книги из ГПНТБ / Апокин, И. А. Развитие вычислительных машин

В совокупности электронных ЦВМ доминирующую роль игра­ ют универсальные ЦВМ, используемые в настоящее время для

выполнения научно-технических расчетов, обработки больших

объемов информации и управления в реальном масштабе време­

ни. В этой связи представляется целесообразным использовать

данные о развитии универсальных электронных ЦВМ, получен­

ные в гл. 4—7, в !качестве исходного материала для построения периодизации развития современной научно-технической револю­ ции и ее .перерастания в производственную революцию. Предла­ гаемая периодизация имеет следующий вид:

1. Период бурного развития ряда областей науки и техники,

связанного с применением универсальных ЦВМ в научных ис­

следованиях.

Хронологические рамки данного периода совпадают с перио­

дами зарождения электронной вычислительной техники и перио­ дом ЦВМ первого поколения, т. е. охватывают вторую половину

40-х и 50-е годы. Исходным моментом данного периода представ­

ляется целесообразным считать создание первых электронных

ЦВМ.

2. Период интенсивного внедрения процессов механизации ум­ ственного труда в различные сферы жизни общества (планирова­ ние народного хозяйства, промышленность, транспорт, торговля,

образование, здравоохранение и т. д.).

Основными чертами данного периода являются:

а) дальнейшее расширение применения вычислительных ма­ шин в сфере ,научно-технических расчетов, широкое использование

ЦВМ для обработки больших массивов информации, начало и заметное развитие применения ЦВМ в системах автоматического управления, работающих в реальном масштабе времени;

б) создание в промышленно развитых странах вычислитель­

ных сетей, охватывающих вычислительные центры, расположен­ ные на территории всей страны;

в) преимущественное использование универсальных ЦВМ в системах, работающих в режиме APMB между абонентами;

г) интенсивное развитие устройств и средств программирова­

ния, обеспечивающих непосредственную связь человека с вычи­

слительной машиной;

/д) развитие полупроводниковой техники по линии дискретные

'транзисторы — интегральные схемы — интегральные подсистемы;

внедрение интегральных подсистем с результирующим резким

330

зателем решения основных задач данного периода может служить

создание национальных и международных вычислительных сетей с установкой абонентских пультов на рабочих местах и в кварти­

рах на уровне современного распространения таких средств ин­

формации и связи, как радио, телевидение и телефон. По предва­

рительным оценкам [6], в промышленно развитых странах указан­ ный уровень применения вычислительной техники может быть достигнут до конца XX в.

3. Период завершения комплексной автоматизации сферы

производства и комплексной механизации сферы управления на

базе средств вычислительной техники.

В настоящее время трудно судить о том, в каких конкретных

формах будет развиваться данный период научно-технической революции. В качестве типичной оценки уровня производства,

характерного для этого периода, можно привести следующую

оценку: «От автоматизации технологических процессов, через ав­

томатические цехи и заводы осуществляется переход к комплекс­

ному автоматизированному производству, что п будет характе­ ризовать технологический уровень коммунистического способа

производства. В результате будет создана система автоматических машин, которая будет выполнять целевое назначение (получение материальных благ) без какого-либо непосредственного участия человека в процессе всего производственного цикла» [1, стр. 230]. Прообразом систем комплексного автоматизированного производ­ ства, характерного для данного периода, являются современные системы управления непрерывными технологическими процесса­

ми. ЦВМ, управляющие работой таких систем, замкнуты на объ­ ект в контуре управления. В результате процесс управления пол­ ностью автоматизируется, а роль обслуживающего персонала сво­ дится к -наблюдению за работой системы.

