Исаак Семенович Брук — неутомимый созидатель, самобытный конструктор, бескомпромиссный руководитель
Вселенная бесконечна, так необъятна, что любая точка может считаться ее центром
Перелистывая страницы истории развития отечественной вычислительной техники, нельзя не вспомнить выдающегося изобретателя и экспериментатора Исаака Семеновича Брука. Более 100 научных работ, 50 изобретений, он внес весомую лепту в создание малых и управляющих машин. Замечательный ученый, член-корреспондент Академии наук СССР и просто интересный человек, в нем сочетались неудержимое стремление к познанию нового и бесстрашность при воплощении идей в жизнь. И.С. Брук стал первым директором Института электронных управляющих машин (ИНЭУМ) АН СССР, где под его руководством были созданы малые цифровые вычислительные машины М-1, М-2, М-3, М-4, М-5, М-7–200 и М-7–800.
В городе Минске 8 ноября 1902 года в еврейской семье родился Исаак Семенович Брук. Отец был простым служащим на табачной фабрике, хотя семья была и небогата, но родители делали все возможное, чтобы их дети получили хорошее образование и воспитание. В 1920 году Исаак окончил реальное училище, а его две сестры — Маша и Мирра — учились в гимназии и музыкальной школе. Еще с ранней юности Исаак проявлял немалый интерес к технике, машинам, различным механизмам. Он был частым гостем на электромеханическом заводе «Энергия», куда приходил в надежде заполучить от мастеров ненужные детальки, железки. Приносил их домой, превращая свою комнату в настоящую мастерскую. Как губка впитывал обьяснения о принципах работы и устройстве станков. Был очень любознательным мальчишкой, много читал Ж. Верна, Дж. Лондона, рисовал, увлекался астрономией. Еще во время учебы в реальном училище его увлек мир точных наук.
Электротехнический факультет МВТУ им. Н.Э. Баумана
В 1920 году Исаак поступил на электротехнический факультет МВТУ им. Н.Э. Баумана в Москве. Во время учебы занимался исследованиями, его дипломная работа была о способах регулирования асинхронных двигателей. Работая во Всесоюзном электротехническом институте им. В.И. Ленина, принимал участие в создании новой серии асинхронных двигателей и решении задач параллельной работы электрогенераторов. Несмотря на то, что это были тяжелые послевоенные годы, Брук был счастлив, занимаясь любимым делом.
Лаборатория электросистем
С 1930 по 1935 год молодой исследователь работал на электротехническом заводе в Харькове, где под его бдительным руководством были созданы электрические машины новой конструкции, взрывобезопасные асинхронные двигатели. Вернувшись в Москву, талантливый молодой инженер был рекомендован академиком К.И. Шенфером для работы в Энергетический институт АН СССР (ЭНИН). В организованной Бруком лаборатории электросистем рассчитывались режимы мощных энергетических систем. Моделирование таких систем требовало создания расчетного стола переменного тока, в последствии названого аналоговой вычислительной машиной. За что в мае 1936 года Исааку Бруку была присвоена ученая степень кандидата технических наук. Диссертацию «Продольная компенсация линий электропередач» он защитил в октябре.
Исследования в области электроэнергетики требовали сложных расчетов, ученый прекрасно осознавал, что движение вперед без помощи вычислительных средств просто нереально. В 1939 году под его руководством был создан механический дифференциальный анализатор, который позволял решать системы дифференциальных уравнений до шестого порядка. Размеры устройства были внушительны — занимаемая им площадь равнялась 60 кв.м. После представления интегратора-анализатора на Президиуме Академии наук Брук был избран членом-корреспондентом Академии наук СССР.
Во время войны Брук занимался исследованиями в области энергетики, исследованиями по статической устойчивости энергосистем. Под его руководством велись работы по разработке аппаратуры регулирования частоты и активной мощности для крупнейших электростанций СССР.
Не прекращал ученый работать и над аналоговыми вычислительными машинами. Исаак Семенович изучал зарубежные публикации о цифровых вычислительных машинах, был ярым участником научного семинара при Президиуме АН СССР, на котором поднимались вопросы о необходимости автоматизации вычислений. Как результат, летом 1948 года начал свое существование Институт точной механики и вычислительной техники. Но, увы, Брук и его лаборатория в состав сформировавшегося института не вошли. Произошло это вот почему…
Б.И. Рамеев
В 1948 году И.С. Брук вместе с молодым конструктором Б.И. Рамеевым, который бредил идеей создать что-то подобное первой американской ЭВМ «Эниак», совместно разработали проект цифровой ЭВМ с жестким программным управлением. В декабре 1948 года им удалось получить авторское свидетельство на изобретение «Автоматической цифровой машины». Первое авторское свидетельство на изобретение в области цифровой электронной вычислительной техники в СССР. Исаак был прирожденным создателем машин, но не главным конструктором и потому, когда в 1949 году Рамеева призвали в армию — ученый лишился своего единственного исполнителя. Громкий проект так и остался всего лишь на бумаге, нереализованным.
