В конце 1930-х

Жили в эти годы Сергей Алексеевич с женой, ее матерью (пианисткой Елизаветой Сергеевной Штейнберг) и родившимся в 1935 году сыном Сергеем в двух комнатах в трехкомнатной квартире (третью занимали соседи). Дом находился в Лефортово, на Красноказарменной улице, в одном из четырех корпусов, построенных для сотрудников ВЭИ. После рождения Сережи Алиса Григорьевна заболела и несколько месяцев находилась в больнице. Сергей Алексеевич дважды в день — до и после работы — пешком носил кормить грудного ребенка жене в больницу. Вечером сам купал мальчика и ухаживал за ним, сверяясь на всякий случай с книгой по уходу за грудными детьми.

Сережа Лебедев-младший и Алиса Григорьевна на даче в Звягино, 1937 год

В июне 1939 года родились близнецы Катя и Наташа, ставшие впоследствии одна пианисткой, другая историком[3]. Дети росли в основном под присмотром матери, однако авторитет отца для них был на высочайшем уровне. Для Сергея Алексеевича характерно, что он чрезвычайно редко делал замечания или что-то рекомендовал детям, но уж если такое происходило, то эти пожелания обязательно выполнялись. И сегодня, спустя десятилетия после смерти Сергея Алексеевича, в общении с его дочерьми чувствуется то трепетное, на грани благоговения, чувство, которое они испытывали по отношению к своему отцу.

В конце тридцатых Лебедевы на лето снимали дачу в знаменитом писательском поселке Переделкино, где собирались друзья семьи: Евгений Петров и Илья Ильф, Михаил Светлов. Некоторое время в эти летние месяцы Алиса Григорьевна работала секретарем у Корнея Ивановича Чуковского. Как и многие другие интеллигентные семьи того времени, родственников Сергея и Алисы не обошел каток сталинских репрессий: сгинул в лагерях муж сестры Сергея Алексеевича — Екатерины, там же погиб муж сестры Алисы — Елены Григорьевны. Был арестован и несколько лет провел в лагерях отец Алисы, Григорий Ефремович Штейнберг, имевший уникальную специальность, пришедшуюся немного не ко двору при новой власти — он был экспертом по экспорту зерна в дореволюционной России.

Но эти годы разгара сталинских чисток, когда подсиживание и доносительство были обычным делом, кажется, никак не затронули лично Лебедева, и сотрудники его отдела всегда чувствовали себя уверенно и спокойно. Вместе с тем, он сам вел себя по тем временам весьма смело — например, когда трусоватый начальник отдела электрических машин в зловещем 1937 году на всякий случай уволил А. Г. Иосифьяна (талантливого инженера, разработчика первого отечественного линейного электродвигателя) за то, что его отец был армянским священником и дашнаком, Сергей Алексеевич немедленно пригласил его в свой отдел. Не совсем чурался он и общественной активности: уже в 1955 году он подписал обращение большой группы советских ученых в Президиум ЦК КПСС, известное, как «Письмо трёхсот». Письмо содержало оценку состояния биологии в СССР к середине 1950-х годов и в конечном счете стало причиной отставки Лысенко с поста президента ВАСХНИЛ и некоторых его приверженцев и ставленников с других руководящих постов в системе Академии наук СССР.

Семья Лебедевых. Москва, зима 1937–1938

Еще более поразительные вещи вспоминает Ирина Вячеславовна Корзун, сотрудница ВЭИ и многолетний друг семьи Лебедевых. Как-то она рассказала Сергею Алексеевичу об аресте своего знакомого и невозможности передавать ему посылки из Москвы (из обеих столиц их не принимали). Сергей Алексеевич, который тогда часто ездил в командировки в Иваново, не задумываясь, предложил свою помощь. Легко себе представить, чем отправка посылок незнакомому «зэку» могла обернуться для самого Лебедева. Кстати, эта история, закончившаяся для всех благополучно, подтверждает не раз высказывавшуюся версию о том, что НКВД (как и все его наследники позднее) был далеко не всевидящим и многое упускал из того, что творилось прямо под носом.

Отметим, что если Лебедев так и не научился наживать себе личных врагов, то, как мы увидим в дальнейшем, недоброжелателей у продвигаемого им дела было все-таки предостаточно.