Весьма важно отметить, что приведенная выше оценка учи­ тывает лишь одну сторону перерастания научно-технической ре­ волюции в производственную, а именно автоматизацию производ­

ственных процессов. Однако, как будет показано в дальнейшем (разд. 2 гл. 8), возрастание сложности задач в сфере управления

производством происходит более высокими темпами, чем увеличе­

ние масштабов производства. Из этого следует, что сфера управ­ ления производством как во втором, так и в третьем периоде

научно-технической революции явится объектом механизации и

(возможно) автоматизации, причем материальные затраты, свя­

занные с развитием сферы управления, будут сопоставимы с за­ тратами на автоматизацию производственных процессов. Более

того, можно предположить, что «центр тяжести» в сфере автома­ тизации общественного производства постепенно сместится в об­ ласть управления производством как на высшем уровне (плани­

рование в национальном, международном и глобальном масшта­

бах), так и в среднем звене (отраслевое управление). Весьма

важное внимание будет уделено сфере управления наукой. Коро­

331

че говоря, любое рассмотрение комплексной автоматизация произ­

водства должно неизбежно включать рассмотрение сферы управ­

ления.

Что же касается принципиально новых особенностей научнотехнической революции, которые собственно и являются основой

для выделения ее третьего, заключительного периода, то здесь необходимо отметить следующее. Автоматизация производствен­

ных процессов и механизация сферы управления требуют разра­

ботки сложных систем (автоматического и автоматизированного

управления). В настоящее время процесс разработки данных си­

стем является одним из наиболее трудоемких. При этом, как было показано в гл. 7, па определенном этапе развития вычислитель­

ной техники (на этапе интегральных подсистем) процесс разра­

ботки электронных ЦВМ в принципе не может быть осуществлен исключительно «ручными» методами проектирования. Уже в

конце 50-х годов возникла потребность в механизации и автомати­

зации процесса разработки и изготовления ЦВМ. К 'началу 70-х

годов данная потребность превратилась в настоятельную необхо­ димость. Во втором периодо научно-технической революции по­ степенно возрастает уровень применения вычислительной техни­

ки при создании новых вычислительных систем. Третий, заклю­ чительный период научно-технической революции связан с соз­ данием:

а) либо автоматизированных систем управления комплексным процессом научных исследований, опытно-конструкторских и про­

изводственных работ по созданию вычислительных систем; б) либо автоматических систем управления данными процес­

сами.

Отличие автоматизированной от автоматической системы уп­

равления заключается, как известно, в том, что в первом случае

ответственность за папболее важные решения возлагается на

человека. Не рассматривая здесь не являющегося в настоящее

время актуальным вопроса о том, каким путем (либо путем «со­

четания возможностей» человека и машины, либо путем созда­

ния систем, превосходящих эвристические возможности человека) пойдет дальнейшее (в 90-х годах XX — начале XXI в.) развитие вычислительных машин, отметим, что на любом пути будут соз­

даны системы, «продуцирующие» новые средства вычислительной техники. Создание подобных систем и станет исходным пунктом

третьего периода научно-технической революции. Первыми шага­

ми в данном направлении являются современные работы в обла­ сти машинного1 проектирования, включая работы по созданию ап­ паратуры и средств программирования, используемых в системах

графоаналитической связи человека с машиной.

Итак, в основе предлагаемой периодизации лежит последова­

тельное расширение сферы применения средств вычислительной

техники, т. е. средств механизации умственного труда. Представ­

ляется целесообразным сопоставить процесс развития современ-

332

Iioii научпо-технической революции (и ос перерастания в произ­

водственную революцию) п процесс развития начавшейся в

XVIII в. промышленной революции, в основе которой лежит по­

следовательное расширение сферы примеиепия рабочих машин,

т. е. средств механизации физического труда. Анализ промышлен­ ной революции, данный К. Марксом в XIII главе «Капитала»

(т. I), показал, что основные исходные моменты промышленного переворота связаны с последовательным внедрением трех круп­

ных технических изобретений XVIII в.:

исходным моментом развития машиностроения.

Таким образом, процесс развития технической революции и

ее перерастания в промышленную революцию шел по пути после­

довательного применения рабочих машин:

1)в одной из отраслей производства (текстильной промыш­ ленности) ;

2)во всех основных отраслях производства (в результате

применения парового двигателя) ;

3) в наиболее сложной отрасли производства (машинострое­ нии) .

Как видно из приведенной выше схемы периодизации, в изве­ стной степени аналогичным путем (на основе последовательного

расширения областей применения вычислительных машин) идет процесс развития современной научно-технической революции и

ее перерастания в производственную революцию.

