Архитектура РВМ строилась на следующих принципах:
1. Высокий уровень рекурсивного машинного языка. Любой программе или любому набору данных можно сопоставить лишь один элемент языка, который состоит из небольшого числа элементов более низкого уровня.
2. Рекурсивно-параллельное управление вычислительным процессом — выполняются все те программные элементы машинного языка, для которых выполняются условия готовности к работе.
3. Древовидная, программно перестраиваемая структура памяти, состоящей из небольших модулей, каждый из которых может работать в адресном, ассоциативном, буферном и стековом режимах.
4. Гибкая архитектура РВМ — элементарные процессоры программно объединяются в управляющие и исполнительные системы, отражающие структуру решаемых задач.
5. РВМ состоит из любого сколь угодно большого числа простых модулей, образующих многоуровневую рекурсивную структуру.
(цитируется по статье В.А. Торгашев 'Автоматные сети и компьютеры: история развития и современное состояние')
Когда по эскизному проекту РВМ появились первые обнадёживающие результаты, Глушков пригласил Валерия Антоновича на совещание Госкомупра, чтобы сделать небольшое предварительное сообщение и заручиться поддержкой руководства страны. Перед совещанием Виктор Михайлович постарался объяснить Первому секретарю наедине важность проводимой Торгашевым работы:
— Исследования Валерия Антоновича, если их сейчас поддержать, дадут нашей стране приоритет в создании нейронных сетей. Если помните, мы с вами неоднократно обсуждали сетевые структуры, и нейросети там тоже упоминались.
Никита Сергеевич попытался припомнить множество различных обсуждений, регулярно происходивших на совещаниях Госкомупра. Термин 'нейросети' был ему знаком понаслышке:
— Это, если правильно помню, программы, которые умеют изображения распознавать?
— Да, но не только. Нейросети позволяют решать задачи управления, прогнозирования, и являются важным шагом на пути к искусственному интеллекту, — подсказал Глушков. — Они нам очень понадобятся в будущем, в том числе — для управления народным хозяйством, для различных роботов и автоматов, при исследовании Марса и Венеры автоматическими аппаратами.
Задачи управления народным хозяйством для Хрущёва всегда стояли на первом месте. Никита Сергеевич кивнул и лишь уточнил:
— А мы на современном этапе уже можем что-то подобное начать изучать? Или это пока теоретические исследования?
— Можем, конечно, — подтвердил академик. — В конце концов, Розенблатт изобрёл перцептрон ещё в 1958 году, (https://ru.wikipedia.org/wiki/Перцептрон) и эксперименты по распознаванию речи и образов мы уже пробовали проводить. Работы, конечно, впереди очень много...
— Чем раньше этой темой займёмся, тем дальше опередим 'заклятых партнёров', — тут же решил Первый секретарь. — Зовите вашего молодого человека, послушаем, чего ему удалось добиться.
При описании архитектуры РВМ Валерий Антонович умышленно избегал терминов 'автомат' или 'автоматные сети' и пользовался лишь терминологией привычной для вычислительной техники. В его коротком докладе были также сформулированы преимущества РВМ перед вычислительными машинами того времени:
1. Низкие требования к быстродействию элементов, небольшое число внешних выводов, малая номенклатура и низкая сложность модулей РВМ.
2. Высокая серийность модулей РВМ, которые могут использоваться как в простейших РВМ (калькуляторах), так и в суперсистемах.
3. Конструктивная и технологическая простота, позволяющая полностью автоматизировать производство РВМ.
4. Малый объём внутренней памяти РВМ, необходимой для размещения рабочих программ и операционной системы, низкие требования к быстродействию внешних запоминающих устройств.
5. Сокращение времени составления, трансляции и отладки программ, снижение требований к квалификации программистов, возможность безошибочного программирования.
6. Сохранение работоспособности при множественных отказах элементов.
