На пути к Единой информационной системе

Источник: журнал «Наука и жизнь», №4, 1970 год. Автор:  Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии академик В. Глушков, директор Института кибернетики АН УССР.

«Чтобы центр мог не только советовать, убеждать, спорить (как делалось до сих пор), а действительно дирижировать оркестром, для этого необходимо, чтобы было в точности известно, кто, где и какую скрипку ведёт, ...кто, где и почему фальшивит...»

В. И. ЛЕНИН.

Народное хозяйство СССР вступило ныне в такую стадию, когда важнейшим направлением его развития всё более становится интенсификация производства. Она требует глубоких качественных изменений во всём народном хозяйстве в каждом его звене: создания современной, наиболее рациональной системы организации и управления производством; обеспечения всестороннего технического прогресса, практического использования новейших данных науки; дальнейшей индустриализации всех отраслей хозяйства; совершенствования межотраслевой и внутриотраслевой структуры и народнохозяйственных пропорций; последовательной специализации производства; эффективного использования материальных ресурсов.

Из Тезисов ЦК КПСС «К 100-летию со дня рождения
Владимира Ильича Ленина».

Сегодня утихли некогда бурные дискуссии на темы «Может ли машина мыслить?» или «Может ли машина быть умнее человека?». Спорящие стороны пришли, кажется, к единому мнению и отдали человеческое – способность творчески мыслить – человеку, а машинное – способность накапливать в элементах электронного мозга огромное богатство точных данных и быстро оперировать ими – машине. Немалую роль в утихомиривании этих споров сыграли и сами кибернетические – электронные вычислительные на данном этапе их развития – машины. Тогда, в момент разгара упомянутых дискуссий, эти машины делали лишь первые, хотя и многообещающие, шаги. Сегодня они стали привычным, каждодневным явлением и широко используются в самых различных отраслях техники и народного хозяйства. «Должности» их – быстродействующих электронных вычислителей – чрезвычайно важны для общества.

Более того, ЭВМ стали просто необходимыми.

Стремительные темпы развития науки, непрерывно увеличивающаяся роль точных математических методов и всё возрастающая сложность практических задач, которые ныне приходится решать учёным, вызвали настоятельную потребность в автоматизации сначала расчётных, вычислительных работ, а затем и более сложных компонентов научного творчества.

Происшедшая на рубеже XIX и XX веков «новейшая революция в естествознании», исчерпывающий анализ причин и сущности которой дал В. И. Ленин в гениальном труде «Материализм и эмпириокритицизм», явилась прелюдией научно-технической революции. Следствием последней был не только количественный рост производственных процессов, но и качественное усложнение их. Более ёмкими стали и процессы управления, что вызвало настоятельную необходимость автоматизации их.

Отсюда вытекает, что возникновение кибернетики как теоретической основы автоматизации труда в науке, технике и производстве было подготовлено всем ходом научно-технического прогресса, явилось диалектически закономерным этапом его.

Сегодня ЭВМ стали привычными. Об их нынешнем уровне развития, о внедрении их то в ту, то в иную отрасль техники достаточно много пишут. Но для того, чтобы у читателя научно-популярного журнала составилось правильное представление о современном уровне развития вычислительной техники и о перспективах кибернетического машиностроения, стоит посмотреть на ЭВМ не с точки зрения решения с их помощью конкретных сегодняшних задач автоматизации производства и управления, а именно с точки зрения перспектив.

Известно, что сегодня на арену техники выходит уже третье поколение ЭВМ. В разработках же инженеров и учёных, а подчас и в первых опытных образцах существует и следующее, четвёртое поколение их.

Чем же отличаются от предшественников машины сегодняшнего поколения? Какие характерные черты им присущи?

Одна из упрощённых точек зрения трактует процесс смены поколений как изменение технической базы, на основе которой создаются ЭВМ. Дескать, первое поколение основывалось на ламповой технике, второе – создавалось на транзисторах, а нынешнее, третье, строится на широком использовании интегральных схем.

Это, конечно, важная черта развития ЭВМ, но далеко не самая главная.

