В России разработан уникальный пятикубитовый квантовый компьютер. IBM сомневалась в возможностях россиян
Российские ученые создали первую отечественную пятикубитную интегральную схему для квантовых вычислений. Над ней работали специалисты МФТИ, и это полноценный российский прототип квантового процессора, который может использоваться в квантовом машинном обучении. Глава IBM Арвинд Кришна в начале 2020 г. открыто выразил сомнение, что Россия способна сделать прорыв в области квантовых вычислений.
В России разработана первая интегральная схема на базе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Ее создали специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) в Лаборатории искусственных квантовых систем (ЛИКС), и, как сообщили CNews представители вуза, эту разработку можно считать прототипом квантового процессора.
Разработчики этой многокубитовой системы в своем официальном сообщении утверждают, что она уникальна и полностью управляема. С их слов, даже на нынешней стадии разработки она может применяться в квантовом машинном обучении – отдельной области науки на пересечении квантовой физики и современных технологий обработки информации.
Созданная в лаборатории МФТИ, интегральная схема была изготовлена при участии сотрудников Центра коллективного пользования (ЦКП) (еще одно подразделение МФТИ). На момент публикации материала она прошла ряд испытаний, которые показали, что все ее элементы работают именно с теми параметрами, на которые рассчитывали разработчики.
Первый компьютер в мире – какой он?
В 40-х годах прошлого столетия функционировало сразу несколько компьютеров, которые можно назвать первыми. Однако еще в 1822 году изобретатель Чарльз Бэббидж выпустил счетную машину, которую с большой натяжкой можно назвать компьютером. Уже в 1941 году компанией IBM при участии математика Говарда Эйксона была разработана и выпущена усовершенствованная машина «Марк 1» (по чертежам Чарльза Бэббиджа). Это первый в США программируемый аппарат, который применялся для разработки военного оборудования.
- Конрад Цузе – немецкий разработчик, в 1939 году создавший машину, которая имела название Z1. Это первое электромеханическое устройство, предназначенное для вычисления аэродинамических характеристик самолета.
- Алан Тьюринг – разработал знаменитую машину, способную расшифровать коды немецкого аппарата «Энигма». Англичане построили более 200 таких компьютеров, каждый весил 2,5 тонны.
- Джон Атанасов – американскому инженеру удалось изобрести первую полностью электронную установку в 1942 году. Машина была способна решать линейные уравнения, ее даже признала «первым компьютером» судебная власть США в 1973 году.
- Джон Мокли – в 1946 г. разработал мощный электронный компьютер ЭНИАК, предназначенный для расчета баллистических таблиц. Данные операции ранее выполнялись людьми вручную. Машина была способна совершать аналогичные вычисления в 2600 раз быстрее.
Именно ЭНИАК считается первым полноценным компьютером, который является полностью вычислительным устройством. Аналоги были у британцев, однако по приказу Черчилля, информация о них была засекречена, а сами машины уничтожены. Компьютер ЭНИАК был громоздким и неудобным в работе, программирование осуществлялось путем переключения кабелей.
ЭНИАК
Рассвет.
В 1946 году Сергей Алексеевич Лебедев становится директором Института электротехники АН УССР и переезжает в Киев, чтобы приступить к разработке принципов работы электронных вычислительных машин. Это был шаг, на который решился бы далеко не каждый ученый. Дело в том, что к этому времени Сергей Алексеевич был признанным специалистом в области теории устойчивости электрических систем. Изданная им совместно с П.С. Ждановым в 1933 году и переизданная годом позже монография «Устойчивость параллельной работы электрических систем», не имела мировых аналогов. Достаточно сказать, что его доклад «Искусственная устойчивость синхронных машин», ставший итогом многолетней работы в этой области и зачитанный на ХII Парижской международной конференции по большим электроэнергетическим системам в 1948 году, произвел настоящую сенсацию. Профессор, доктор технических наук, заведующий кафедрой релейной защиты и автоматизации энергосистем МЭИ, академик АН УССР – Лебедеву 44 года, его заслуги и авторитет неоспоримы, дальнейший путь в науке, казалось бы, предопределен. Но Сергей Алексеевич решает все начать с чистого листа.