Первые раздумья о ЦВМ

Настоящим венцом деятельности Лебедева в области электрических сетей стал проект сверхмощной (до 600–1000 МВт) и сверхдальней (около 1000 км) магистральной линии электропередачи «Куйбышев — Москва», разработанный им в 1939–1940 годах в «Теплоэнергопроекте». Этот проект должен был стать образцом для проектирования других подобных линий, но война нарушила масштабные планы советского правительства. К первым месяцам войны относится свидетельство Алисы Григорьевны о том, что Сергей Алексеевич ночами, когда Москва погружалась в темноту, писал в ванне при свете газовой грелки единицы и нолики — основу двоичной системы счисления.

О том, что Лебедев еще до войны искал новые способы проведения сложных вычислений (требовавшихся в том числе и при проектировании магистральных электросетей) и задумывался над проведением их в электронном виде, косвенно говорит и его внимание к работе друга семьи Лебедевых Анатолия Владимировича Нетушила (гражданского мужа упоминавшейся Ирины Корзун). А. В. Нетушил написал кандидатскую диссертацию на тему «Анализ триггерных элементов быстродействующих счетчиков импульсов», то есть занимался разработкой одного из базовых устройств цифровой техники, и Лебедев внимательно следил за его работой, начавшейся в 1939 году, и впоследствии стал оппонентом на защите, состоявшейся в 1945 году.

Сережа развлекает сестричек игрой на балалайке. Фартучки вышивала А. Г. Лебедева по рисункам художника К. Ротова. Фото С. А. Лебедева, 1939–1940 годы

Напомним, что к 1939 году Джон Атанасов в США только начинал постройку своей вычислительной машины АБС, а Конрад Цузе в Германии построил лишь первый, несовершенный образец электромеханической машины Z1. Уже были опубликованы работы Алана Тьюринга («О вычислимых числах с приложением к проблеме разрешимости» [1.4], 1936) и Клода Шеннона («Символьный анализ реле и коммутаторов» [1.5], 1938), ставшие, соответственно, теоретическим и практическим обоснованием возможности построения универсальных электронных цифровых вычислительных машин, но крайне маловероятно, что Сергей Алексеевич был знаком с этими работами или хотя бы слышал о них. Хотя к началу Второй мировой войны идея цифрового компьютера в мире уже, что называется, «витала в воздухе», факт, что Лебедев пришел к ней совершенно самостоятельно. Б. Н. Малиновский в своем очерке о Лебедеве [1.1] свидетельствует: «В. В. Бардиж, заместитель Лебедева по лаборатории, в которой создавалась БЭСМ, утверждает, что если бы не война, то работу над созданием вычислительной машины с использованием двоичной системы счисления ученый начал бы раньше (об этом говорил сам Сергей Алексеевич)». И кто знает, в какой стране тогда был бы создан самый первый электронный цифровой компьютер?

Война

С первых месяцев войны ВЭИ, естественно, переключился на оборонную тематику. В Совет Министров СССР было направлено техническое обоснование создания управляемых авиационных торпед с самонаведением. Друг и сотрудник Сергея Алексеевича Давид Вениаминович Свечарник[4] разрабатывал непосредственно головку самонаведения на излучающую или отражающую излучение цель, а сам Лебедев, в кратчайшие сроки освоив аэродинамику и динамику летательных аппаратов, проектировал систему управления, руководил продувкой моделей в ЦАГИ. Заметим, что эти работы, то есть создание фактически первого в мире образца сверхточного оружия (вроде современных крылатых ракет) было закончено уже после войны, когда в октябре 1946 года прошли успешные натурные испытания в Евпатории. Это оружие опередило свое время (вероятно, слишком сложным и дорогим по тем временам оно было в производстве), но работа над ним, несомненно, весьма способствовала Лебедеву в дальнейшем, когда через десяток лет он займется конструированием средств противоракетной обороны (ПРО).

В октябре 1941 года Лебедев, как и большинство гражданских москвичей, не подлежащих штатному призыву по возрасту, записался в ополчение, но его, разумеется, на фронт не отпустили. 16 октября ВЭИ в срочном порядке эвакуируется в Свердловск, причем Свечарника включают в команду, обязанную взорвать корпуса института, если немцы подойдут к воротам Москвы. К счастью, этого делать не пришлось, и работа над авиационной торпедой продолжилась в декабре, когда Свечарник, по его выражению, «воссоединился» с Сергеем Алексеевичем.

