решения задач прикладной математики, Глушков утверждал, что развитие общих алгоритмических языков и алгебры таких языков приведет к тому, что выражения в этих языках
В.М. Глушков и М.А. Лаврентьев
(сегодняшние программы для ЭВМ) станут столь же привычными, понятными и удобными, какими сегодня являются аналитические вьгражения. Приэтом фактически исчезнет разница между аналитическими и общими алгоритмическими методами и мир компьютерных моделей станет основным источником развития новой современной математики, как это и происходит сейчас. Поэтому, обсуждая созданную им алгебру алгоритмов, он говорил об этапах развития формульного аппарата математики от алгебраической символики Виета и символики дифференциально-интегрального исчисления Лейбница и Ньютона до современных алгоритмических языков, для которых необходимо создавать соответствующие исчисления и алгебру.
Опираясь на отечественные работы по теории и практике программирования в Москве, Новосибирске, Дубне, Ленинграде и других городах, Глушков в начале 70-х годов сформировал в стране программу работ по технологии программирования и средствам ее автоматизации. Ее реализация была задумана и организована им широким фронтом: от фундаментальных исследований и организационных мероприятий (конференций, ежегодных школ-семинаров, рабочих групп, постановлений директивных органов и пр.) до изготовления и внедрения в народное хозяйство конкретных автоматизированных систем производства программ и технологических комплексов программиста. В это время им был выполнен большой цикл работ по созданию в стране первой отечественной технологии программирования с развитыми средствами автоматизации на всех этапах изготовления программных систем. Средства автоматизации работ по этой технологии — технологические комплексы РТК — были изготовлены для всех основных машин — ЕС ЭВМ, СМ ЭВМ, БЭСМ-6, микро-ЭВМ типа „Электроника“ и получили широкое внедрение. Большую роль в успешном выполнении этого цикла работ сыграл И.В. Вельбицкий.
На пути к роботам
Искусственные зрение и слух — важная часть работ в области создания искусственного интеллекта. Здесь главным, конечно, является зрение, поскольку наибольшее количество информации человек получает благодаря ему. Для этого я пригласил В.А. Ковалевского из Харькова, который и организовал работу по распознаванию образов. Первым результатом его работы стал автомат для чтения машинописных букв и цифр. Он был выпущен малой серией (пять или восемь штук) из-за дороговизны, с перфокартами ему было конкурировать трудно. Затем Т.К. Винцюк занялся распознаванием речи, которым мы прикрыли направление по созданию сенсорной части роботов.
С самого начала я сформулировал задачу и по автоматизации двигательной (моторной) функции роботов. Мной была поставлена задача создать автоматическую руку на тележке, которая передвигалась вдоль щита управления любым объектом и переключала бы
тумблеры, рубильники, поворачивала ручки и т. д., одновременно к ней добавлялось примитивное зрение, способное воспринимать только положение стрелки приборов или деления шкалы. Но, к сожалению, я не смог подыскать человека, который любил бы работать с механикой, руками. А эту задачу я поставил еще в 19 59 году, когда о роботах никто не заикался. Если бы у. нас были хорошие мастерские, то мы могли бы в 1963 году первыми в мире иметь механическую руку. К сожалению, не все удается сделать.
Синтез всех этих направлений — в роботах-манипуляторах с рукой, зрением и искусственной речью.
Одновременно мы начали работы по распознаванию смысла фраз на русском языке, т. е. в области семантических сетей, как теперь это называется. Этим занимался А.А. Стогний и частично А.А. Летичевский, они добились хороших результатов. Впрочем, алгоритмы делал я, а Стогний подготовил хорошие программы. По потоку предложений на входе этот алгоритм строил семантическую сеть, т. е. определял, какие слова с какими корреспондируются. Например, предложение „Стул стоит на потолке“ хоть и правильно грамматически, но семантически неверно, и т. д. Были сделаны зачатки картины мира, причем придумано экономное кодирование; затем Стогний переключился на распознавание дискретных образов, тематику Ю.И. Журавлева, да и я оставил это дело и у нас оно захирело. Надо было его с машинным переводом связать, но опять не хватило людей, а я не мог заниматься лишь семантической алгоритмикой. И все-таки, когда я сделал в 1961 году в Мюнхене на конгрессе IFIP доклад на эту тему, это стало сенсацией, — у американцев ничего подобного в то время не было. Тогда же меня избрали в программный комитет Международной федерации по обработке информации.