Надо сказать, что в отличие от ядерного или космического проекта, жизненная необходимость создания ЭВМ не осознавалась руководством страны. В Институте Точной Механики и Вычислительной Техники (ИТМиВТ), где в 1950 году Лебедев начал работу над проектом БЭСМ (Большая Электронная Счетная Машина), до сих пор вспоминают историю, рассказанную когда-то самим Сергеем Алексеевичем. Однажды, на каком-то совещании, «высокий» чиновник, ведавший финансами, обронил такую фразу: «Ну, вот, получите деньги, сделаете на них машину, она мигом пересчитает все задачи. Что потом с ней делать будете? Выбросите?» Поэтому, отправляясь в Киев и начиная работать над проектом первой ЭВМ – МЭСМ (Малая Электронная Счетная Машина), Лебедев, в случае неудачи, ставил под удар всю свою научную карьеру.
Риск был действительно велик. Ведь какой-либо информации о принципах действия такого рода машин и инженерных решений, необходимых для их реализации, у Лебедева не было. В 1946 году в США был построен первый в мире компьютер – ENIAC, разработанный учеными университета Пенсильвании. Но эти работы проводились по заказу армии США, и поэтому были засекречены. Первая информация о самом факте существовании такой машины появилась только в 1949 году, когда принципиальная схема работы МЭСМ уже сложилась, и Сергей Алексеевич сформировал рабочий коллектив для технической реализации своих идей. Интересно, что если бы не война, первая ЭВМ вполне могла бы появиться в Советском Союзе. Так, по воспоминаниям Алисы Григорьевны Лебедевой, жены Сергея Алексеевича, в самом начале войны, в 1941 году, Сергей Лебедев уже начал разрабатывать принципы работы электронных машин. Но потребности оборонной промышленности заставили отложить эти работы на долгие пять лет. Тем не менее, кое в чем Лебедеву удалось опередить американцев. Дело в том, что ENIAC использовал десятичную систему исчисления, тогда как МЭСМ – двоичную, ныне принятую во всем мире. И эта идея пришла к Сергею Алексеевичу еще в 1941 году. Алиса Григорьевна вспоминала, что именно в это время она находила среди бумаг мужа листки, исписанные странными последовательностями нулей и единиц. Более того, знаменитая статья американских ученых Фон Неймана, Голдстайна и Бёркса «Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства», где обосновывались преимущества двоичной арифметики, вышла в свет только в 1946 году.
Что побудило Лебедева начать работы в совершенно новой для себя области, представлявшей собой в те годы настоящую terra incognita? Ожидание громкой славы и правительственных наград? Но к этому он был совершенно равнодушен. Может быть, «получение приоритетного финансирования»? Но об объемах финансирования говорит следующий факт. По воспоминаниям И.М. Лисовского, работавшим с Лебедевым над проектом МЭСМ, под лабораторию было выделено полуразрушенное здания в поселке Феофания в 15 километрах от Киева. «Настал день, и на прикомандированном автобусе мы едем, большей частью по булыжной дороге, смотреть новое место работы. Слева — лес, справа — поле. Въехали в прекрасный лес, изрытый заросшими травой воронками, оставшимися после войны. Посреди леса — монастырь, к нему ведет липовая аллея, рядом монастырские постройки, сад, озеро. Предложенное нам двухэтажное полуразрушенное здание находилось рядом с монастырем. Начали его восстанавливать, оборудовали помещения, спортивную площадку. Физическую работу сочетали с умственной», – писал И.М. Лисовский. О какой концентрации ресурсов в масштабах страны здесь может идти речь? Говоря современным языком, проект МЭСМ был стартапом и очень успешным.
Так что же заставило Лебедева поменять профессорскую квартиру в Москве на полуразрушенное здание под Киевом? По-видимому, Сергей Алексеевич прекрасно понимал, что существующие на тот момент счетные технические устройства (аналоговые машины) не могут справиться с объемами вычислений, необходимых для решения научно-технических задач, стоящих перед нашей страной. Мы часто говорим, что проблемы российской науки связаны с недостаточным вниманием к ней со стороны государства, остаточным принципом ее финансирования. С этим, конечно, трудно спорить. Тем не менее, история создания первой в стране ЭВМ учит нас, что не всегда деньги решают все.