2. Роль электронных ЦВМ в первом и втором периодах научно-технической революции

Конкретизация общей схемы периодизации современной науч­ но-технической революции, предложенной в предыдущем разделе,

представляет существенный интерес с точки зрения изменения роли электронных ЦВМ в каждом из периодов. Рассмотрим дан­

ный вопрос применительно к первому и второму периодам совре­ менной научно-технической революции.

Как было отмечено в предыдущем разделе, первый период

научно-технической революции является периодом бурного раз­

вития ряда наиболее передовых (перспективных) областей научнотехнического прогресса, причем темп развития во многом опре­

деляется степенью применения вычислительной техники для ре­

шения задач расчетного типа.

Ядерная физика и атомная энергетика, реактивная авиация и

космонавтика, химия полимеров и молекулярная биология — все эти и многие другие области, определяющие лицо современной

научно-технической революции, возникли независимо от вычи­ слительной техники. Однако во все большей степени уровень их

333

развития определяется степенью применения вычислительной тех­ ники для выполнения научно-технических расчетов. Причина этого

заключается в существенно более высокой сложности научно-тех­

нических расчетов в данных областях по сравнению с теми обла­ стями, которые определяли научно-технический прогресс в более ранние периоды, например в конце XIX или начале XX в. Если при HpoeiiCTnpoiBaHHn самолета с поршневым двигателем можно

было ограничиться средствами ручного счета н механическими

моделями, то при проектировании сверхзвукового пассажирского лайнера или атомной подводной лодки-ракетоносца требуется выполнение существенно более сложных вычислений, необходимо

математическое моделирование объекта на быстродействующей

вычислительной машине. Именно по этой причине в предыдущем разделе было предложено считать исходным моментом (началом)

современной научно-технической революции создание первой электронной ЦВМ (1945 r.). C появлением электронных ЦВМ че­ ловечество получило универсальное средство для выполнения

сложных научно-технических расчетов, что позволило существен­ но ускорить темпы научно-технического прогресса. Заметим, что именно резкое убыстрение темпов прогресса является количествен­

ным показателем «революции», «переворота» и т. д. Итак, не сам

факт возникновения перспективных областей научно-техническо­

го прогресса, а появление условий для их бурного, революционного

развития является, на наш взгляд, решающим фактором с точки

зрения выявления исходного момента современной научно-техни­

ческой революции.

Первый период научно-технической революции можно рас­

сматривать как ее пролог. «Человечество вступает в период науч­

но-технического переворота, связанного с овладением ядерной энергией, освоением космоса, с развитием химии, автоматизации

производства п другими крупнейшими достижениями пауки и тех­ ники» 2. Следующая за данным периодом «основная», «централь­

ная» часть процесса современной научно-технической революции (основная — в смысле масштабов развития научно-технической ре­

волюции, существенного увеличения ее влияния на жизнь общества,

наконец с точки зрения длительности данного периода) развивается

на основе внедрения вычислительной техники в различные стороны жизни общества. Рассмотрим данный вопрос более детально. Как

внастоящее время, так и в обозримом будущем применение ЦВМ

всфере научно-технических расчетов является чрезвычайно важ­

ным, во многом определяющим темпы создания новых техниче­ ских средств и результативность научных исследований. Однако

удельный вес использования ЦВМ для научно-технических расче­ тов постепенно уменьшается. На рубеже 50-х и 60-х годов в струк­

туре сфер применения ЦВМ на первое место выходит сфера обра- боткш-больших объемов информации. Достигнуто это было, разу­

2 Программа Коммунистической партии Советского Союза. Μ., 1972, стр. 27.

334

меется, не за счет уменьшения абсолютного количества ЦВМ,

применяемых для научно-технических расчетов. Наоборот, их количество увеличивалось из года в год, ио еще более быстрыми

темпами увеличивалось количество машин, используемых в сфере

обработки информации, преимущественно информации экономи­ ческого характера.