Переход от радиоламп к транзисторам, а от последних к интегральным схемам сопровождался значительным уменьшением веса и габаритов ЭВМ. Иные именно в этом видят характерные черты их нового поколения. Но следует понять, что принципиально важным уменьшение веса и габаритов является лишь для вычислительных устройств специального назначения, работающих, скажем, на борту самолёта или космического корабля. Для стационарных же ЭВМ оно не столь принципиально. Кроме того, выигрыш от уменьшения размеров самого «электронного мозга» машины в значительной степени маскируется тем, что устройства ввода информации в машину и вывода из неё решения остаются пока ещё, но сути дела, старыми.

Не является главным, определяющим и повышение таких, казалось бы, важных характеристик, как быстродействие ЭВМ и их надёжность. Даже намечающееся в близкой перспективе значительное понижение цены ЭВМ не может рассматриваться первостепенным моментом.

Значительно более существенным новшеством следует считать изменившиеся методы организации работы машины, процесса взаимодействия её элементов. Ещё во втором поколении ЭВМ работа отдельных частей машины строилась последовательно. При вводе в машину новых данных или при выводе полученных решений само вычислительное устройство прекращало работу, «электронный мозг» простаивал. На машинах третьего поколения реализуется параллельная работа разных устройств. Более того, разработаны и методы одновременного, совмещённого решения нескольких задач – методы мультипрограмм.

На первый взгляд всё это в конечном итоге сводится к тому же самому повышению быстродействия ЭВМ. Но на самом деле – и об этом нам ещё предстоит сказать в дальнейшем – такое совмещение операций имеет более глубокий смысл.

Ещё более важной чертой нового поколения ЭВМ является совершенствование в них систем общения человека с машиной.

Можно привести в качестве примера ЭВМ «Мир-2», созданную в Институте кибернетики АН УССР и недавно принятую межведомственной комиссией. Задания в машину можно вводить и традиционным способом – с помощью закодированной на перфоленте программы, и с магнитных карт, и просто с помощью пишущей машинки, на которой печатаются непосредственно математические выражения и указания: что, какие операции следует произвести с этими выражениями. Язык машины приближен к человеческому. Машине можно дать команду: «проинтегрируй», «вычисли», «замени» и т. д. Решение же – по желанию оператора и в соответствии с выданным им машине поручением – может быть получено или на специальном экране, или автоматически, самой машиной, отпечатано на пишущей машинке. На том же экране ЭВМ может высветить графики функций, заданных машине для проведения тех или иных операций или полученных ею в ходе вычислений.

Программа, заданная машине «Мир-2», также высвечивается на экране. При необходимости внести в неё какие-либо изменения эта изменяемая часть её может быть «вычеркнута» – стёрта с экрана при помощи «светового карандаша». Поправка же, отстуканная оператором на пишущей машинке, встанет на место, высвобожденное «световым карандашом» в тексте задания.

Более того, на экране высвечиваются промежуточные операции, проделываемые машиной. Оператор может, таким образом, постоянно контактировать с работающей машиной, вносить какие-то изменения в программу по ходу дела, в зависимости от удовлетворяющих или не удовлетворяющих его промежуточных результатов.

Подобное усовершенствование систем и способов общения человека с машиной не просто создаёт известные удобства, но – и в этом заключается принципиальная важность поисков, направленных на отыскание совершенного языка и всё более совершенных устройств для общения, – позволяет по-новому организовать взаимодействие человека и машины, открывает новые возможности в использовании ЭВМ.

Ведь потенциально ЭВМ – отнюдь не только вычислители. Они могут быть помощниками человека во многих видах интеллектуального труда.

Можно представить, например, как усовершенствованные способы обмена информацией и язык процессирования картинками помогли бы архитекторам проектировать новые здания, планировать кварталы застройки или квартиры. Многие технические моменты этого творческого процесса проектирования с успехом могут быть поручены машине и выполнены ею. Но иные из моментов творчества практически непереводимы на машинный язык. Например, какие-то эстетические соображения, оценка красоты внешнего вида здания, совершенства форм интуитивны, неуловимо зыбки в определениях, часто индивидуальны и свойственны лишь определённой творческой личности. Отличие, скажем, архитектурного стиля Корбюзье от стиля Баженова определяется не только разницей эпох, в которые творили эти зодчие, не только разными техническими возможностями, но и разностью творческих индивидуальностей.

