоталитаристом, честным и смелым человеком, никогда не скрывавшим своих взглядов, даже когда это стоило ему гонений и карьеры в родной стране.

В 1996 году вместе со многими другими ученым и инженерами Восточного блока, чьи достижения до поры оставались неизвестными в мире (в том числе С. А. Лебедевым, В. М. Глушковым, А. А. Ляпуновым, а также венграми Ласло Козмой и Ласло Кальмаром, болгарами Любомиром Георгиевым Илиевым и Ангелом Ангеловым, румыном Григоре Константином Мойсилом, эстонцем Арнольдом Рейтсакасом, словакцами Иваном Пландером и Йозефом Груска, чехами Антонием Килинским и Иржи Хоржейшем и поляком Ромуальдом Марчиньским) Свобода вошел в число посмертно награжденных медалью «Пионер компьютерной техники» (Computer Pioneer Award), отмечающих тех, без кого развитие компьютерных наук было бы невозможным.

Барр и Сарант

Нельзя не вспомнить и, пожалуй, наиболее удивительную коллизию, которая произошла в жизни Свободы еще в 1950-е годы.

Во время своей работы над SAPO он (как эксперт в зенитных компьютерах) параллельно был привлечен для работы над чешским баллистическим вычислителем в составе группы, возглавляемой двумя поразительными личностями – неким Иозефом Вениаминовичем Бергом и Филиппом Георгиевичем Старосом, прилетевшими из Москвы для помощи братской республике. Вот только никто не знал, что на самом деле это Джоэл Барр (Joel Barr) и Альфред Сарант (Alfred Epamenondas Sarant), редкие птицы, летевшие в обратном направлении, коммунисты и перебежчики в Советский блок из США. Их история, удивительные приключения в СССР, роль в создании отечественной микроэлектроники (или же, отсутствие таковой, опять-таки, баталий в этой теме не на одну статью) заслуживают очень отдельного рассмотрения.

Здесь же мы, просто, чтобы читатель оценил, как иронична иногда бывает судьба, приведем краткое начало их творческого пути.

Барр и Сарант были детьми эмигрантов, бакалаврами электротехники (один закончил городской колледж Нью-Йорка, второй – инженерную школу Альберта Неркена колледжа Купер-Юнион, там же). Оба – члены компартии США. Барр работал инженером в Signal Corps Laboratory, позже – в Western Electric и главное – в Sperry Gyroscope, в те годы одной из самых закрытых военных корпораций Америки. Карьера Саранта была почти такой-же: Signal Corps, Western Electric, затем не менее знаменитая и не менее военная AT&T Bell Labs. Еще со времен колледжа через членство в компартии они были знакомы со всем известной личностью – Юлиусом Розенбергом, главным советским ядерным (и не только) шпионом.

В 1941 году Розенберг завербовал Бара. Барр в 1944 году завербовал Саранта. Члены группы Розенберга интересовались не только ядерным оружием, многие работали в радиоэлектронных оборонных фирмах (особенно ценны были как раз Sperry и Bell). Суммарно они передали СССР около 32000 страниц документов (Барр и Сарант украли примерно треть от этого). В частности, они похитили образец радиовзрывателя, чертежи самолетного радиолокатора SCR-517 и наземного радара SCR-720, информацию о самолетах Lockheed F-80 Shooting Star и В-29, данные о ночном бомбардировочном прицеле и многое другое. К 1950 году группа провалилась, все были арестованы, кроме бежавших Барра и Саранта.

Опустим подробности их приключений по пути в СССР. Отметим лишь, что летом 1950 года в Москве появился И. В. Берг, а чуть позже и Ф. Г. Старос. С новыми биографиями они были отправлены в Прагу в Военный технический институт. Берг вспоминал это так:


Нельзя сказать, что Старос и Берг были выдающимися конструкторами (прицелы они, естественно, видели, вот только отношения к их разработке не имели). Но они оказались первоклассными организаторами и способными учениками. И первым делом они запросили помощь в лице человека, который был им известен еще со времен США – эксперта по компьютерам наведения Антонина Свободы. Вот так причудливо иногда сплетаются судьбы людей.


В итоге (хотя точной информации об этих событиях практически невозможно найти), Свобода тряхнул стариной и, по сути, построил для них вожделенную систему наведения. Старос и Берг участвовали в разработке отдельных узлов. В частности, прецизионного потенциометра (Берг много вспоминал об этом и долго гордился). За 4,5 года работы наши беглецы получили изрядный опыт и захотели сделать что-то более амбициозное. В итоге их пути со Свободой снова разошлись – Староса и Берга снова ждала Москва, а Свобода задумывался над эмиграцией.

Однако еще до отъезда он успел совершить свое второе открытие, которое и позволило Советскому Союзу построить первый в мире прототип полностью функционирующей системы противоракетной обороны – машину остаточных классов.

О ее удивительной архитектуре, свойствах и о том, почему она была так важна, мы поговорим в следующий раз.

Продолжение следует...