„ЭВМ „Киев“ стала первой в Европе системой цифровой обработки изображений и моделирования интеллектуальных процессов, — дополняет Глушкова Г.Л. Гиммельфарб, один из ветеранов института. — К ней были подключены два оригинальных периферийных устройства, которые позволили моделировать на ЭВМ простейшие алгоритмы обучения распознаванию образов и обучения целенаправленному поведению: устройство для ввода изображений с бумажного носителя или фотопленки и устройство вывода изображений из ЭВМ. (Оба устройства разработал В.И. Рыбак.) В те годы первые устройства вывода изображений из ЭВМ (прообразы сегодняшних дисплеев) имелись только в США. Устройств, аналогичных киевскому, по всей видимости, за рубежом тогда еще не было. На ЭВМ „Киев“ под руководством Глушкова в конце 50-х — начале 60-х годов была выполнена серия работ по искусственному интеллекту, в частности обучению распознаванию простых геометрических фигур (В.М. Глушков, В.А. Ковалевский, В.И. Рыбак), моделированию читающих автоматов для рукописных и машинописных знаков (В.А. Ковалевский, А.Г. Семеновский, В.К. Елисеев), отслеживанию движения объектов по серии изображений, или кинограмме (В.И. Рыбак), моделированию поведения коллектива автоматов в процессе эволюции (А.А. Дородницина, А.А. Летичевский), автоматическому синтезу функциональных схем ЭВМ (Ю.В. Капитонова) и др. Таким образом, В.М. Глушков обратился к теории и практике моделирования интеллектуальной деятельности в первые годы становления вычислительной техники, когда многие воспринимали ЭВМ просто как „большой арифмометр“. Большой интерес Глушков проявил к автоматическому распознаванию зрительных образов: работы по автоматическому чтению рукописных и печатных знаков были начаты под его руководством уже в 1959–1961 годы, а на протяжении первой половины 60-х годов была развита корреляционная теория распознавания машинописных знаков и строк текста (В.А. Ковалевский, М.И. Шлезингер), теория оптимального конструирования эталонов распознаваемых символов (М.И. Шлезингер), были созданы последовательно несколько макетов оптических читающих автоматов, основанные на принципах оптической корреляции („ОКА“ и „ЭОК-10“, В.К. Елисеев) и электронной корреляции („ЧАРС“, В.А. Ковалевский, А.Г. Семеновский).
В дальнейшем устройства ввода-вывода изображений, использованные для ЭВМ „Киев“, были модернизированы и перенесены на новую ЭВМ БЭСМ-6. С их помощью были
выполнены многочисленные работы по цифровому анализу снимков реальных объектов, в частности по обнаружению и отслеживанию следов физических частиц в пузырьковых камерах (М.И. Шлезингер), обнаружению, распознаванию и отслеживанию движения различных транспортных средств (В.И. Рыбак), распознаванию машинописных знаков (В.А. Ковалевский) и др.
Опыт, полученный при создании и использовании устройств ввода-вывода изображений, позволил разработать первый в СССР стенд моделирования интеллектуальных роботов типа глаз-рука (В.И. Рыбак, Г.Л. Гиммельфарб, В.Б. Марченко и др.). В состав стенда вошли ЭВМ БЭСМ-6, связанная с ней телевизионная система ввода изображений в ЭВМ и электромеханический манипулятор с шестью степенями подвижности, подсоединенный к ЭВМ БЭСМ-6 через управляющую мини-ЭВМ М-6000. В.М. Глущков проявил большой интерес к этим работам, поскольку считал робототехнику одним из важнейших направлений практического использования методов и средств искусственного интеллекта. На стенде были впервые в СССР выполнены работы по автоматическому описанию пространственных сцен, составленных из простых по форме объектов, и управлению манипулятором на основе полученного описания (70-е годы)“.
Добавим, что в отделе Н.М. Амосова в эти же годы был проведен широкий комплекс исследований в области искусственного интеллекта: был разработан ряд транспортных роботов (ТАИР и др.), осуществлено моделирование ряда мыслительных и общественных процессов (A.M. Касаткин, Л.М. Касаткина, Д.Г. Галенко и др.).
В.М. Глушков не случайно упоминает Т.К. Винцюка и его работы по распознаванию речи. Еще при жизни ученого Винцюком был разработан ряд весьма совершенных устройств распознавания и синтеза речи. Поддержка этих работ со стороны В.М. Глушкова привела к быстрому развитию в институте одного из важных направлений искусственного интеллекта.