Интересно, что, в соответствии с серьезностью момента, в 1941 году еще в Москве Сергей Алексеевич подал заявление о вступлении в партию, но по разным причинам его вступление все время откладывалось (эвакуация, организационные сложности, не выучил устав), так что принят он был только в 1943 году. В эвакуации семья Лебедевых некоторое время бедствовала — несчастья начались еще по дороге, когда из купе практически на глазах Алисы Григорьевны украли чемодан с детским бельем и десятью килограммами манки. В Свердловске какое-то время мыкались по углам: жили даже в предбаннике функционирующей бани, где дети простужались и болели. Потом власти обратились к жителям Свердловска с просьбой принять к себе эвакуированных, и те, как и почти все рядовые советские граждане в те годы, сами жившие в неважных условиях, откликнулись — Лебедевы въехали в холодную и сырую, но большую комнату в деревянном доме, с оставленной хозяевами мебелью, где жили две зимы и лето 1942 года.

Параллельно с работой по созданию самонаводящихся торпед, Лебедев в удивительно короткий срок сконструировал систему стабилизации танкового орудия при прицеливании, что позволяло стрелять, не останавливая машину. За работу в военные годы С. А. Лебедев был награжден орденом Трудового Красного Знамени и медалью «За доблестный труд в Великой Отечественной войне 1941–1945 гг.».

В 1943 году опасность захвата немцами Москвы отпала, и институт вернулся в столицу. Сам Лебедев уехал раньше, а семья добралась не без приключений. На станции Вышний Волочёк Алиса Григорьевна с несколькими женщинами вышла, чтобы купить картошки в голодную Москву. Объявили, что поезд будет стоять полтора часа, но через полчаса он внезапно тронулся и уехал. Детей всю оставшуюся дорогу подкармливал весь вагон, а отставшим женщинам пришлось добираться на перекладных, причем без документов, уехавших вместе с поездом. Но картошку они не бросили, а Сергей Алексеевич в это время встретил детей на вокзале, и утешал волновавшихся родственников других отставших: «Не волнуйтесь — с ними Алиса!».

В Москве Лебедев продолжил заниматься преподавательской деятельностью наряду с научной работой. В 1943 году он стал заведующим кафедрой релейной защиты и автоматизации электрических систем МЭИ. К 1945 году, по воспоминаниям Сергея Сергеевича, относится первая попытка Лебедева организовать работы по цифровым машинам. Случилось так, что о его идеях в этой области узнала ректор МЭИ В. А. Голубцова (скорее всего, через А. В. Нетушила), побеседовала с Сергеем Алексеевичем и, пользуясь своим положением жены Г. М. Маленкова, пообещала организовать «встречу в верхах».

Для «встречи» (как оказалось — с членом ЦК, курирующим науку) был даже сшит новый костюм по организованному Голубцовой ордеру на дефицитный материал, но закончилась встреча безрезультатно. Начальство, узнав, что машина должна выполнять примерно 1000 операций в секунду, дало глубокомысленное заключение: «что же, мы за один-два месяца перерешаем на ней все задачи — а потом на помойку?». Лебедев на таком уровне возражать не стал, и на этом история вычислительной техники в Советском Союзе вполне могла закончиться, не начавшись.

Конечно, куратор из ЦК (да, скорее всего, и сам Лебедев) тогда еще не знал о существовании «ЭНИАКА», только-только введенного в строй в США — американцы долго сохраняли его существование в секрете. А все три построенные к тому времени в Германии машины Конрада Цузе, Z1, Z2 и Z3, были уничтожены в ходе бомбардировок Берлина в 1944 году, и на его опыт почему-то в то время не обратили внимания ни американцы, ни мы. Поэтому довод, всегда безотказно действовавший на отечественное начальство, о том, что «вот там у них все уже на мази», так и не прозвучал.

Но тут вмешалась судьба в виде другого друга и сотрудника Сергея Алексеевича — Льва Вениаминовича Цукерника.

Переезд в Киев и принципы «фон Неймана — Лебедева»

Началось все с того, что Цукерник рассказал о Лебедеве президенту Академии наук Украины Александру Александровичу Богомольцу. Это произошло в начале 1945 года, когда Богомолец добился права пригласить на 15 вакантных мест в украинской Академии ученых из любых городов страны с условием переезда в Киев. Богомолец познакомился с Лебедевым и предложил ему баллотироваться в академики АН Украины и занять место директора киевского Института энергетики.