Создание М-1 — первой малой цифровой вычислительной машины или ставка на молодежь
Исаак Семенович понимал, что сейчас, как никогда ранее, ему нужны помощники, потому в 1950 году он сделал запрос в отдел кадров Московского энергетического института. В лабораторию электросистем, возглавляемую Бруком, начали собираться молодые, полные энтузиазма люди. Согласно воспоминаниям М.А. Карцева — в начале 50 годов был ведущим разработчиком ЭВМ в лаборатории — никто из пришедших поднимать советскую вычислительную технику не был специалистом в данной области, да и в принципе было не известно может ли существовать электронная вычислительная машина. 10 человек, среди которых был выпускник МЭИ Н. Матюхин, дипломники Т. Александриди, М. Карцев, окончивший техникум Р. Шидловский,
начали работать над разработкой и созданием малой цифровой вычислительной машины М-1.
АЦВМ М-1. Вид со стороны магнитного барабана
Из воспоминаний Николая Яковлевича Матюхина:
Наша группа была малочисленной, и, наверное, это было одним из главных факторов, заставивших И.С. Брука направить наши усилия на создание малых (по тем временам) ЭВМ. Никто из новобранцев, естественно, не представлял себе всей сложности работы… Наверно, поэтому мы и не сомневались, что сделаем машину, хотя уровень радиоэлектронной техники тех лет у опытных специалистов мог бы вызвать серьезные опасения в реальности этой затеи. К счастью, мы не имели никакого понятия о том, что лампы и радиодетали имеют свойство отказывать довольно часто, и без каких-либо колебаний принялись за работу…
Работа кипела, по прошествию всего двух месяцев в апреле 1950 года И.С. Брук оформил постановление Президиума АН СССР о создании цифровой вычислительной машины. В одной из своих книг Б.Н. Малиновский пишет, что такие решительные действия были вызваны приходом в лабораторию Брука молодого специалиста в области радиотехники Н.Я. Матюхина. Он был безумно талантлив, еще будучи студентом принимал участия в научных исследованиях. Брук поставил перед ним первое задание — спроектировать важный узел ЭВМ, безламповый дешифратор. Изначально даже не имея представления, что такое ЭВМ, Матюхин фактически стал главным конструктором М-1.
И.С. Брук — научный руководитель разработки — предоставил ученику нужную литературу, не раз проводил беседы, в которых подробно касался таких вопросов, как принципы работы ЭВМ, двоичная система счисления, численные методы вычислений. Его идеей было использовать для построения логических элементов немецкие купроксные выпрямители вместо электронных ламп. В М‑1 были реализованы: двухадресная система команд, логические схемы арифметики и управления машины были построены на основе полупроводниковых диодов, в качестве элементов оперативной памяти были использованы электронно-лучевые трубки от обычных осциллографов, устройством ввода-вывода служил телетайп.
молодой Н.Я. Матюхин
В 1952 году машина, построенная на основе архитектуры с хранимой программой, была запущена в эксплуатацию. М-1 — первая в мире ЭВМ, в которой все логические схемы были сделаны на полупроводниках, выполняла 15–20 операций в секунду над 23-разрядными числами и имела память емкостью в 256 слов.
Программа первой задачи, решенной на М-1, 1951 год
Это был неимоверный прорыв молодого одаренного коллектива — потребовалось менее двух лет, чтобы М-1 заработала. Хочется учесть тот факт, что все 9 сотрудников, кроме Брука, которые занимались созданием устройства, даже не имели ученых степеней.
Создание более совершенной цифровой вычислительной машины М-2
Весной 1952 года И.С. Брук выделил М.А. Карцеву группу из 7 человек для разработки цифровой вычислительной машины М-2. Группа выпускников МЭИ под руководством М.А. Карцева спроектировала и построила более совершенную вычислительную машину, ее производительность равнялась производительности ЭВМ «Стрела» и БЭСМ — 2 тыс. операций за секунду. В качестве элементов ЗУ применялись осциллографические ЭЛТ, а в логических схемах — полупроводниковые диоды. За счет этого в М-2 было в 4 раза меньше электронных ламп, потребление электроэнергии снизилось в 7 раз, для размещения устройства требовалось 22 кв. метра. В январе 1953 года М-2 уже работала с магнитным барабаном, а летом — с электронной памятью.