Будущее экспериментальной науки
„Вряд ли можно сомневаться, что в будущем все более и более значительная часть закономерностей окружающего нас мира будет познаваться и использоваться автоматическими помощниками человека. Но столь же несомненно и то, что все наиболее важное в процессах мышления и познания всегда будет уделом человека. Справедливость этого вывода обусловлена исторически.
„Рука“ робота, управляемая ЭВМ
…Человечество не представляет собой простую сумму людей. Интеллектуальная и физическая мощь человечества определяется не только суммой человеческих мускулов и мозга, но и всеми созданными им материальными и духовными ценностями. В этом смысле никакая машина и никакая совокупность машин, являясь в конечном счете продуктом коллективной деятельности людей, не могут быть „умнее“ человечества в целом, ибо при таком сравнении на одну чашу весов кладется машина, а на другую — все человечество вместе с созданной им техникой, включающей, разумеется, и рассматриваемую машину.
Следует отметить также, что человеку исторически всегда будет принадлежать окончательная оценка интеллектуальных, равно как и материальных ценностей, в том числе и тех ценностей, которые создаются машинами, так что и в этом смысле машина никогда не
сможет превзойти человека.
Таким образом, можно сделать вывод, что в чисто информационном плане кибернетические машины не только могут, но и обязательно должны превзойти человека, а в ряде пока еще относительно узких областей они делают это уже сегодня. Но в плане социально-историческом эти машины есть и всегда останутся не более чем помощниками и орудиями человека“. (В.М. Глушков. Мышление и кибернетика//Вопр. философии. — 1963.
№ 1).
Автоматизация научных исследований начиналась с автоматизации измерений и обработки полученной информации. Это мы делали еще в начале 60-х годок на расстоянии обрабатывали данные, поступавшие из Атлантического океана. Наличие управляющей машины „Днепр“ с устройством связи с объектом УСО позволило нам раньше американцев осуществить автоматизацию эксперимента в Академии наук Украины. Американцы использовали для этой цели КАМАК — более совершенные технические средства, созданные в 1967 году, тогда как УСО „Днепра“ было разработано в 1961 году. Председателем Совета по автоматизации научных исследований, организованного в 1972 году при Президиуме АН Украины, был назначен Б.Н. Малиновский. Я как вице-президент курировал этот совет, а также совет по вычислительной технике, руководимый А.А. Стогнием, и совет по АСУ президиума, возглавляемый B.C. Михалевичем.
Было решено силами академических институтов разработать автоматизированные проблемно-ориентированные лаборатории АПОЛ, включающие комплекс измерительных средств, ЭВМ и программы обработки измерений. Сейчас один завод выпускает рентгеновские аппараты, другой — спектроанализаторы, третий — вычислительную машину, четвертый — КАМАК и т. п. Это, конечно, не индустриальный подход, и такими темпами мы науку не автоматизируем до конца XXI столетия. Мы наметили пять-шесть АПОЛ, готовим необходимую техническую документацию и решаем вопрос о серийном производстве. В частности речь идет о лаборатории для рентгеноструктурного анализа, лаборатории масс-спектрографий и еще о целом ряде лабораторий, которые используются в химии, физике и биологии. Есть договоренность с заводом „Точэлектроприбор“ что они возьмут на себя выпуск таких лабораторий. Тогда Академия наук, заказав их, будет делать только шеф-монтаж. Конечно, для какого-нибудь уникального эксперимента установку придется собрать самим ученым. Но это должно быть исключением, а не правилом. А правилом должно быть осуществление промышленностью шеф-монтажа. Малиновского это сразу увлекло, и он включился в полную силу, а работать он умеет, надо отдать ему должное.
В программно-технических комплексах и проблемных лабораториях должны занять и занимают свое место микрокомпьютеры. — Часть обработки данных эксперимента должна производиться на месте с помощью встроенного в прибор микрокомпьютера, остальная — на миникомпьютере, и лишь в случае необходимости можно выходить на большой компьютер. Например, для обработки результатов сложных ядерных экспериментов мы подключаем машину БЭСМ-6 (или ЕС-1060) на нашем вычислительном центре через радиоканал шириной 96 кГц, а рядом с экспериментальной установкой находится миникомпьютер, обрабатывающий результаты экспериментов.