Сергей Алексеевич дома за роялем. Киев, 1950 год

Хотя уже 12 февраля 1945 года общее собрание АН УССР выбрало Лебедева действительным членом Украинской Академии наук, а в мае 1946 года на него были возложены обязанности директора Института энергетики, сам переезд состоялся только летом 1946 года. Это был правильный выбор не только для карьеры Сергея Алексеевича, но и с точки зрения бытовых условий. Из двух комнат в Лефортово семья переехала в пятикомнатную квартиру в новом доме на улице Костельной, 15, выстроенном военнопленными венграми. Причем на переезд были получены подъемные, на которые Алиса Григорьевна приобрела не только мебель, но и рояль, и к моменту переселения квартира была готова «под ключ».

Улица, находящаяся неподалеку от Владимирской горки, названная так из-за расположенного на ней католического костёла, при новой власти превращенного в планетарий, вскоре была переименована в Челюскинцев (ныне ей возвращено старое название). Перпендикулярно проходила улица Жертв революции, про которую Алиса Григорьевна спрашивала: «Она что, в честь царской семьи названа?» (впоследствии ее все-таки переименовали в улицу Героев Революции). Крещатик, почти все здания на котором были взорваны во время войны, тогда еще лежал в руинах.

Соседом Лебедевых по лестничной клетке оказался математик Михаил Алексеевич Лаврентьев, впоследствии сыгравший решающую роль в судьбе Лебедева и создаваемой им вычислительной техники. Вечерами у Лебедевых, как и в Москве, собирались именитые гости — актеры, музыканты и просто интересные люди. Близкими друзьями на много лет стали Юрий Тимошенко и Ефим Березин (Тарапунька и Штепсель) с женами, Борис Сичкин (получивший позднее всесоюзную известность, как куплетист Буба Касторский из «Неуловимых мстителей»), бывший душой компании сын дипломата Лев Олевский, приходил Святослав Рихтер и многие другие.

Первые полтора года в Киеве Сергей Алексеевич завершал ранее начатые работы — по управляемой торпеде, по устойчивости электрических сетей. В 1948 году он подготовил для XII Парижской конференции по большим электроэнергетическим системам обстоятельный доклад «Искусственная устойчивость синхронных машин», подведя таким образом итог двадцатилетней работе. В 1950 году Лев Вениаминович Цукерник и Сергей Алексеевич Лебедев получат Сталинскую премию за разработку устройств так называемого компаундирования генераторов электростанций. Но в это время электроэнергетикой Лебедев уже не занимался, полностью посвятив себя вычислительной технике.

Стенгазета киевского Института электротехники с поздравлением Л. В. Цукерника и С. А. Лебедева

В 1946 году скончался А. А. Богомолец, неизменно поддерживавший Лебедева во всех его начинаниях — несмотря на свою основную специальность в области медицины, он живо интересовался точными науками и придавал особое значение математике. Его преемником на посту президента АН УССР стал биолог А. В. Палладин, интересы которого были далеки от вычислительной техники. Тем не менее, в июне 1947 года Лебедев стал членом президиума АН УССР. В том же году Институт энергетики разделился на два самостоятельных института, и Сергей Алексеевич возглавил Институт электротехники (вторая половина стала называться Институтом теплоэнергетики). Внутри Института электротехники он организовал и возглавил лабораторию моделирования и регулирования. Поддержку своим начинаниям в области вычислительной техники Лебедев нашел у М. А. Лаврентьева, занимавшего в то время должности директора Института математики Академии наук УССР и вицепрезидента АН УССР.

К осени 1948 года Лебедевым были сформулированы общие принципы построения цифровых вычислительных машин, а сотрудникам его лаборатории были розданы задания на конструирование отдельных узлов. К тому времени в США была уже опубликована первоначально засекреченная работа Джона фон Неймана с сотрудниками, где были сформулированы основные положения по устройству ЦВМ, позднее получившие наименование «принципов фон Неймана» [1.6]. Однако нет никаких оснований полагать, что Лебедев был знаком с этой работой, тем более что первые «фон-неймановские» машины, построенные согласно этим принципам, появились позднее. По свидетельству Б. Н. Малиновского, американские публикации, посвященные принципам фон Неймана, в открытой печати появились лишь в 1950-х годах. Тем интереснее тот факт, что многие тезисы Лебедева практически дословно повторяют принципы фон Неймана, и в нашей литературе их иногда называют «принципами фон Неймана — Лебедева».