Так вот, поручив машине некую типовую, черновую до известной степени часть работы и непосредственно контактируя с нею в процессе проектирования, архитектор мог бы вносить те или иные эстетические, творческие поправки в начерно, но инженерно грамотно «рисуемый» машиной чертёж – вносить по ходу дела, в течение работы. Творческая, если хотите, «духовная», «вдохновенная», сторона проектирования, качественная оценка архитектурного совершенства здания или квартала в целом остаётся за человеком. Инженерная же основа проектирования, оценка прочностных возможностей материала, технологической целесообразности тех или иных решений находится в ведении ёмкого и быстродействующего электронного мозга машины.

Столь же непереводимы или исключительно трудно переводимы на машинный язык и иные, рождённые жизненным опытом соображения, которыми руководствуется архитектор при планировке городских кварталов или при внутренней планировке квартиры. Часть проектирования, которая выполняется исходя из этих соображений, также целесообразнее оставить за человеком. Расчётная же, инженерная часть с успехом может быть выполнена машиной.

Процесс проектирования мог бы выглядеть таким образом: машина высвечивает на экране свое – инженерное – решение, человек вносит в её чертёж свои эстетические или иные, вытекающие из жизненного опыта поправки. Машина оценивает техническую возможность их осуществления и либо «соглашается» с человеком, либо предлагает некоторый промежуточный вариант решения, который опять-таки может быть критически оценен архитектором.

Можно представить и ещё один пример творческого процесса, где совершенный и точный графический язык общения с машиной способен сделать её активным помощником в неинженерной творческой деятельности. Скажем, в создании мультфильмов, где творческому процессу сопутствует длительная и трудоемкая, почти механическая работа по изготовлению множества однотипных рисунков, необходимых для того, чтобы персонажи на экране задвигались.

Можно представить себе машину, которая, получив от художиика-творца представляемый нм образ персонажа сего характерной внешностью, мимикой, манерой походки, сможет быстро нарисовать все промежуточные этапы движения. Но экран не единственная возможность общения с. машиной. Соответственно графический язык – язык чертежей и рисунков – лишь один из возможных языков, разработка и совершенствование которых необходимы для расширения «профессий» ЭВМ, для расширения творческих контактов её с человеком. В конечном итоге очень заманчиво создать машину, задание которой можно отдавать просто голосом – разговаривать с машиной, например, гак, как разговаривает главный конструктор с опытным разработчиком чертежей. В этом направлении уже сделаны первые шаги.

Приведённые примеры достаточно хорошо показывают, принципиальную важность совершенствования языка и систем общения с машиной. Именно эта сторона дела – качественное изменение систем общения – характерна для ЭВМ новых поколений. Именно наличие таких усовершенствований и определяет, относится ли новая машина к новому поколению ЭВМ или всего лишь копирует с некоторыми изменениями старые образцы.

Вернёмся теперь к уже упомянутым новым принципам организации работы самой ЭВМ – мультипрограммированию и параллельной работе отдельных её узлов. Почему эти моменты принципиально важны?

ЭВМ «Проминь» предназначена для автоматизации решения инженерных задач, и её «хозяйка»– техник Э. Кузьмина.

Чтобы понять это, следует ещё раз вернуться к приведенным уже примерам работы ЭВМ – помощников архитектора или художника-мультипликатора. Очевидно, что возможности человека и машины в смысле быстродействия их далеко не равны. Машина-исполнитель в считанные минуты справится со всей частью работы – ей не надо думать (или, если хотите, ей точпо известно направление, в котором надо думать, из каких именно вариантов, перебрав их, можно найти один наивыгоднейший, удовлетворяющий заданным условиям)! Для архитектора же, отыскивающего яркие и выразительные линии контуров будущего здания, или для художника, обдумывающего, скажем, характерную и привлекательную улыбку положительного героя, поиск оптимального решения может растянуться на часы и даже сутки. И если в ожидании «ответного хода» человека-партнера (или, что точнее, соавтора в творчестве) ЭВМ будет простаивать, то использование её тем же архитектором или художником будет просто-напросто экономически нецелесообразным, мысль о машине-помощнике для пих останется фантазией.