Большинство экспериментов не ограничивается сбором и обработкой данных. Наиболее трудной частью является настройка экспериментальной установки. Например, для термоядерного лазерного реактора, который разрабатывает академик Н.Г. Басов, результаты эксперимента обрабатываются на ЭВМ за сутки, а на настройку установки тратится полгода, поскольку она должна быть очень точной. Поэтому важно решить и такую задачу, как компьютерная настройка приборов. Для этого следует применять роботы, которые также должны входить в программно-технический комплекс. Потому что, когда делается рентге-ноструктурный анализ кристалла в геохимии, то кристалл следует поворачивать, изменять его положение по отношению к пучку рентгеновского излучения, перемещать и т. п. Это все пока довольно долго делает экспериментатор. А в будущем программно-техническом комплексе такие операции должны выполняться автоматически. В
противном случае, если обработка результатов занимает половину времени, то ни при какой автоматизации мы не можем ускорить эксперимент больше чем вдвое. К сожалению, многие этого не понимают.
Не понимают, как всегда, потому, что американцы до этого только-только доходят. Они начнут понимать через пять-восемь лет после того, как это появится в США, такой у них стиль работы.
Усилиями наших инженеров в Институте проблем прочности АН Украины автоматизированы испытания на механическую усталость: здесь, по-видимому, будет создана первая проблемно-ориентированная лаборатория для многих механических испытаний. В Институте геологии и геофизики, а также в Институте проблем онкологии АН Украины мы также сделали ряд работ.
С автоматизацией физических исследований тесно связана автоматизация испытаний сложных промышленных объектов. Этим занимаются В.И. Скурихин и А.Г. Корниенко. Корниенко делает работу для флота, а Скурихин, А.А. Морозов и П.М. Сиверский — для авиации. Когда президент АН СССР А.П. Александров наши результаты увидел, он вначале не поверил. Пришлось показать систему, разработанную Корниенко, установленную на одном из кораблей и имеющую 1200 каналов съема информации.
Вподготовленной всесоюзной целевой программе по автоматизации научных исследований, испытаний сложных объектов и автоматизации проектно-конструкторских работ наш институт официально намечается головным. Постановление еще не было, когда я лег в больницу. (Позднее оно вышло. — Прим. авт.) Есть еще одно направление в этой работе, смыкающееся с роботами. Сейчас сборка и укрепление датчиков делаются вручную. Нужен еще такой микроробот, который мог бы все это делать. Такая задача поставлена мной на будущее. Здесь неограниченный простор для исследований, потому что в качестве конечной цели видится автоматизированная система развития науки и техники в целом, когда ЭВМ сами делают эксперименты, настраивают экспериментальную установку, могут спроектировать новую, получают результаты, обрабатывают их, строят теории, проверяют правильность старых теорий и в случае необходимости выходят на построение новых.
Впоследующем мыслится разработка алгоритмов дедуктивных построений, чтобы машина не только обрабатывала результаты, но и проверяла гипотезы и строила на основе этого теории, т. е. выдавала готовую печатную продукцию сначала в диалоговом режиме, а потом и самостоятельно. Такова дальнейшая программа работ в области автоматизации научных исследований.
И, наконец, системы автоматизации проектирования (САПР). Мы вычленили отдельно задачу автоматизации проектирования ЭВМ, потому что это полностью наша задача. А в остальном проектировании — в строительстве, машиностроении и т. д., алгоритмы делаем не мы, а соответствующие институты, а мы создаем программно-технические комплексы. Мы сделали две такие системы: одну для строителей в Киеве в Институте экспериментального зонального проектирования, другую (закрытую) в Ленинграде. Система автоматизации проектирования строительных работ получилась хорошая: изготавливаются полностью автоматически чертежи, проектная и сметная документация и пр. Этим занимаются Скурихин и Морозов. Эти и другие работы привели к появлению новых направлений — сети ЭВМ и банки данных. Сетями у нас занимаются А.Н. Никулин и А.И. Никитин, а банками данных — Ф.И. Андон и А.А. Стогний.
Что касается сетей, то мы первыми в мире высказали эту идею, первыми осуществили передачу информации для ЭВМ на большие расстояния, и если не сеть, то, во всяком случае, удаленные терминалы сделали раньше всех (при „океанском“ эксперименте, когда ЭВМ „Киев“ обрабатывала информацию, полученную с научно-исследовательского судна).
И мы же сделали первый в мире эскизный проект сети ЭВМ — Единой Государственной сети ВЦ (ЕГС ВЦ), который в полной мере в настоящий момент не реализован еще нигде. Этот проект был сделан мной совместно с Н.Н. Федоренко в 1962–1964 годах по указанию лично председателя Совета Министров СССР Косыгина и был