Но вернемся в Киев. К 1950 году первая в СССР и Европе экспериментальная ЭВМ МЭСМ была построена и успешно прошла испытания. Лебедев едет в Москву с проектом создания уже промышленной ЭВМ – БЭСМ. Для работы над этим проектом в уже упомянутом Институте Точной Механики и Вычислительной Техники была создана лаборатория №1, которую и возглавил Лебедев. На тот момент в лаборатории числилось всего два инженера – П. Головистиков и К. Неслуховский. И тогда профессор С.А. Лебедев и директор института академик М.А. Лаврентьев решили сделать ставку на молодых специалистов. Основная проблема состояла в том, что взять этих специалистов было негде – советские ВУЗы еще не готовили инженеров и ученых, специализирующихся по разработке ЭВМ. Распоряжение правительства о начале работ по проекту БЭСМ было утверждено самим Сталиным, который согласился с проектом, но потребовал назначить персональных ответственных за его реализацию. Этими ответственными стали Лаврентьев и Лебедев.
И вот в 1950 году в лабораторию №1 для прохождения производственной практики приглашаются 9 студентов 4 курса МЭИ (Московский Электротехнический Институт). Этими студентами были В.С.Бурцев, В.А.Мельников, А.Г.Лаут, С.А.Кузнецов, А.Н.Зимарев, В.П.Смирягин, В.П.Лаут, И.Д.Визун, А.С.Федоров.
Трудно сказать, чем объяснялся этот выбор Лебедева. Конечно, он долго работал в МЭИ, хорошо знал многих преподавателей и мог обратиться к ним за рекомендациями. По-видимому, до прихода практикантов в ИТМиВТ Сергей Алексеевич не был знаком с ними лично. Дело в том, что вся «девятка» поступила в МЭИ в 1945 году, а год спустя Лебедев уже уехал в Киев. Доктор технических наук В.П. Лаут писал в своих воспоминаниях: «Я был одним из этой девятки. Заведующим лабораторией, куда нас определили, был Сергей Алексеевич Лебедев. От него мы впервые услышали о возможности создания электронной вычислительной машины. В программе обучения МЭИ, как, впрочем, и любого другого вуза нашей страны, эта тема отсутствовала; не было и книг по этой тематике, так как не было еще и самих ЭВМ. Сергей Алексеевич прочитал нам серию лекций по структуре ЭВМ, логике работы ее узлов, принципам электроники элементной базы, двоичной арифметике, основам программирования». «Темой дипломной работы каждого из девятки, – пишет далее В.П. Лаут, – стала разработка и макетирование одного из узлов (устройств) БЭСМ (большой электронной счетной машины) — первой большой отечественной машины. Так мы стали «специалистами» по вычислительной технике».
Следует обратить внимание на то, что в последней фразе слово «специалист» взято автором в кавычки. Действительно, обращаясь к практике сегодняшнего дня, можно уверенно сказать, что между получением диплома о высшем образовании и превращением молодого специалиста в высококвалифицированного инженера лежит дистанция в несколько лет. И это учитывая, что выпускник ВУЗа будет работать по специальности, которой его учили в институте. А «девятка» из МЭИ впервые услышала само слово «ЭВМ» только попав к Лебедеву! И с этими «специалистами» Сергей Алексеевич взялся за выполнение утвержденного самим Сталиным постановления правительства, за которое он нес персональную ответственность. И еще один интересный факт, который характеризует сложившуюся на тот момент ситуацию. После защиты дипломов, ни один студент из числа «девятки» не получил распределение к Лебедеву! Вот, что по этому поводу писал В.П. Лаут: «Мы благополучно защитили дипломные проекты. Защита происходила в стенах ИТМиВТ (была создана специальная выездная приемная комиссия). Осталось преодолеть еще один барьер — все мы были распределены в разные места, но не в ИТМиВТ. Я, например, — в Пензу, В. Бурцев, В. Мельников, С. Кузнецов, В. Смирягин, А. Федоров и другие из нашей группы — в МГБ. Академик М.А. Лаврентьев, в то время — директор института, куда-то съездил (говорили, что к Л.П. Берия), и нас перераспределили в ИТМ».