Так, в США в '1958 г. в сфере научных исследований исполь­ зовалось 38%, для обработки коммерческой информации 58% и

для контроля и регулирования технологических процессов 4%

ЦВМ3. За десятилетие (1958—1968 хт.) парк универсальных ЦВМ США вырос в 36 раз, причем процент машин, используемых

в сфере паучных исследований, снизился до 15, а процент ЦВМ,

используемых в сфере обработки коммерческой информации, увеличился до 74. Аналогичный процесс происходит в СССР. Так,

в 1964 г. в общем объеме выполненных на ЦВМ работ научно-

технические расчеты составляли 42,5%, большая часть приходи­ лась на сферу обработки информации и управление (оперативное

управление и регулирование производства — 23,5% вычислитель­

ных работ, учет и статистика — 19%, планирование и материальнотехническое снабжение — 9,5%, подготовка производства —

5,5%) [7].

О чем говорят эти данные? Очевидно, прежде всего, как это

отмечают некоторые исследователи, о двух этапах применения вы­

числительной техники. «На первых этапах развития вычислитель­

ной техники,— писали в 1967 г. 3. Б. Голембо и Г. В. Веников,—

ЦВМ применялись главным образом для решения задач вычисли­ тельной математики. Это в значительной степени определило ие только специфику структурно-логической и конструктивно-схем­

ной реализации ЦВМ, но и особенности самого развития средств цифровой вычислительной техники: первоначально создавался класс ЦВМ, а затем подбирались алгоритмы, которые могли быть

эффективно реализованы па этих ЦВМ. В настоящее время начи­

нается новый этап применения ЦВМ, характеризующийся широ­

ким их использованием для обработки и хранения больших мас­ сивов информации при решении разнообразных невычислитель­

ных задач (например, информационно-поисковых задач, задач автоматического управления)... Для этого этапа характерно каче­

3 Заметим, что понятие «применение ЦВМ в научных исследованиях» не­ сколько более широкое, чем используемое нами понятие «иаучио-техниче- скпе расчеты nà ЦВМ». Кроме того, точное разграничение сфер «расчеты» и «обработка информации» невозможно (при решении задач обработки ин­ формации нередко выполняются сравнительно сложные расчеты). Нако­ нец, применение ЦВМ для обработки коммерческой информации (напри­ мер, в рамках коммерческого вычислительного центра) не исключает вы­ полнения на данных ЦВМ научно-технических расчетов по заказам потре­ бителей. Аналогичная ситуация возникает при использовании некоторой машины в режиме APMB. Однако даже с учетом подобных замечаний прпводпмые статистические данные в достаточной степени отражают тенден­ цию — повышение роли сферы обработки информации.

335

ственное изменение методов проектирования ЦВМ: вначале со­

ставляются алгоритмы, подлежащие реализации па ЦВМ, а затем в соответствии с данным классом алгоритмов создаются вычисли­

тельные машины, наиболее эффективные с точки зрения реали-

оаціш этих алгоритмов» [8, стр. 13]. Однако значение приведен­ ных данных выходит за рамки собственно вычислительной техни­

ки и связано с сущностью современной научно-технической рево­ люции.

Ранее неоднократно отмечалось, что преимущественной обла­ стью применения электронных ЦВМ в сфере обработки информа­ ции является обработка информации для управления экономикой.

Причина этого заключается в существенном усложнении про­

цесса управления экономикой на всех уровнях: от единичных

технических систем и отдельных предприятий и до наиболее круп­

ных экономических систем (в социалистических странах — отрас­ ли народного хозяйства и все народное хозяйство в целом, в ка­ питалистических странах — отдельные корпорации и отдельные,

принадлежащие государству отрасли экономики).

Как отмечал К. Маркс, «всякий непосредственно обществен­ ный или совместный труд, осуществляемый в сравнительно круп­

ном масштабе, нуждается в большей пли меньшей степени в уп­ равлений, которое устанавливает согласованность между индиви­

дуальными работами и выполняет общие функции, возникающие из движения всего производственного организма в отличие от дви­ жения его самостоятельных оргапов» 4. На рубеже 50—60-х годов в промышленно развитых странах отчетливо выявилось одно важ­ ное обстоятельство: масштабы производства стали настолько крупными, что возникла необходимость переложить значительную

часть работ по управлению (т. е. значительную часть умственного труда, затрачиваемого на управление) на технические устройства,

которые моглп бы выполнить этот труд, а именно на автоматиче­

ские и автоматизированные системы управления, использующие средства вычислительной техники, прежде всего универсальные ЦВМ. Рассмотрим более подробно вопрос о такой необходимости.