Из этого следует, что для создателей ЭВМ актуальнейшей задачей является организация работы машины над разными программами одновременно, возможность её работы со многими пультами, с которых поступают совершенно различные задания. Быстродействующий электронный мозг должен работать постоянно. Пока архитектор задумался над тем, что именно ему не нравится в предложенных машиной коптурах здания, машина должна помогать художпику-мультипликатору. Если и у того сейчас минута творческих раздумий, машина выдает поэту список самых полнозвучных и самых неожиданных рифм – выбирай подходящую! Или по просьбе директора энского завода, которому необходимы три или десять металлорежущих станков такой-то марки, изучает имеющиеся и хранящиеся в её памяти предложения и выбирает тех владельцев излишков станочного парка, которые поближе к Энску. (Действительно, обратиться с подобной или за подобной информацией к ЭВМ значительно целесообразнее для занятого кучей дел директора, чем ежедневно проглядывать газетные объявления).

В самом деле, профессиональные возможности ЭВМ неисчерпаемы. Мы всё ещё называем их «вычислительными», но они отнюдь не только вычислители, счётчики.

ЭВМ могут быть – и обязательно станут – основными кладовыми, сокровищницами знаний человечества, огромной и вечной памятью его. В сущности, даже любую картину из любого художественного музея можно представить в цифровом виде: условно разбить её на точки, оценить объективным образом цвет каждой из них и разделить этот цвет на составляющие, как разделяется он, например, в полиграфии при многоцветной печати. В таком цифровом виде бесценные сокровища живописи могут сколь угодно долго храниться в электронной памяти машины, не тускнея, не выцветая, и по первому требованию быть воспроизведенными либо на экране (придется, наверное, создавать телевизионные экраны, равные но площади холсту А. Иванова «Явление Христа народу»), либо иным способом. Это практически вечная и вместе с тем очень компактная форма хранения.

Ещё проще будет уложить в память ЭВМ все книги всех библиотек.

Не только общекультурные ценности будут храниться в ЭВМ. В их электронной памяти должны быть записаны многие и многие текущие экономические данные, которые позволят оценить все хозяйство страны в целом.

В сущности, память «электронного мозга» должна быть столь же многогранна и всеобъемлюща, как многогранна память человека, в которой хранятся строфы пушкинских стихов и мелодии полюбившихся песен, формула Эйнштейна, связывающая массу и энергию, и сюжет недавно просмотренного фильма, и многое, многое другое, с той лишь разницей, что память машины может быть во много раз более емкой. Но, конечно, для увеличения емкости памяти не хватит даже самой большой машины. И, наверное, никогда не будет начата постройка единой огромной всеобъемлющей машины – некоего «мирового мозга» иди даже «мозга страны». Объемность памяти будет скорее всего достигнута с помощью объединения в единую сеть многих н многих машин, которые будут «уметь» обмениваться информацией между гобой и по требованию передавать её в единый центр или потребителю.

Все это приводит к тому, что одной из конкретных задач вычислительной техники становится создание Единой информационной системы, подобной, скажем, Единой энергетической. Естественно, что Единая информационная система должна быть соединена с общесоюзной системой связи. Современная система связи – это только капал передачи информации, капал, который соединяет жаждущего информации с очень ограниченным, но сути дела, источником её. Подключение же к Единой информационной системе равносильно тому, что канал будет черпать информацию из практически бесконечного, безбрежного источника.

Конечно же, создание такой информационной системы будет постепенным и долгим процессом. Наверное, сначала будут созданы сети по тем или иным отраслям производства и технических знаний, потом будут созданы сети общекультурной информации. Далее произойдет их слияние. И, наконец, однажды пульты Единой информационной системы войдут в каждую семью, как вошли ныне телевизоры или телефоны. Любая книга из Библиотеки имени Ленина может быть «выдана» читателю любого города на телеэкран его пульта. На том же экране можно будет увидеть по своему желанию полосы любой выходящей в стране газеты, страницы любого журнала. По вашему запросу и в любое удобное для вас. время вы сможете прослушать любую лекцию, подобную, например, читаемым сегодня по учебной программе телевидения,– все они могут храниться в памяти электронно-вычислительной машины. Если вы что-то не поймете в этой лекции или кто-то отвлечет вас от нее, вы сможете остановить её, вернуться назад и прослушать непонятное сначала.

