Троичный код
100 лет назад родился автор первого в мире и пока последнего серийного троичного компьютера.
В школах учат, что компьютеры работают в двоичном коде. Но в начале 1960-х в СССР выпускали уникальные ЭВМ «Сетунь» с симметричной троичной системой счисления. Из целочисленных систем счисления троичная самая экономичная: вместо бита — мельчайшей единицы информации — используется трит. Если бит «уменьшает незнание» об исследуемом объекте вдвое, трит — втрое.
Автор этого понятия и создатель ЭВМ «Сетунь», построенной на основе троичной логики, — Николай Брусенцов.
Как вспоминал ученый, когда он ходил в первый или второй класс, родители — начальник техотдела коксохимического завода и заведующая детским садом при заводе — затеяли обучить его игре на фортепьяно. Безуспешно. Отказался и от скрипки, не пробуя. Выбрал горн.
«Видимо, уже тогда душа восставала против формализма, как впоследствии восставала против него и в науке», — вспоминал потом Брусенцов.
Окончив школу, поступил в консерваторию на факультет народных инструментов, но проучился только до февраля 1943 года: был призван в Рабоче-крестьянскую Красную армию.
После полугодичного курса радистов при Свердловской радиошколе младший сержант Брусенцов был назначен радиотелеграфистом 1-го дивизиона 571-го артиллерийского полка 154-й стрелковой дивизии, находившейся в Киреевке Тульской области. Участвовал в боях под Невелем, Витебском, в освобождении Белоруссии и Прибалтики, штурме Кёнигсберга. Проявил героизм, был награжден орденами и медалями, в том числе «За отвагу».
Войну прошел с коротковолновой радиостанцией 13-Р конструкции Владимира Пестрякова. И не подозревал, что через несколько лет будет у него учиться.
После демобилизации Брусенцов продолжил музыкальное образование и обучение в школе рабочей молодежи (окончил с золотой медалью в 1947 году). Решив, что большим музыкантом ему не быть — для этого нужен абсолютный слух, поступил на радиотехнический факультет Московского энергетического института и вскоре стал одним из лучших студентов курса.
Преподавательский состав, начиная с декана Владимира Котельникова, одного из основоположников советской секретной радио- и телефонной связи, был великолепным. Владимир Пестряков, который вел конструирование аппаратуры, объяснял, в чем заключается искусство инженера — что вещь может быть спроектирована и надежной, и недорогой, и с минимальным количеством брака при массовом производстве. Этот принцип позже будет блестяще воплощен в «Сетуни».
«Говорили, кому В.П. поставит четверку, тот конструктором будет, а я могу похвалиться, что получил у него пятерку», — вспоминал Брусенцов о своем учителе.
На последнем курсе МЭИ студент составил таблицы дифракции электромагнитных волн на эллиптическом цилиндре, получившие в научном мире известность как таблицы Брусенцова.
В 1953 году выпускник получил распределение в специальное конструкторское бюро МГУ. В Московском университете Брусенцов будет работать более 60 лет.
В конце 1950-х МГУ остро нуждался в вычислительной машине. Университету должны были передать М-2, разработанную Исааком Бруком, но из-за ряда накладок этого не произошло. Академик Сергей Соболев, руководивший кафедрой вычислительной математики механико-математического факультета МГУ, решил, что сотрудники и студенты вуза могут самостоятельно создать ЭВМ.
Коллектив разработчиков из 20 человек возглавлял молодой радиотехник и математик Брусенцов. Ему принадлежала смелая идея построить машину троичной. Первые наброски, как признавался конструктор, он сделал летом 1957 года на пляже в Новом Афоне.
«Структура троичного устройства, как правило, оказывается проще, чем структура функционально равноценного двоичного», — утверждал Брусенцов.
Придя к этому решению, конструктор начал изучать труды Аристотеля, наследие Раймунда Луллия и Уильяма Оккама, символическую логику Льюиса Кэрролла, философию Готфрида Лейбница, алгебру Джорджа Буля. Диапазон и глубина его знаний поразительны — притом что к ним привела тривиальная задача.
В годы, когда узлы вычислительных машин были крайне дороги, а монтаж их выполнялся практически вручную, упрощение структуры было действительно важно. «Сетунь» (машине дали имя притока реки Москвы) получилась компактной, недорогой и надежной. Заработала она уже на десятый день наладки, что для того времени было невероятно.
«Сетунь» показала 95% полезного времени. А в то время, если машина показывала 60%, это считалось очень хорошим результатом», — объяснял конструктор.
Промышленный выпуск ЭВМ «Сетунь» Совет министров СССР поручил Казанскому заводу математических машин. Первый серийный образец демонстрировали на Выставке достижений народного хозяйства. Брусенцов получил Большую золотую медаль ВДНХ СССР. С 1960 по 1965 год в Казани выпустили 47 экземпляров. Больше никто серийно троичные компьютеры не строил.
Развитию этого направления помешали курс на унификацию ЭВМ (а «Сетунь» отличалась от всех), специфическая элементная база (машина Брусенцова была собрана не на электронных лампах или транзисторах, а на феррит-диодных ячейках Гутенмахера) и отсутствие административного ресурса: за этой ЭВМ стоял не крупный научный институт или большой завод, а группа энтузиастов.
История первого в мире троичного компьютера в 1965 году не закончилась. Через пять лет в МГУ заработала «Сетунь-70», ставшая основой одной из первых в СССР систем компьютерного обучения — «Наставник». Быстродействие этой ЭВМ было ненамного выше, чем у первой «Сетуни», но она имела более развитую архитектуру и оснащалась современным для тех лет набором периферийного оборудования.
Более 10 лет машина работала на факультете вычислительной математики и кибернетики МГУ в качестве учебной, а в конце 1990-х годов Николай Брусенцов передал ее в Политехнический музей. Сегодня ее можно увидеть на выставке «Создавая настоящее» в ЦВЗ «Манеж» в Санкт-Петербурге, а после ее окончания — в фондохранилище музея в технополисе «Москва». Там же хранится и пульт от оригинальной «Сетуни».
Эти разработки оставили яркий след в истории вычислительной техники, показали, что стандарты вроде двоичной системы счисления и восьмибитного байта вовсе не аксиомы и компьютеры могут быть устроены иначе. В цифровом мире Брусенцов считается одним из самых выдающихся компьютерных архитекторов.
Автор — старший научный сотрудник Политехнического музея