1. Как показано в работе [9], па рубеже 50—60-х годов проис­

ходит существенное укрупнение мощностей единичных техниче­ ских агрегатов и систем. На графиках, характеризующих рост

мощности, производительности и других параметров отдельных агрегатов и систем (таких как турбины электростанций, домен­ ные печи, нефтеналивные суда, самолеты и ∏p.), наблюдается

«крутой излом траектории развития» [9, стр. 28], а именно из­

лом в первых производственных кривых, соответствующий резко­

му убыстрению темпов роста. Заметим, что данные явления на­ блюдаются не только в сфере промышленного производства и транс­ порта, но и в военной технике (например, переход от дозвуковых бомбардировщиков к сверхзвуковым бомбардировщикам-ракетонос­

4 К. Маркс и Ф. Энгельс. Сочинения, т. 23, стр. 342.

336

цам) и в области научных исследований (например, эволюция параметров ускорителей частиц).

2.Наряду с усложнением единичных агрегатов и систем во второй половине 50-х и первой половине 60-х годов наблюдается

существенное усложнение комплексов технических агрегатов и систем. Создаются такие крупные технические комплексы5, как

объединенные энергосистемы, системы сбора и обработки косми­ ческой информации, системы противовоздушной обороны и т. д.

3.В 50—60-х годах существенно возрастает сложность управ­

ления отдельными экономическими системами и комплексами.

В капиталистических странах, прежде всего в США и Японии,

существенно увеличиваются и достигают гигантских размеров отдельные фирмы и концерны. Например, объем продаж крупней­

шей фирмы США («Джеиерал Моторе») превышает националь­

ный доход таких стран, как Австрия, Бельгия, Нидерланды. На­

ряду с ростом отдельных фирм в капиталистическом мире суще­

ственно усложняются процессы управления:

а) в рамках отдельных отраслей, принадлежащих государству,

таких как сталелитейная и угольная промышленность (Велико­ британия), энергетика (Италия) и т. д. ;

б) в сфере управления стратегическими вооруженными сила­ ми, оснащенными ракетно-ядерным оружием; так, в США ведутся разработки по созданию автоматизированных систем управления

на уровне как отдельных родов войск, так и всех стратегических

вооруженных сил; в) в сфере организации науки и информационно-справочной

работы (в связи с резким повышением государственных расходов

иа развитие науки и научно-техническую информацию).

Наконец, наряду с проблемами управления в рамках отдель­

ных фирм и отдельных отраслей в капиталистическом мире в

конце 50-х — начале 60-х годов ставятся проблемы «программиро­

вания» экономики в рамках как отдельных государств, так и эконо­ мических регионов (например, стран, входящих в Общий рынок).

Разумеется, в условиях капиталистического способа производства

масштабы возможностей в данной области ограниченны. Тем не ме­

нее любые попытки решить данные проблемы связаны с необхо­ димостью обработки весьма больших объемов информации.

Еще более сложные проблемы управления экономикой возник­

ли в 50—60-х годах в социалистических странах. Точнее, в СССР

проблемы управления на самом высоком уровне (в масштабе

всей страны) возникли еще в 20-х годах. Аналогичные проблемы

появились также во всех государствах, входящих в социалистиче­

скую систему. Заметим, что по своей сложности эти проблемы в целом выше, чем рассмотренные ранее проблемы управления эко-

5 Понятие «технический комплекс» в отличие от понятия «техническая си­ стема» используется памп для обозначения технической системы, отдель­ ные компоненты которой находятся на значительном расстоянии друг оі друга.

337

IiOMIIKOn в капиталистических странах. Например, как отмечалось в статье [10], в СССР в 1964 г. для составления сбалансированно­

го плана развития народного хозяйства требовалось выполнить не меиее 10 10 арифметических операций с пяти-шестизначными чи­

слами. Для выполнения данного объема вычислений с помощью

клавишных вычислительных машин потребуется около 30 млрд,

человеко-лет. Такого уровня потребностей в вычислительных ра­

ботах для управления экономикой не знает ни одна капиталисти­ ческая страна.