Так, в 1951 году 9 выпускников МЭИ стали полноправными сотрудниками лаборатории № 1 и под руководством Лебедева приступили к созданию БЭСМ.
Вот что впоследствии писал техник – монтажник лаборатории №1 О.К.Гущин: «Мне кажется, все гордились участием в большом и важном деле – создании первенца отечественной вычислительной техники, по тем временам гигантского устройства, «электронного чуда» с сотнями тысяч деталей. Не надо забывать, что самой сложной бытовой радиоэлектронной аппаратурой в то время был КВН-49 – только что появившийся первый отечественный телевизор. Работа кипела днем и ночью, никто не считался с личным временем. Мы макетировали элементы и узлы БЭСМ. Сами изготавливали шасси и стенды, сверлили и клепали, монтировали и отлаживали различные варианты триггеров, счетчиков, сумматоров и проверяли их на надежность в работе. На всех этапах работы Сергей Алексеевич показывал личный пример самоотверженности. После насыщенного трудового дня он до 3-4 часов ночи просиживал за пультом или осциллографом, активно участвуя в отладке машины. Работая в смене дежурным техником, я не раз наблюдал, как Сергей Алексеевич брал в руки паяльник и перепаивал схемы, внося в них необходимые изменения. На все предложения помочь он неизменно отвечал: «Сам сделаю». После его ухода я «по своим прямым обязанностям» проверял его работу, и, надо сказать, она всегда была выполнена на совесть. Меня поражали простота, внимательность и чуткость Сергея Алексеевича».
Полная самоотрешенность в работе, уважительное, отеческое отношение к молодым сотрудникам, готовность сделать любую, даже «не положенную по рангу» работу стимулировали деятельность всей лаборатории, заставляли молодых специалистов изо всех сил тянуться за своим руководителем. Наверно именно поэтому из того, первого набора студентов МЭИ выросли не просто высококвалифицированные специалисты, но и настоящие лидеры, спустя годы, возглавившие самые успешные советские проекты в области разработки высокоскоростных ЭВМ. А двое из них – Всеволод Сергеевич Бурцев и Владимир Андреевич Мельников стали действительными членами Академии Наук СССР. Случай, когда два студента из одной группы становятся академиками, является, конечно, уникальным и, потому, заслуживает более внимательного рассмотрения.
Но об этом и других никому не известных фактах становления компьютерной индустрии СССР, мы расскажем в следующих публикациях.
Создание МЭСМ — первые успехи
По рассказам участников создания первого ЭВМ, им приходилось работать над проэктом без сна и отдыха практически 24 часа в сутки. И уже к концу 1949 года определились с принципиальной схемой блоков компьютера. Не смотря на те трудности с которыми постоянно сталкивалась группа ученных, к концу 1950 года МЭСМ была создана.
После отладки всех компонентов советского компьютера в 1951, МЭСМ была принята в эксплуатацию комиссией АН СССР. В 1952 году компьютеры МЭСМ были запущены в масштабное производство, на них решались самые важные научные и технические задачи в области термоядерных процессов, космических полетов, ракетной техники, сверхзвуковой авиации и многих других областях. Созданный советскими учеными компьютер в 1952-1953 годах был самым быстродействующим и практически единственным в Европе регулярно эксплуатируемым ЭВМ.
Микро-80
Покупать все комплектующие нужно было по отдельности и паять самостоятельно.
Первый любительский компьютер, который появился за два года до выхода «Электроники». Он был создан радиолюбителями из «МИЭМ» (Московского института электроники и математики) абсолютно случайно. История такая:
В институт по ошибке приходит посылка от НПО «Кристалл», на коробке которой написаны цифры 8080. Подкованные ребята сразу просекли, что внутри лежит аналог чипа Intel 8080. И там действительно лежал советский аналог интеловского процессора с сумасшедшим названием «К580ИК80А».
«Микро-80» не превратился в массовый продукт — это была история для энтузиастов, какими и были его создатели. Ребята из МИЭМ в 1983 году в журнале «Радио» опубликовали схему и инструкцию по его сборке.