(Многие из этих преимуществ, определявшихся свойствами автоматных сетей, сохранили актуальность и через 40 лет. См. В.А. Торгашев 'Автоматные сети и компьютеры: история развития и современное состояние')
Докладывал разработчик коротко, не вдаваясь в технические подробности, а концентрируя внимание членов Госкомупра на открывающихся возможностях. Нельзя сказать, что Первый секретарь многое понял из доклада, да и прочие присутствующие, кроме самого Глушкова, тоже недостаточно разбирались в предмете обсуждения. Никита Сергеевич сконцентрировался на названных докладчиком преимуществах:
— Значит, говорите, эти ваши сетевые вычислители самообучающиеся, и при этом строятся из большого количества однотипных недорогих элементов?
— Да, именно так. Их можно собирать и на основе уже хорошо освоенной диодно-транзисторной логики, но использование микросхем малой интеграции даст ещё лучший результат, — подтвердил Торгашев.
— Мы тут с товарищами из НПО 'Научный центр' обсуждаем возможность изготовления программируемых логических интегральных схем, — подсказал Глушков. — С ними задача построения рекурсивных вычислительных машин решается ещё проще, так как элементы разных типов можно будет программировать на базе одного или двух-трёх видов микросхем. (https://ru.wikipedia.org/wiki/ПЛИС)
— Это хорошо. Однотипные — значит, и производить их можно массово, тогда они будут недорогие, — одобрил Хрущёв. — А по вашей текущей работе, Валерий Антонович, хочу спросить: подобные системы у нас раньше создавались?
— Автоматные сети создавались, но не такого масштаба, — признал Торгашев. — Сеть для управления противоракетной системой — крупнейшая из построенных на сегодняшний момент.
— Тогда, полагаю, если испытания вашей системы управления для А-35 завершатся успешно, и она будет принята на вооружение, Государственная премия вашему коллективу обеспечена, — заключил Первый секретарь. — За этим я сам прослежу. Ну, и, конечно, успехов вам в защите диссертации и дальнейшей разработке сетевых вычислителей. Задачу вы решаете первостепенной важности, считайте, что в моём лице вы обрели самого верного сторонника.
Такого успеха Валерий Антонович никак не ожидал. По завершении испытаний системы управления пусковыми установками А-35 он и его коллеги были награждены Государственной премией, как и обещал Первый секретарь.
После вручения Госпремии Виктор Михайлович Глушков по секрету сообщил Первому секретарю:
— А знаете, Никита Сергеич, в 'той' истории Валерий Антонович уже позже, в начале следующего века, стал пламенным сталинистом и обличителем, извиняюсь за выражение, 'предательского хрущёвского режима'. А тут он из ваших рук Государственную премию получил. Интересно история складывается...
— А это не важно, кем он стал в 'той' истории, — ответил Хрущёв. — Важно, кем он станет здесь. Конечно, с откровенными предателями, вроде Горбачёва и Ельцина, с врагами, вроде Рейгана и Бжезинского, со свихнувшимися маньяками типа Пол Пота мы рисковать не можем. Но вот таким, честным и талантливым специалистам, будем давать дорогу и помогать всемерно.
Вы мне, товарищи, лучше вот что скажите: эти самые модули или автоматы, которые разрабатывает товарищ Торгашев — можно их делать на основе нашего освоенного процессора 6502?
— Можно, и на базе более простого 4004 тоже можно, — ответил Глушков. — Автоматы ведь могут быть разной сложности...
— Тогда ещё вопрос: процессоры 6502 мы уже начали делать сотнями тысяч, и дальше их будет делаться всё больше и больше, так? — спросил Первый секретарь. — При этом всякие микро-ЭВМ и приставки с этими процессорами будут постепенно устаревать. А процессоры в них ещё вполне работоспособны, память — тоже. Помнится, вы мне что-то рассказывали про наборы робототехники для детей? Для них такие процессоры тоже пригодились бы.
