Большая Советская Энциклопедия (СС)

  Периодические издания: «Радиотехника и электроника» (с 1956), «Радиотехника» (с 1946), «Электросвязь» (с 1933), «Радио» (с 1924), «Микроэлектроника» (с 1972), «Электротехника» (с 1930).

  См. раздел Связь, а также статьи , , , , , , , , , , , , , , , , , .

В  Р’. Рњ. Р РѕРґРёРѕРЅРѕРІ.

  Техническая кибернетика.

  Вычислительная техника

  Техническая кибернетика возникла на современном этапе развития теории и практики автоматического регулирования и управления, она является научной базой комплексной автоматизации производства, транспортных, энергетических и других сложных систем управления.

  Основы классической теории автоматического управления были заложены в конце 19 в. в трудах русских учёных �. А. Вышнеградского, А. М. Ляпунова и Н. Е. Жуковского. В результате победы Октябрьской революции в 1917 и индустриализации страны сложились объективные условия для эффективного развития промышленного производства и его автоматизации. В 30-х гг. в крупнейших вузах СССР были введены новые специальности - автоматика и телемеханика, а в 1939 в Москве организован ведущий научный центр - �нститут автоматики и телемеханики (технической кибернетики) АН СССР.

  �сследования в области анализа и синтеза систем автоматического регулирования (САР), и прежде всего линейных САР, выполненные советскими учёными в 30-40-х гг., явились важным подготовит. этапом формирования технической кибернетики в её современном понимании. Были разработаны и исследованы критерии устойчивости линейных САР (А. В. Михайлов, 1938), развиты основные разделы теории устойчивости линейных САР (М. В. Мееров, Ю. �. Неймарк, Л. С. Понтрягин, Я. З. Цыпкин, А. Е. Барбашин и др.). Разработан метод автономности для исследования многосвязных линейных САР (Н. Н. Вознесенский, 1938). Создана теория инвариантных САР (Г. В. Щипанов, 1939; Н. Н. Лузин, 1940; В. С. Кулебакин, 1948; Б. Н. Петров, А. Г. �вахненко, А. Ю. �шлинский и др.).

  Первостепенное значение имели работы советских учёных в области теории нелинейных САР. Разработан метод фазового пространства для анализа систем с кусочно-линейными характеристиками и на его основе - метод точечных преобразований (А. А. Андронов, А. А. Витт и С. Э. Хайкин, 1937, А. Г. Майер). Развитию современной теории устойчивости нелинейных САР способствовали работы Б. В. Булгакова, Н. Н. Красовского, А. �. Лурье, А. А. Воронова, �. Г. Малкина. В 60-х гг. была развита новая концепция устойчивости, позволившая подойти к анализу широкого класса задач автоматического управления с единых позиций (Барбашин).

  В 30 - начале 40-х гг. в СССР создана теория метода гармонического баланса (Н. М. Крылов и Н. Н. Боголюбов, 1934, 1937) и на её основе разработан приближённый метод анализа периодических режимов в нелинейных САР (Л. Е. Гольдфарб, 1940; В. А. Котельников, 1941; Е. П. Попов, 1953-60). Выполнены уникальные работы по статистическим методам анализа нелинейных систем (Андронов, Витт и Л. С. Понтрягин, 1933; В. С. Пугачев, 1944). Разработана общая теория периодических режимов в релейных САР (Неймарк, 1953). В конце 40-х гг. в СССР были реализованы системы с переменной структурой, а в 50-60-х гг. разработана общая теория таких систем (В. А. Масленников, С. В. Емельянов, Б. Н. Петров, В. �. Уткин и др.).

  Фундаментальные результаты получены при разработке теории систем оптимального управления (СОУ). В области теории детерминированных СОУ предложен общий метод определения критерия оптимальности - принцип максимума Понтрягина (1956). Разработаны: теория оптимального управления объектами с распределёнными параметрами (А. Г. Бутковский, 1959-73); теория стабилизации управляемых систем на основе синтеза методов теории устойчивости и теории оптимальных процессов (Красовский). Работа А. Н. Колмогорова по теории фильтрации (1941) явилась исходной в развитии статистических методов анализа СОУ, а исследование Котельникова (1956) - первой работой по применению этих методов для анализа нелинейных СОУ; разработана общая теория оптимизации систем управления на базе статистических методов (Пугачев и др.). Построена теория дуального управления (А. А. Фельдбаум, 1963). Начало теоретического исследования и практической реализации адаптивных (самоприспосабливающихся) систем связано с изучением экстремальных САР (Ю. С. Хлебцевич, 1940; В. В. Казакевич, 1946, 1949); в СССР впервые была сформулирована задача построения многоканальных экстремальных систем, а также рассмотрены методы поиска экстремума (Фельдоаум, 1956-59). Ряд важных теоретических исследований и практических разработок выполнен по беспоисковым самонастраивающимся системам (А. А. Красовский, В. В. Солодовников, Фельдбаум и др.), адаптивным и обучающимся системам (Я. З. Цыпкин). Советским учёным принадлежит приоритет в практическом применении методов распознавания образов для незрительных задач: в 1964 разработана программа «Кора-3» для распознавания нефтеносных пластов (М. М. Бонгард, М. Н. Вайнцвайг, М. А. Губерман, М. Л. �звекова, М. С. Смирнов).