В следующие три года Карцевым была реализована идея укороченных адресов в командах и укороченных кодов операций. В 1957 году М-2 была модернизирована, емкость ОП составляла до 4096 слов. На малой ЭВМ проводились расчеты для Института атомной энергии, Института теоретической и экспериментальной физики АН СССР, КБ академика С.П. Королева и многих других. Машина М-2 была в единственном экземпляре и проработала в Энергетическом институте АН СССР 15 лет, ходили слухи, что ее попробовали создать в Китае.
Малая ЭВМ М-3 для проектных и исследовательских институтов
В 1955 — 1956 годах Исаак Брук сформулировал концепцию малых ЭВМ и их отличия от машин предельной производительности. Лаборатория управляющих машин и систем Брука АН СССР и НИИЭП приступили к разработке малой ЭВМ М-3. Основные идеи построения были предложены Бруком, Матюхиным, Белынским, Каганом, Долкартом.
Малая ЭВМ М-3
Машина с производительностью 30 операций в секунду оперировала 30-разрядными двоичными числами с фиксированной точкой, имела двухадресный формат команд, память на магнитном барабане емкостью 2048 чисел, производительность возрастала при работе с ферритовой памятью — 1,5 тыс. операций в секунду. Занимаемая площадь М-3 — 3 кв. метра, выпускалась серийно на заводе им. С. Орджоникидзе в Минске. М-3 стала прототипом для двух промышленных серий ЭВМ — «Минск» и «Раздан». М-3 состояла из 3 шкафов:
- главный шкаф с арифметическим узлом, системами местного и центрального управления и пультом машины
- шкаф запоминающего устройства с магнитным барабаном, усилителями записи и считывания и устройства управления выборкой чисел
- шкаф питания
Был стол для размещения телеграфной аппаратуры, которая использовалась в качестве устройств ввода информации с перфоленты и вывода на печать и перфоленту.
Строительство завода им. С. Орджоникидзе в Минске
Интересный факт: работа по созданию ЭВМ М-3 изначально не входила в государственные планы, потому комиссия во главе с академиком Н.Г. Бруевичем не хотела принимать машину, прошло два года прежде, чем ее запустили в серийное производство.
Создание управляющей вычислительной машины М4, М-5, М-7
Первая отечественная машина, построенная на элементной базе второго поколения, была разработана в 1958 — 1964 годах для управления в реальном времени комплексом радиолокационных станций (комплекс входил в состав радиоэлектронной системы наблюдения за искусственными спутниками Земли).
М-4
Изначально М-4 с ОП емкостью 1024 24-разрядных числа и постоянной памятью программ емкостью 1280 30-разрядных чисел работала с 23-разрядными числами с фиксированной точкой. Быстродействие М-4 — 30 тыс. операций в секунду.
Модернизированная М4–2М производительностью 220 тыс. операций за секунду, с оперативной памятью до 16 29-разрядных Кслов, начиная с 1964 года, в серийном выпуске была 15 лет. В 1968 году для нее были созданы периферийные машины М4–3М для ввода и первичной обработки данных.
М-5
Под руководством И.С. Брука в 1958–1961 годах была создана универсальная ЭВМ М-5 на транзисторных элементах и ферритовой памяти с мультипрограммным режимом работы. Она разрабатывалась для планово-экономических расчетов, была построена на технической базе второго поколения, но по своей архитектуре буквально являлась предшественницей ЭВМ уже третьего поколения. ЭВМ оперировала с 37-разрядными числами с фиксированной и плавающей точкой, 37-разрядный формат одноадресных инструкций содержал поля адреса, ключей, индексов и кода операций.
М-5 так и не вышла в серийное производство, так как Минский завод им. С. Орджоникидзе, который должен был этим заниматься, в это время запускал производство ЭВМ «Весна».
В 1966–1969 И.С. Брука был руководителем разработки управляющей машины М-7. Это была цифровая управляющая машина последовательного действия с памятью на магнитном барабане и развитыми устройствами связи с объектом, оперировала с 12-разрядными числами с фиксированной точкой.
М-7 и ее создатели
Создавалась такая ЭВМ для систем управления мощными теплоэнергетическими блоками электростанций, ее функциями были — поддержка режимов работы энергоблока, минимизация расхода топлива, сложные логические программы операций пуска и остановки энергоблока, анализ сочетаний параметров работы энергоблока.
Институт электронных управляющих машин (ИНЭУМ) АН СССР
На сессии Академии наук СССР по автоматизации в 1956 году Исаак Семенович выступал с докладом, в котором речь шла о главных направлениях промышленного применения вычислительных и управляющих машин. Институт электронных управляющих машин АН СССР (ИНЭУМ) и многие научно-исследовательские институты и проектно-конструкторские бюро в области создания управляющих машин и систем СССР были созданы для решения поставленной Бруком в 1957 году научной проблемы «Разработка теории, принципов построения и применения электронных управляющих машин». Она была опубликована АН СССР в 1958 году в серии «Вопросы советской науки». Здесь было сформулировано само понятие о специализированных управляющих и вычислительных машинах, обоснована их важная роль для народного хозяйства, освещены главные направления фундаментальных и прикладных исследований в области автоматизации производства и управления объектами с помощью специализированных и управляющих машин, намечены пути применения машин в энергетике, машиностроении, металлургии, химическом производстве, в планировании и статистике народного хозяйства.
