Юрий Чирков - Гомо Сапиенс. Человек разумный

Нейронные ансамбли, или нейронные сети, вовсе не являются жесткими образованиями. Они формируются в зависимости от той или иной необходимости, продиктованной внешними или внутренними условиями. После же решения определенной задачи нейронный «оркестр» распадается, а освободившиеся нейроны могут тут же войти в состав новых нейронных «созвездий».

Кто дирижирует работой мозга? Как осуществляется мобилизация нейронных систем, их роспуск? Все это важные, во многом еще не решенные проблемы. Удивительную догадку на этот счет высказал академик Иван Петрович Павлов. В «Лекциях о работе больших полушарий головного мозга» (1909) он сравнивал образование условных рефлексов с работой… телефонного коммутатора.

Странный, казалось бы, образ, вызывающий в памяти, когда-то существовавшие станции, где сидели барышни-телефонистки. Они отвечали абоненту, как только тот снимал трубку, и, манипулируя шнурами, вставляя металлические штыри в нужные гнезда, соединяли его с другими абонентами.

Но высказывание ученого покажется уже не столь невероятным, если вспомнить, что техника очень скоро заменила телефонисток (в часы пик они могли обслужить лишь сотню абонентов) АТС (сокращение для слов – автоматическая телефонная станция), которые способны обслужить уже десятки тысяч номеров. И тут уже биологическая коммутация начинает казаться вполне правдоподобной.

Трудно, конечно, судить, насколько понимание всех отмеченных выше биологических тонкостей работы мозга помогло члену-корреспонденту Академии наук СССР ректору Таганрогского радиотехнического института (ТРТИ) имени В.Д. Калмыкова академику Анатолию Васильевичу Каляеву (1922–2004), когда он в 1978 году в монографии «Однородные коммутационные регистровые структуры» сформулировал технические идеи, на удивление близкие тому, что миллионы лет назад «высказала» щедрая на выдумки природа.

Но как бы там ни было, ключевыми словами для оригинального, совершенно нового подхода к архитектуре ЭВМ стали слова «однородность» (впрочем, справедливости ради, необходимо заметить, что предложение собирать сами компьютеры и их комплексы из однотипных стандартных блоков высказывалось задолго до работ А.В. Каляева, тут он шел уже по проторенной дорожке) и «коммутация». Да, та самая коммутация, которая годна не только для обеспечения телефонных разговоров, но и для мгновенной связи между десятками и сотнями ЭВМ.

Идеи Каляева подхватили его многочисленные ученики и соратники. Их научная разработка осуществлялась в созданном при ТРТИ НИИ однородных микроэлектронных вычислительных структур (сокращенно НИИ ОМВС), в Институте, тогда единственном в мире по уникальности своей тематики.

Мысль побывать в Таганроге, старинном русском (основан Петром I в 1698 году) городе, расположенном на побережье Азовского моря, городе, где живут и работают люди, создающие компьютеры пятого поколения, компьютеры, в которых еще больше стирается грань, отделяющая машины от живых объектов, запала в душу автора этой книги. И вот (сначала самолетом до города Ростов-на-Дону, затем несколько часов езды на машине) я в Таганроге. К сожалению Анатолия Васильевича Каляева в то время в Таганроге не оказалось, поговорить с ним не удалось. Однако его сотрудники ввели меня в суть дела.

«Наш институт, – рассказывал заместитель директора НИИ ОМВС доктор технических наук Вячеслав Филиппович Гузик, – разрабатывает многопроцессорные вычислительные системы с программированной архитектурой или короче – ВМС с ПА. Это значит, что в них будет программироваться не процедура вычислений, как прежде, а сама их структура. Исходя из данных конкретно решаемой задачи может быть создана любая адекватная задаче вычислительная структура. Сделать это позволяет целая сеть связанных между собой однотипных коммутаторов, распределенных по «телу» вычислительного комплекса. Эти коммутаторы и создадут нужные каналы связи».

«А что такое коммутатор?» – спрашиваю я.

«Если говорить просто, то это электронный ключ, который можно «включать» или «выключать», соединив или разъединив ближайшие работающие элементы. Ключ этот можно снабдить собственной памятью или логикой, и тогда, как в живом мозге, удастся слить оперативную память с операционным устройством. И обработка информации будет идти попутно с процессами ее запоминания и передачи».

«И что все это дает?» – снова интересуюсь я.

«Скорость работы таких многофункциональных систем возрастает в сотни раз. Очень простым становится их программирование. Оно теперь ведется не на языках низкого уровня, на основе элементарных команд, а на естественном языке математики и логики. Машина будет понимать язык символов, оперировать языками высокого уровня, сразу осуществляя выполнение крупных операций типа интегрирования, дифференцирования, умножения матриц, сложения векторов и так далее. Еще достоинство универсальной коммутации: отпадает необходимость производить сотни и тысячи типов больших интегральных схем (БИС), что, очевидно, совершенно нерентабельно и нетехнологично. Теперь же можно будет ограничиться небольшим числом интегральных схем (с перестраиваемой структурой), что обеспечит их дешевизну, надежность и ремонтоспособность. При выходе из строя тех или иных БИС достаточно их заменить, либо просто отключить коммутационную структуру указанных интегральных схем от остальной системы, а необходимое число БИС (ведь все они на один лад!) нарастить в другой области вычислительной системы».

Удивительно! В телефонии, в телеграфном деле коммутаторы, устройства, служащие для соединения между собой аппаратов, линий и каналов связи, служат добрую сотню лет. Но никому до А.В. Каляева не пришло в голову использовать принцип коммутации в ЭВМ, ввести его в структуру больших интегральных схем. Эти новейшие схемы мне довелось увидеть воочию.

Мне дали подержать в руке не то брошку, не то «паучка» величиной с небольшую почтовую марку, с множеством желтых ножек. Затем попросили посмотреть на него в микроскоп. Я увидел на «спинке» ювелирное плетение алюминиевых, сияющих золотистым блеском нитей. Словно созданных искусным волшебников-ткачом.

«Это и есть БИС с программируемой структурой, – объяснили мне. – Это техническая новинка. Предложил ее наш Институт. Такие не имеющие аналогов в мировой практике БИС уже внедрены в серийное производство. Их выпускает Ленинградское научно-производственное объединение «Светлана» и другие предприятия…»

Много интересного довелось мне тогда увидеть и узнать в Таганроге. ТРТИ, оказывается, был первым в стране СССР (создан в 1952 году) радиотехническим вузом. Этот первенец стал одним из инициаторов создания совершенно новой формы вуза – учебно-научно-производственного комплекса (УНПК сокращенно). Единой организации, состоящей из собственно вуза, где идет обучение студентов, научного института (НИИ ОМВС), двух ОКБ (особых конструкторских бюро), ряда отраслевых лабораторий, студенческих конструкторских бюро, вычислительного центра и строящегося в момент моего посещения (еще советские времена) Таганрога силами трех министерств опытного завода.