  Существенные успехи достигнуты при разработке ряда разделов теории релейных устройств и автоматов. Выполнены первые работы по методам анализа структуры релейных устройств (А. К. Кутти, 1928; М. Цимбалистый, 1928; В. А. Розенберг, 1939), применению аппарата алгебры логики (В. �. Шестаков, 1935-41) и систематическому изложению основ теории релейных устройств (М. А. Гаврилов, 1950-54). Советским учёным принадлежат первые работы, в которых с целью повышения надёжности релейных устройств и автоматов вводится избыточность, основанная на эффективных методах кодирования (Гаврилов, 1960; А. Д. Закревский, 1961). Важный аспект теории автоматов - разработка формализованных языков для описания функционирования и синтеза релейных устройств и конечных автоматов (А. А. Ляпунов, 1952-58, Ю. А. Базилевский, Гаврилов, В. М. Глушков, Закревский, А. А. Летичевский, Ю. Л. Сагалович, В. А. Трахтенброт и др.). Советским учёным принадлежит приоритет в разработке потенциально-импульсных автоматов (А. Д. Таланцев, 1959; В. Г. Лазарев и Е. �. Пийль, 1964). В 60-х гг. была создана теория пульсирующих и растущих автоматов (Я. М. Бардзинь и др.). Построены теории поведения автоматов в случайных средах (М. Л. Цетлин, 1961-63). Всё большее значение приобретают исследования по играм автоматов, их коллективному поведению, вероятностным автоматам (Р. Г. Бухараев, В. �. Варшавский, �. М. Гельфанд, Лазарев и др.).

  Важным и быстро развивающимся направлением технической кибернетики является управление сложными техническими системами. Определению критерия, по которому можно судить о сложности той или иной системы, анализу и синтезу сложных систем посвящены работы А. �. Берга, Н. П. Бусленко, Колмогорова, Г. Н. Поварова, Г. С. Поспелова, В. А. Трапезникова, Ю. �. Черняка и др. Создана модельная теория ситуационного управления (Д. А. Поспелов, В. Н. Пушкин).

  Существ. вклад был внесён в теорию передачи информации. Первые исследования в этой области были проведены Котельниковым в 1933. Математические основы теории заложены в трудах Колмогорова и А. Я. Хинчина. С середины 50-х гг. в СССР начался период быстрого развития теории передачи информации. Большая роль в этом принадлежит А. А. Харкевичу, с деятельностью которого связано основание в 1961 ведущего центра в этой области знаний - �нститута проблем передачи информации АН СССР (Москва). С 1966 �нститут возглавляет В. �. Сифоров. Значительные успехи были достигнуты в исследованиях по теории информации (Сифоров, Р. Л. Добрушин, �. А. Овсеевич, М. С. Пинскер, Б. С. Цыбаков), теории кодирования (Э. Л. Блох, К. Ш. Зигангиров, В. В. Зяблов и др.), теории обработки изображений (Д. С. Лебедев, Л. П. Ярославский), теории распознавания образов (�. Ш. Пинскер, �. Т. Турбович, В. С. Фаин, Г. �. Цемель), биологической кибернетике (А. Л. Вызов, В. С. Гурфинкель, Е. А. Либерман, М. Л. Шик, А. Л. Ярбус). Быстрыми темпами ведутся исследования по передаче информации в сетях связи; создаётся Единая автоматизированная сеть связи СССР - ЕАСС (впервые эта задача была поставлена Харкевичем в 1956). В �нституте проблем передачи информации в 60-х гг. созданы основы теории распределения информации (Лазарев, В. �. Нейман, В. Н. Рогинский, А. Д. Харкевич и др.).