Управляющие ЭВМ отличались от универсальных ЭВМ не только характером связи с объектом управления, но и высокой надежностью, работой в реальном масштабе времени, возможностью использования в экстремальных промышленных условиях внешней среды.
Первым директором ИНЭУМ был назначен И.С. Брук. В 1958 году он был утвержден Президиумом АН СССР научным руководителем по проблеме «Разработка теории, принципов построения и применения управляющих машин».
В стенах ИНЭУМ с 1957 — 1969 были созданы управляющие машины М-4, М-5, М-7–200 и М-7–800.
И.С. Брук понимал, что кроме применения ЭВМ для научных расчетов и управления объектами, они могут служить для обработки экономической информации и решать задачи, непосредственно связанные с моделированием экономики.
М-7–800
В ИНЭУМ Исаак проводил работы по применению математических методов и вычислительной техники для решения экономических задач на государственном уровне. Были привлечены специалисты из области экономики, но такие его действия вызвали бурю негодования со стороны руководства Госпланом СССР. Из-за противоречий в 1964 году Брук ушел с поста директора института электронных управляющих машин.
Выйдя на пенсию, И.С. Брук продолжал работать в ИНЭУМ в качестве научного консультанта и руководителя научно-технического совета ИНЭУМ. Он принимал участие в обсуждениях и выборе архитектурных, схемотехнических и конструктивных решений для моделей АСВТ-М. В дальнейшем его рекомендации были использованы при разработке ЭВМ М-4000/ М-4030, М-400, СМ 3/СМ 4.
ЭВМ М-4000
Брук — великий учитель и наставник
Исаак Семенович терпеть не мог всякие сложности, непонятности. Простота, надежность и долговечность, вот чем руководствовался талантливый ученый. Эти понятия в полной мере характеризуют его стиль работы с учениками и машинами. По прошествии многих лет ученики с теплотой вспоминали о великом наставнике. Невероятно талантливый, оптимистично настроенный на результат — Учитель с большой буквы. В его школе царило уважение, поддержка и никакого намека на неудачу. Брук находил подход к каждому, зажигал огонек и рвение к созданию чего-то нового.
Л.С. Легизо: «Он знал, как подойти к каждому, и умел создавать вокруг себя определенную творческую атмосферу. В результате он создал вокруг себя такой коллектив, который дал мощные ростки во всей нашей промышленности… Я бы сказал, что Брук был как бы ядром галактики, порождающим некоторую мыслительную материю… У него мы научились конкретным техническим решениям, получили огромный опыт тематической работы, выучились системному подходу к будущим разработкам».
Исаак Семенович Брук жил лабораторией, постоянно выбивал у руководства оборудование для лаборатории, деньги, премии сотрудникам.
Ученый не переносил обман, лицемерие, будучи человеком слова, не прощал невыполнение обещаний и халатного отношения к работе. Он не боялся критиковать и высказывать свое несогласие с вопросами, касающимися не только компьютеров, но и государственного управления.
И.С. Брук, как учитель, сыграл не последнюю роль в становлении и развитии отечественной вычислительной техники. Его ученики — Б.И. Рамеев, Н.Я. Матюхин, М.А. Карцев, Г.П. Лопато, Б.Н. Наумов в последствии создавали свои коллективы и школы, в которых следовали принципам инженерной школы разработки вычислительных и управляющих машин, созданной И.С. Бруком.
Основной принцип сформированный Бруком — тщательный баланс характеристик производительности, надежности и стоимости при разработке машин малого и среднего класса. Он требовал блестящих знаний теоретических основ электротехники, импульсной техники, умение принимать смелые технические решения при проведении крупных разработок. Обращал внимание на необходимость тесного сотрудничества инжеров и программистов во время разработки и создания ЭВМ.
Исаак Семенович Брук слева
Исаак Семенович Брук был награжден четырьмя орденами Трудового Красного Знамени и медалями СССР за заслуги в области отечественной науки и техники. Более 100 научных работ носят его имя, он получил более 50 авторских свидетельств на изобретения.
Умер он 6 октября 1974 года и был похоронен в Москве на Введенском кладбище.
Хотелось бы закончить статью удивительно простыми и в то же время глубокими словами выдающегося изобретателя:
Надо постараться понять, как устроено то, с чем вы имеете дело, как это можно было бы сделать лучше, и не мириться с замеченными недостатками