Наряду с задачами планирования в рамках народного хозяй­ ства страны в социалистической системе государств на рубеже

50—60-х годов возникают проблемы управления в рамках эконо­

мических регионов. По рекомендации состоявшейся в 1956 г. в

Берлине VII сессии СЭВ были разработаны совместные планы развития экономики до 1960 г. На VIII сессии СЭВ (1957 г.) было принято решение о разработке и координации перспективных пла­

нической революции» [9, стр. 100].

4. Отражением растущей сложности управления на всех уров­ нях явился существенный рост управленческого персонала. На­

пример, в США в 50-х годах ежегодный рост управленческого персонала составлял 11% [7, стр. 33]. Разумеется, такой рост уп­

равленческого персонала, существенно превышающий темпы ро­ ста народонаселения, не может продолжаться сколь угодно долго.

Между тем сложность задач в сфере управления возрастала со

скоростью, значительно превышающей скорость роста управлен­

ческого персонала.

к увеличению связей приблизительно в четыре раза. Таким образом, сложность управления растет приблизительно пропорцио­ нально квадрату числа объектов, управление которыми произво­

дится в рамках некоторой системы. Из этого, в частности, следует:

а) в социалистических странах, т. е. в странах с планирова­

нием экономики в масштабе всей страны, сложность процессов

управления (при прочих равных условиях) существенно выше,

чем в странах с капиталистическим способом производства;

б) после достижения некоторого «критического уровня слож­

ности», требующего применения методов оптимизации управле-

338

шія, в свою очередь требующих использования быстродействую­ щих вычислительных машин, темпы дальнейшего развития эко­ номики ие могут не зависеть от степени и уровня применения

ЦВМ.

Итак, как видно из рассмотренных выше пунктов 1—5, на ру­ беже 50—60-х годов сфера управления (прежде всего сфера уп­ равления экономикой) в промышленно развитых странах достиг­

ла «критического уровня сложности», т. е. стала настолько сложной, что многократное повышение производительности труда

управленческого персонала стало настоятельно необходимым.

Именно эта настоятельная необходимость и послужила причиной перераспределения сфер применения универсальных ЦВМ на ру­ беже 50—60-х годов, что явилось показателем перехода к новому

периоду научно-технической революции.

В чем основные особенности этого периода? Наиболее общий ответ — ,в значительном развитии сферы обработки больших объе­ мов информации и соответственно внедрении вычислительной

техники в различные стороны жизни общества (прежде всего в

сферу экономики и, далее, в такие области, как образование,

здравоохранение, управление научными исследованиями и т. д.). Итак первое (основное) отличие заключается в широте охвата

процессов умственного труда, механизируемого с помощью ЭВМ.

Второе отличие заключается в средствах механизации. Если в первом периоде научно-технической революции основным сред­

ством механизации умственного труда служила вычислительная машина, то во втором периоде — уже не отдельная машина,

а некоторая информационная система или система управления, ис­ пользующая вычислительную машину: автоматическая система

управления (управление с помощью ЭВМ непрерывным техноло­

гическим процессом, полетом ракеты, маневром корабля и т. д.) ;

автоматизированная система управления (АСУ) производством в

рамках цеха, завода, фирмы, отрасли и т. д.; информационно­ справочная система (например, для библиотек и информацион­ ных служб) ; автоматизированная система обучения и т. д. Таким

образом, второе отличие может быть рассмотрено с позиций си­

стемного подхода: во втором периоде научно-технической револю­

ции появляются и постепенно начинают играть все более важную

роль в различных областях деятельности человека системы, уп­

равляемые вычислительной машиной, в том числе:

(например, автоматическая система управления полетом ракеты) ;

в) смешанные системы, сочетающие признаки а) и б); приме­

ром смешанной системы может служить АСУ, управляющая не­ которой экономической единицей (завод, фирма, отрасль и т. д.).

Третье отличие заключается в изменении характера автомати­ зации производственных процессов. Автоматические и автомати-

339