  В организации исследований в области кибернетики и её практическом применении, а также в разработке методологических основ кибернетики вообще и технической кибернетики, в частности, особенно большие заслуги принадлежат Бергу.

  Область прикладных исследований технической кибернетики охватывает широкий круг вопросов, связанных с общими принципами разработки автоматов и систем управления, а также методов синтеза цифровых вычислительных устройств для программного управления (Воронов, Глушков. Н. Н. Моисеев). Большое внимание уделяется ЭВМ и их математическому обеспечению. Это обусловлено, во-первых, тем, что на основе ЭВМ создаются наиболее сложные системы управления, во-вторых, тем, что реализация таких систем по масштабам ведущихся работ (1976) намного опережает реализацию всех других систем управления.

  Советские учёные внесли значительный вклад в развитие вычислит. техники, причём первые крупные достижения в данной области связаны с созданием аналоговых устройств. В СССР были разработаны основы построения сеточных моделей (С. А. Гершгорин, 1927) и предложена идея электродинамического аналога (Н. Минорский, 1936). В 40-х гг. была начата разработка электронных на переменном токе и первых ламповых интеграторов (Л. �. Гутенмахер). В 1949 был построен ряд аналоговых вычислительных машин на постоянном токе (под руководством В. Б. Ушакова, Трапезникова, Котельникова и С. А. Лебедева).

  Среди средств современной вычислительной техники доминирующее положение занимают универсальные электронные ЦВМ. Первая в СССР электронная ЦВМ (МЭСМ) была построена в 1950. В 1952 была разработана ЭВМ БЭСМ - самая быстродействующая (по тому времени) в Европе (8 тыс. операций в сек) .Проекты МЭСМ и БЭСМ были разработаны под рук. Лебедева. В 1952 была построена ЦВМ «М-2» (под руководством �. С. Брука). Серийное производство электронных ЦВМ 1-го поколения в СССР было начато в 1953 (ЦВМ «Стрела», разработанная по проекту Ю. Я. Базилевского). В 1959 в МГУ была создана ЦВМ «Сетунь» - первая в мире ЦВМ, работающая в троичной системе счисления. В 1-й половине 60-х гг. в СССР началось производство ЭВМ 2-го поколения. К числу наиболее крупных разработок 60-х гг. принадлежат: вычислительная система БЭСМ-6 (созданная под руководством Лебедева), малые ЦВМ серии М�Р (созданные под. рук. Глушкова), малые ЦВМ серии «Наири» (главный конструктор Г. Е. Овсепян), серия ЦВМ «Минск» (созданная под руководством Г. П. Лопато и В. В. Пржиялковского), семейство ЦВМ «Урал» с единой архитектурой (главный конструктор Б. �. Рамеев), управляющая мини-ЭВМ УМ-1-НХ (главный конструктор Ф. Г. Старос) и др. Машина БЭСМ-6 (1966) по номинальному быстродействию (1 млн. операций в сек) значительно превосходила наиболее мощные отечеств. ЦВМ 1-го поколения. Быстродействие БЭСМ-6 было достигнуто преимущественно благодаря мультипрограммному режиму работы. В машине используется совмещение во времени работы внешних накопителей и процессора, перекрытие циклов работы модулей оперативной памяти и опережающая подготовка арифметических команд в устройстве управления. Малые ЦВМ серии М�Р (М�Р-1, 1966; М�Р-2, 1969) были разработаны для выполнения инженерных расчётов. Входной алгоритмический язык машин максимально приближен к языку инженерных расчётов. В серии М�Р впервые применено ступенчатое микропрограммирование, позволяющее использовать небольшой объём памяти для записи сложных программ и повысить производительность ЦВМ. Важная особенность М�Р-2 - наличие индикаторного устройства со световым пером, которое впервые было использовано для визуального контроля вычислительного процесса.

  В развитии программирования существенную роль сыграл операторный метод (А. А. Ляпунов, 1952-58), применение которого позволило расчленить и формализовать процесс составления программы.

  Операторный метод стал основой разработки формальных методов изучения программы и проблемно-ориентированных алгоритмических языков. Выполнен ряд крупных работ по вычислительной математике (А. А. Дородницын, Бусленко, С. С. Лавров, Г. �. Марчук и др.) и математическому обеспечению ЦВМ (Глушков, А. П. Ершов, М. Р. Шура-Бура и др.).