Таковы кажущиеся сегодня фантастическими, но вполне реальные завтра перепективы «вычислительной» – по сегодняшней терминологии – техники.

Но такая грандиозная память человечества, сконцентрированная в Единой информационной сети ЭВМ, не должна и не может оставаться только памятью. Конечно, удобно и то, что по требованию, например, экономистов машина выдаст, с одной стороны, сведения о том, где и сколько производится на металлургических заводах проката, а с другой – какие заводы и в каких количествах нуждаются в этом прокате. Но ещё более удобно будет, если она сама решит задачу о путях наивыгодненшей транспортировки продукции к потребителям и проинформирует экономистов об избранном ею оптимальном решении. Более того, ЭВМ должна уметь, опираясь на свои «знания» текущего состояния и потенциальных возможностей экономики отрасли или даже всей страны в целом, проверять «в модели» все последствия того или иного технического или экономического решения, изменяющего существующее положение вещей. Ведь подчас бывает так, что это – на первый взгляд очень обоснованное – решение при его осуществлении может привести к весьма нежелательным побочным результатам.

Идёт проверка тестовой программы для ЭВМ «Киев-67». Отладку машины ведут инженеры Л. Згуровец и Э. Васьковцев.

Подобная перспектива использования ЭВМ не благое пожелание, не красивая мечта, но насущная потребность. Широкое внедрение электронных машин в систему управления хозяйством – дело совершенно неизбежное, настоятельно требуемое сегодняшним уровнем развития производительных сил и сегодняшним уровнем знаний, накопленных человечеством. Мощность любого, даже гениального мозга оказывается подчас недостаточной для решения иных современных управленческих задач. Объединение же мозгов отнюдь не означает соответствующего умножения их мощностей. Конечно, старая пословица о том, что «один ум – хорошо, а два – лучше», остается в силе. Но лучше – далеко не в два раза. Умножение мощности мозга может быть достигнуто лишь тогда, когда вторым сомножителем будет память и быстродействие ЭВМ.

Для хозяйственника она сможет быстро выдать всеобъемлющую информацию, подсказать целесообразность того или иного решения, перебрав в своем «электронном уме» огромное количество возможных решений и выбрав из них один оптимальный или забраковав все. Для конструктора или ученого она может быстро подобрать понадобившуюся информацию: ведь известна жалоба на то, что в современном мире подчас бывает легче и дешевле заново произвести разработку какой-то научной или технической проблемы, разработать конструкцию того или иного устройства, чем найти в безбрежном море накопленной информации описание решения этой проблемы или чертежи подобного устройства. Да и при разработке заведомо новой проблемы ученый или конструктор постоянно сталкивается с проблемой недостаточности информации. Даже добросовестно следящий за литературой конструктор, изучивший все металлические материалы, используемые им в своей работе, может оставаться в полном неведении о том, что делается в производстве пластмасс или металлокерамики. Машина должна снабдить его максимально полной информацией, ответив на вопрос о наличии в производстве материалов с определенными свойствами, что таковые имеются и среди металлов, и среди пластмасс, и среди керамических материалов. Одновременно она может и указать, где они выпускаются и какова их цена.

Речь идёт, таким образом, не просто об электронном вместилище информации, но именно об электронной информационной системе, которая не только вбирает в себя информацию и хранит её, но и оказывает абоненту услуги по тематическому подбору её и переработке её в заданном плане.

Все эти размышления о Единой информационной системе, о её заманчивых возможностях и о насущной необходимости её уже при сегодняшнем уровне развития науки, техники и экономики начались в пашей статье – если читатель ещё не забыл о том – с разговора о принципиальной важности новых методов мультипрограммирования, разработанных и используемых в первоначальных своих вариантах уже в сегодняшних ЭВМ третьего поколения. Конечно, для того, чтобы стало возможным создание Единой информационной системы, необходимо дальнейшее развитие и совершенствование этих методов.

Какие же ещё проблемы предстоит решить на этом генеральном пути, ведущем к созданию Единой информационной системы?

Одна из них – это совершенствование технологии производства и удешевление ЭВМ.

Вторая проблема – «ум» машины. Необходимо, чтобы ЭВМ была значительно «умнее», чем сейчас. Решение этой проблемы лежит на пути развития и совершенствования языка, на котором человек общается с машиной, и языка, которым она пользуется сама при работе.