Что, если нам наладить обратный выкуп продаваемых приставок и микроЭВМ, по мере их устаревания? Или обмен с доплатой на более новые модели? Пришёл покупать, принёс старую приставку — получи скидку? Затем процессоры и всё ценное из них выпаивать и использовать повторно для более простых применений, хотя бы даже для тех же детских обучающих наборов и роботов?
Давайте этот момент продумаем и проработаем, — предложил Хрущёв. — И обмен картриджами надо тоже наладить, с обменом можно заработать много больше, чем с покупкой.
Предложения Первого секретаря были учтены — в США, а затем и в других странах, где продавались приставки, были организованы пункты проката картриджей. В этих же пунктах можно было оформить заказ на картриджи, новые приставки, и получить их почтой. Новые модели через пункты проката можно было заказать и получить даже раньше, чем они поступали в общую продажу. Те, кто приносил старую приставку, при оформлении заказа получали скидку. Выкупленные обратно приставки аккуратно разбирали, процессоры, память и другие ценные компоненты использовали повторно, там, где не требовалась высокая надёжность компонентов.
Эту же схему использовали и внутри СССР, применительно ко всей бытовой электронике. Большинство электронных компонентов содержали драгоценные и редкие металлы, пусть и в небольшом количестве. 'Обратный выкуп' и 'обмен с доплатой' на новые старых телевизоров, радиоприёмников, микроЭВМ и прочей подобной техники заодно позволил поставить дополнительное препятствие для различных жуликов, вроде скупщиков драгметаллов, а также сохранять для музеев наиболее интересные, этапные образцы изделий электронной промышленности.
#Обновление 10.03.2019
18. Искусственные алмазы
К оглавлению
Долгое время самым твёрдым и одним из наиболее красивых и дорогих веществ на Земле считался алмаз. Со средних веков учёные пытались понять его природу. В 1694 году во Флоренции, был поставлен первый опыт, в ходе которого удалось сжечь алмаз, сфокусировав на нём солнечные лучи при помощи линз. В 1772 году Антуан Лавуазье повторил опыт, но уже на более высоком техническом уровне. Он сжёг алмаз аналогичным образом, с помощью линз, но в герметично закрытом стеклянном сосуде. Опыт Лавуазье не дал ответа, из чего состоит алмаз. Это установили в 1814 году Хэмфри Дэви и Майкл Фарадей. Они тоже жгли алмазы в закрытых колбах, но наполненных хлором и кислородом. В хлоре алмазы не горели и не исчезали даже при самом сильном нагреве. В кислороде алмазы вспыхнули ослепительной вспышкой и исчезли. Когда сосуды остыли, Дэви и Фарадей рассматривали их на свет, в надежде обнаружить хотя бы каплю воды, хотя бы легкое помутнение стенок. Ведь если бы в алмазе содержался водород, он соединился бы с кислородом, образовав воду. Но все сосуды оказались идеально прозрачными. Водорода в алмазе не обнаружилось. Тщательное взвешивание на точных весах показало, что после сожжения алмаза в кислороде сосуд не содержал ничего, кроме углекислоты и небольшого количества кислорода. Учёные сделали вывод, что алмаз состоит из углерода, как и уголь.
Начались попытки превратить уголь в алмаз. Первые из них были сделаны в России, но алмаза сразу не получилось. Сначала Василий Назарович Каразин, (https://ru.wikipedia.org/wiki/Каразин,_Василий_Назарович ) основатель Харьковского университета, в 1823 году в селе Кручик Харьковской губернии, проводя опыты по сухой перегонке дерева получил ряд совершенно неизвестных ранее веществ. При дальнейшем очень сильном нагреве Каразин получил довольно твёрдые кристаллы, исследование которых в Харьковском университете известным профессором химии П.Г. Сухомлиновым показало, что они подобны алмазам. Но это были ещё не алмазы.