В январе 1949 года Сергей Алексеевич организовал в киевском Институте электротехники семинар[5] по цифровой вычислительной машине, в котором принимали участие сотрудники его лаборатории (Л. Н. Дашевский, В. В. Крайницкий, З. Л. Рабинович, Е. А. Шкабара, И. П. Окулова) и ведущие ученые-математики из киевских институтов — академики М. А. Лаврентьев, Б. В. Гнеденко и А. Ю. Ишлинский, чл. — корр. АН УССР А. А. Харкевич и др. На этом семинаре и были озвучены идеи Лебедева по построению вычислительных машин. Основными из них были следующие[6]:

1. Представление всей информации в двоичном виде и обработка ее в двоичной системе счисления.

2. Программный принцип управления и размещение программ в памяти машины[7]; иерархическая организация памяти с применением разнофункциональных ее ступеней.

3. Операционно-адресный принцип построения команд в программах и возможность текущего изменения команд путем выполнения операций над ними, как над числами.

4. Иерархическая система машинных действий, состоящая из базовых операций, управляемых аппаратным способом, и составных процедур, реализуемых с помощью стандартных подпрограмм.

5. Построение базовых операций на основе элементарных операций, выполняемых одновременно над всеми разрядами слов.

6. Применение и центрального, и местного управления вычислительным процессом.

Как видим, в некоторых аспектах тезисы С. А. Лебедева идут дальше и более конкретны, чем «принципы фон Неймана». В них видны зачатки децентрализации управления и асинхронной организации вычислительного процесса, предусмотрено наличие встроенных процедур и другие решения, ставшие впоследствии стандартными.

Некоторые детали конструкции ЦВМ, поднятые на семинаре, вызвали достаточно острые дискуссии. Это относилось, в первую очередь, к положениям о форме представления чисел в машине и о ее разрядности (количестве двоичных разрядов в машинном слове) — от этих пунктов зависела сложность электрических схем, то есть в конечном итоге сроки проектирования и общая стоимость машины. Представление чисел в форме с плавающей запятой упрощало программирование, но на 20–30 % увеличивало объем аппаратуры. Кроме стоимости и сложности схем, в те годы остро стоял вопрос о надежности компонентной базы (в первую очередь электронных ламп), потому более простая и компактная машина будет и надежнее в эксплуатации.

В результате было принято важное решение о проектировании сначала макета ЭВМ (им в конечном итоге и стала «малая электронная счетная машина» — МЭСМ), в котором договорились использовать более простое со схемотехнической точки зрения представление чисел с фиксированной запятой, а также ограничиться 17 двоичными разрядами (16 разрядов числа + код знака, что соответствует в десятичной системе точности примерно в четвертом-пятом знаке после запятой). Если такой точности окажется недостаточно для практики (как оно и оказалось в действительности — ведь в процессе вычислений ошибки округления имеют свойство накапливаться), то в конструкции машины следовало предусмотреть возможность увеличения разрядности до 21, что и было в конечном итоге сделано. В этом макете было решено также ограничиться набором операций, включающим 13 команд. Отметим, что БЭСМ уже проектировали сразу с 39-ю разрядами и с плавающей запятой, а набор операций для нее состоял из 32 команд.

С. А. Лебедев, 1947 год

Результаты этих изысканий и обсуждений Лебедев, по рекомендации вице-президента АН УССР М. А. Лаврентьева, доложил Президиуму АН УССР и руководству ЦК Компартии Украины. В результате было на высшем уровне принято решение о создании цифровой вычислительной машины силами Института электротехники Украины. Однако к этому времени задания на разработку узлов будущей ЭВМ были уже розданы сотрудникам Лебедева и определен коллектив для работы над машиной.

МЭСМ

Немногие люди осмеливаются на пороге своего пятидесятилетия кардинально поменять род деятельности. Среди личностей состоявшихся, достигших определенных высот в своей профессии и добившихся общественного признания, таких, наверное, еще меньше, чем среди «рядовых граждан». С одной стороны, не отпускает выбранная стезя, множатся обязанности по развитию и распространению достигнутого на другие области, по обучению молодых, все больше времени отнимает членство в комитетах и комиссиях, экспертиза и консультации… С другой стороны — к пятидесяти годам человек уже заметно теряет способность к обучению, восприятию нового, и, главное, к генерации новых идей.