  В начале 60-х гг. советскими учёными был предложен ряд концепций, реализация которых началась в 70-х гг. Таковы, например, концепции создания государственной сети вычислительных центров и иерархической сети автоматизированных систем управления народным хозяйством СССР (Глушков); концепция семейства ЭВМ, совместимых по математическому обеспечению и внешним устройствам (Рамеев); концепция вычислительной среды, т. е. набора однородных и универсальных цифровых автоматов с программной настройкой (Э. В. Евреинов и Ю. Г. Косарев). В 60-х гг. �. Я. Акушским и Д. �. Юдицким были получены важные результаты в области организации ЭВМ, использующих систему счисления в остаточных классах, 70-е гг. - период наиболее значительных разработок в области вычислительной техники. В 1972 начат выпуск ЦВМ Единой системы электронных вычислительных машин (ЕС ЭВМ), в разработке которой участвовало большинство стран СЭВ. ЕС ЭВМ представляет собой серию универсальных ЦВМ 3-го поколения (на интегральных схемах) с широким диапазоном производительности (от 10 тыс. до 2 млн. операций/ сек). Косвенным показателем значения вычислительной техники для народного хозяйства СССР может служить доля средств вычислительной техники в общем объёме производства приборов и средств автоматизации: если в 1960 она составляла всего 8%, то в 1975 - 69%.

  Характерная особенность развития технической кибернетики в СССР в конце 60-х - начале 70-х гг.- широкое использование вычислительной техники в системах класса «человек - машина», в том числе в автоматизированных системах управления (АСУ). В рамках технической кибернетики проводятся исследования и решаются задачи, относящиеся главным образом к инженерным уровням управления производством (управлению агрегатом, технологическим процессом, цеховой системой). Ведущими (по кол-ву реализованных систем и используемых в них ЭВМ) являются АСУ, создаваемые в различных отраслях экономики, и АСУ технологическими процессами (АСУТП). Первые такие системы начали создаваться в СССР в конце 50-х - начале 60-х гг. В 1962 была создана одна из первых в мире систем с непосредственным цифровым управлением технологическими процессами (АСУТП «Автооператор» на Лисичанском химическом комбинате). Ряд наиболее удачно разработанных и внедрённых в 60-х гг. АСУ (например, АСУ Ленинградского оптико-механического объединения, Московского завода «Фрезер», Львовского телевизионного завода, Барнаульского радиозавода) принесли значительный экономический эффект. Всего за 1966-70 в СССР было введено в действие 370 автоматизированных систем управления предприятием (АСУП) и 174 АСУТП. В начале 70-х гг. проектированием, разработкой и созданием АСУ было занято около 40 тыс. специалистов. Всего в 1971-75 было введено в действие (полностью или частично) около 1800 АСУП и около 700 АСУТП на базе ЭВМ. С начала 70-х гг. осуществляется план мероприятий по созданию Общегосударственной автоматизированной системы сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством (ОГАС). Основной фикцией ОГАС должно стать обеспечение общегосударственных, республиканских и территориальных органов управления, министерств и ведомств информацией, необходимой для решения задач учёта, планирования и принятия решений. Разработка ОГАС ведётся в тесной связи с развитием АСУ всех уровней и создаваемой ЕАСС. В состав технической базы ОГАС должны войти Государственная сеть вычислительных центров и являющаяся частью ЕАСС Общегосударственная система передачи данных. Актуальность и возможности реализации проекта ОГАС определяются объективными потребностями экономики Советского государства, плановым характером развития советского общества и общим уровнем технической кибернетики в СССР.

  Планами развития народного хозяйства СССР предусмотрено дальнейшее расширение работ по созданию приборов и средств автоматизации для применения в различных отраслях промышленности, на транспорте, в энергетике, коммунальном хозяйстве и т. д.; увеличение выпуска средств вычислительной техники, универсальных и управляющих вычислительных комплексов, технологического оборудования с программным управлением,  автоматических устройств регистрации и передачи данных для АСУТП и систем оптимального управления в отраслях народного хозяйства.

  В 70-х гг. техническая кибернетика и вычислит. техника как научные дисциплины входят в учебные программы более чем 200 вузов, а значительные по масштабам исследования в данной области проводятся в нескольких десятках Н�� и вузов, в крупнейших вычислительных центрах страны [�нституте проблем управления, Вычислительном центре АН СССР (оба в Москве), �нституте кибернетики (Киев), Вычислительном центре Сибирского отделения АН СССР (Новосибирск), �нституте автоматики и процессов управления Дальневосточного научного центра АН СССР (Владивосток) и др.].