Разговор сейчас идет не о том, чтобы машина «узнавала» и «понимала» слова человеческого языка, написанные или сказанные голосом. Это иная проблема, проблема узнавания.

Проблема же машинного языка и языка общения с нею состоит в том, что сегодня любое задание, которое должна выполнить ЭВМ, приходится расчленять на систему мелких «подзаданнй». «Рассказать» ЭВМ о том, какие этапы следует ей проходить, чтобы выполнить задание.

Отдавая в прачечную рубашку, вы просто просите постирать и погладить её. Вам нет надобности объяснять, что для стирки понадобятся вода и моющие средства, что последние надо в определенной пропорции высыпать в воду, положить туда же рубашку и пр. и пр. Вы даже можете быть абсолютным невеждой в отношении того, как надо стирать и гладить. Люди, работающие в прачечной, сделают все это без вас.

Поручая же выполнение какой-либо работы ЭВМ первого или второго поколения, вы непременно убеждаетесь, что машина «глупа». Она не знает, как это выполнять. Ей надо «втолковать», какие операции и в какой последовательности надо произвести, чтобы работа была сделана. «Ум» машины состоит из очень маленьких «кирпичиков». При составлении программы работы надо, в сущности, довести задание до каждого из них. Сложный вычислительный процесс расчленяется на элементарные операции. Программа переводится на алгоритмический язык машины и далее транслируется на каждую из ячеек её памяти.

В ЭВМ серии «Мир» язык уже значительно усовершенствован. Мы уже говорили, что «Мир-2» может выполнить команду «проинтегрируй» пли «вычисли», отдаппую, в сущности, просто человеческим языком и недеталнзированную. Это стало возможным потому, что устройство управления машины состоит из двух линий: 1-я – это и есть те самые элемептарпые «кирпичики», как и у машин первого и второго поколений; 2-я же – линия укрупненных блоков, на которую выходят эти «кирпичики». Укруппенпые блоки, получив, скажем, команду «вычисли», сами расчленяют её на «подкоманды». Происходит в какой-то степени то же, что происходит в низших отделах мозга человека, которые, получив команду «иди», сами расчленяют се на последовательную серию команд отдельным мышцам, приводящим в ход сложный двигательный аппарат.

Эта особенность – наличие линии укрупнённых блоков – и есть та принципиальная черта, которая отличает ЭВМ «Мир-2» и дает право говорить, что её «интеллект» на порядок выше, чем у машин первого и второго поколений.

Очевидно, что развитие ЭВМ и далее пойдет по линии укрупнения блоков, нацеливания их на решение всё более и более сложных программ. Если «Мир-2» не только численно берёт интегралы, но и производит аналитические преобразования, то машинам следующего за ней поколения должно стать по силам решение логических задач.

Это разговор об «уме» машины, о её самостоятельных, заложенных в неё от «рождения» возможностях. Но «ум» должен подкрепляться эрудицией. Было бы слишком сложным уже в момент создания машины «напичкать» её всеми знаниями, которые могут пригодиться ей в её дальнейшей «жизни». Машина должна уметь обучаться в процессе работы – так, как на протяжении всей своей жизни учится человек.

Включение же ЭВМ в Единую информационную систему будет означать, в сущности, что машина сможет «учиться» не только на своём собственном опыте, но сможет воспользоваться всей суммой знаний, накопленных до неё.

Заканчивая статью, хочется ещё раз обратиться к трудам В. И. Ленина, к его замечанию о вопиющем несоответствии огромных возможностей техники в эпоху научно-технической революции с капиталистическими производственными отношениями. Это несоответствие особенно ярко видно на примере решения задачи о создании глобальных автоматизированных систем управления экономикой в национальных масштабах. В условиях жестокой конкуренции и различий интересов отдельных фирм и корпораций такая глобальная система просто-напросто невозможна. Ведь даже для создания системы оптимального управления в рамках одной фирмы необходимо знать планы конкурентов, которые, конечно же, являются их тайной. Не потому ли внедрению автоматизированных систем управления в капиталистических странах сопутствует создание новой «отрасли» деловой деятельности – промышленного шпионажа?