В 1893 году член Санкт-Петербургского минералогического общества профессор Константин Дмитриевич Хрущов сделал сообщение о своих опытах получения алмазов. (внезапно, ага, https://ru.wikipedia.org/wiki/Хрущов,_Константин_Дмитриевич). Он нагревал насыщенное углеродом серебро и быстро охлаждал его, тем самым создавая в слитке большое давление. При растворении слитка в кислотах выделялся углерод. Часть его имела свойства алмазов. Маленькие кристаллики царапали стекло и корунд. В том же году его опыт повторил французский химик Фердинанд Фредерик Анри Муассан, заменив серебро чистым железом и использовав довольно большое давление. Полученные Муассаном кристаллики по своим свойствам тоже были близки алмазам. Но это был ещё не алмаз, а карборунд — соединение углерода с кремнием, также очень твёрдое вещество.
В 1913 году англичанин Уильям Брегг просветил алмаз рентгеновскими лучами, что позволило выяснить его внутреннее строение. В 1915 году была получена рентгенограмма графита. Становилось ясным, что нужно сделать, чтобы превратить графит в алмаз. Неясным оставался один вопрос: как это сделать? Все попытки по-прежнему были неудачны.
В 1939 году советский физик Овсей Ильич Лейпунский опубликовал три условия, которые надо осуществить, чтобы быть уверенным в получении настоящих алмазов. 'Перестройки в решетке алмаза начинаются с 1700-1800RС. Поэтому температура в 2000RК (1727RС) является минимальной для получения алмаза из графита в твёрдой фазе, причём опыт должен производиться при таком давлении, когда алмаз при этой температуре устойчивее графита, то есть при давлении порядка 60 000 атм.' (http://ross-nauka.narod.ru/05/05-101.html). Третьим условием был подбор среды нахождения углерода, в которой можно было бы, не теряя в его подвижности, одновременно понизить температуру и давление кристаллизации алмаза, поддерживая эти параметры в подходящей области в течение хотя бы нескольких минут. В качестве такой среды, играющей роль катализатора, Лейпунский предложил жидкие металлы: железо, платину, родий. Хотя давно уже было известно о хорошей растворимости углерода в железе (до 3,5% при 1500RК), но никто пока не додумался использовать это свойство при синтезе алмазов. В 1939 году Лейпунский опубликовал результаты своих исследований в журнале 'Знание — сила'. Не менее важную роль в создании синтеза алмазов сыграл Леонид Федорович Верещагин, разработавший аппараты для создания высоких давлений.
В 30-х одновременно в США и Европе появились твёрдые сплавы, способные выдерживать температуры до 3000 градусов. Из них можно было делать очень стойкий режущий инструмент для металлообработки, но заточить его можно было только алмазным кругом. Такие круги использовали для огранки ювелиры. Круги изготавливались с покрытием из алмазной пыли — отходов огранки самих алмазов, и стоили дорого. Теперь задача создания искусственных технических алмазов приобрела первостепенное хозяйственное значение. Одновременно твёрдые сплавы позволили создавать сверхвысокие давления.
В производстве тракторов и автомобилей, керамики и волокна, кремния и германия, резцов и штампов, мерительного инструмента и самоцветов, кинескопов, часов, ботинок и великого множества других вещей технические алмазы служат для резки, заточки, шлифования и прочих технологических операций, прежде всего окончательных, финишных, придающих изделиям самое высокое качество, недостижимое без алмазной обработки.
Первые искусственные алмазы были получены в Швеции, в лаборатории Всеобщей шведской электрической компании ('ASEA'). Шведы изучили статью О. И. Лейпунского 1939 года и использовали все три необходимых условия: давление, температуру и среду-растворитель (железо). 15 февраля 1953 года инженер Эрик Лундблад, его ассистент Эриксон и механик Валлин, изготовивший пресс для создания сверхвысоких давлений, в восемь утра начали очередной опыт. К 10 часам пресс развил давление 80 тысяч атмосфер при температуре 2500 градусов и поддерживал его в течение двух минут. В целом опыт почти не отличался от сотен предыдущих. Но, расковыряв остывшую серую затвердевшую массу, экспериментаторы заметили в ней кристаллы зелёного, желтого и чёрного цвета.