Идея того, что любой технически подкованный человек может собрать у себя дома целый компьютер потрясла Советский Союз. «Микро-80» был хитом у радиолюбителей.
С «Радио 86РК» уже мог справиться практически любой.
Естественно, нашлись и те, кому было сложно собрать конструкцию из более чем 200 микросхем. Но компьютер-то хотелось! Поэтому в редакцию журнала частенько стали поступать письма с просьбой сделать упрощённую схему.
В 1986 году это случилось, и создатели «Микро-80» поделились схемой по сборке более простого компьютера «Радио 86РК», содержащий всего 29 микросхем.
Миномёт «Метла » Мощное оружие против «душманов» создал «советский Кулибин»
Не секрет, что советский контингент, включавший в свой состав несколько мотострелковых и воздушно-десантных дивизий, оснащенных весьма совершенным оружием (особенно по сравнению с вооружением противника), оказался не готов к сражениям в условиях сложной гористой местности. Недаром этот конфликт зарубежные СМИ окрестили «советским Вьетнамом». Наши войска действительно увязли в партизанской войне против врага, прекрасно знавшего и умело использовавшего особенности ландшафта. При этом, вплоть до окончательного вывода войск из страны, многим соединениям не хватало штатного вооружения, с помощью которого можно было бы эффективно противостоять душманам, предотвращать засады и отбивать их вылазки. В такой ситуации советским частям ничего не оставалось, кроме как импровизировать. Необходимое оружие создавалось «на месте» — на базе полевых мастерских и наличествовавшего парка автомобилей.
Источник: Секретное оружие шурави: почему душманы так боялись миномета «Метла»
Тактика моджахедов заключалась в атаках конвоев и патрулей из заранее подготовленных укрытий, располагавшихся на возвышенностях. Укрытия были хорошо замаскированы и слабо уязвимы для автоматно-пулеметного огня, равно как и для поражения пушками БТР и БМП. В свою очередь, для советских войск поддержка каждого взвода ударными вертолетами Ми-24 оказалась непозволительной роскошью. Доступные пехотинцам буксируемые вооружения, позволявшие вести навесной огонь на короткие дистанции (одним из которых был автоматический 82-мм миномет 2Б9 «Василек») требовали длительного развертывания. Как правило, расчет не успевал подготовиться к стрельбе до конца боя или его уничтожали.
Одним из успешных результатов полевой импровизации и стала «Метла» — тот же «Василек», только поставленный на лафет зенитки и шасси «рабочей лошадки» СА — грузовика Урал-4320Н. Автором этой системы был Александр Михайлович Метла, замполит 56-й отдельной гвардейской десантно-штурмовой бригады. Быстро оценив засадную тактику афганцев на участке между Кабулом и Гардезом, новоиспеченный конструктор создал первый прототип новой машины и представил на критику своему командиру — полковнику В. Раевскому. Сохранились воспоминания самого Метлы, озвученные им в интервью белорусскому изданию Sputnik, в которых он не без гордости отмечает одобрение начальства, а позже и самого генерала Громова, когда до того дошла информация о разгроме врага при сопровождении колонны по дороге из Кабула. Более 100 мин выпустили артиллеристы по укрытиям душманов, которые при первом же накрытии обращались в пыль и пепел. Более того, на этом участке противник больше не появлялся — настолько устрашающее воздействие на него произвела техника, разом изменившая соотношение сил. Несколько позже по инициативе Александра Михайловича появилась и модификация все того же «Урала» с установленным в кузове многоствольным блоком НУРС с ракетами С-8. Блок был снят с вертолета Ми-24, и новая машина служила аналогом системы залпового огня на предельно коротких дистанциях. Необходимо отметить, что вдохновленные аналогичными соображениями, бойцы других частей ограниченного контингента устанавливали минометы также на шасси транспортеров МТ-ЛБ, однако серийно эта модификация боевой машины никогда не выпускалась.
Сегодня полковник запаса Александр Метла является кавалером ордена Красной звезды и возглавляет благотворительный фонд помощи воинам-интернационалистам «Память Афгана».
