Сергій Олексійович Лебедєв. Біля витоків розвитку і становлення вітчизняної обчислювальної техніки стояв видатний вчений, академік Сергій Олексійович Лебедєв. Як пише один з його учнів, академік В. А. Мельников, "життєвий шлях Сергія Олексійовича Лебедєва яскравий і багатогранний. Крім створення перших машин і перших фундаментальних розробок, він виконав важливі роботи по створенню багатомашинних і багатопроцесорних комплексів. Їм були закладені основи обчислювальних мереж. Серед перспективних напрямків слід відзначити роботи в області операційних систем і систем програмування. Структурно-програмні операційні системи, алгоритмічні мови програмування, нові алгоритми для великих, трудомістких завдань – важливий етап наукової творчості Лебедєва. Ряд його робіт, на жаль, залишився незавершеним. По головних напрямках, наміченим С. А. Лебедєвим, працюють його учні і цілі наукові колективи. Створена ним наукова школа – кращий пам’ятник вченому ".

Сергій Олексійович протягом всього свого життя вів велику роботу з підготовки наукових кадрів. Він був одним з ініціаторів створення Московського фізико-технічного інституту, засновником і керівником кафедри обчислювальної техніки в цьому інституті, керував роботою багатьох аспірантів і дипломників.

Говорячи про спадщину С. А. Лебедєва, не можна не сказати про атмосферу взаєморозуміння та творчої наснаги, яку вмів створити навколо себе Сергій Олексійович. Він умів заохочувати творчу ініціативу, залишаючись при цьому принциповим і вимогливим. Лебедєв вважав, що найкраща школа для спеціаліста – участь в конкретних розробках, і не боявся залучати до роботи над серйозними проектами молодих вчених.

Він народився 2 листопада 1902 року в Нижньому Новгороді. Отець Олексій Іванович і мати Анастасія Петрівна були вчителями.

У 1921 році С. О. Лебедєв вступив до Московського вищого технічного училища ім. Н. Е. Баумана на електротехнічний факультет. Його вчителями і науковими керівниками були видатні російські вчені-електротехніки професора К. А. Круг, Л. І. Сиротинський і А. А. Глазунов. Всі вони брали активну участь у розробці знаменитого плану електрифікації СРСР – плану ГОЕЛРО. Для розробки цього плану і, головне, для його успішного здійснення потрібні були унікальні теоретичні та експериментальні дослідження. З усіх виникли при цьому проблем С. О. Лебедєв, ще будучи студентом, основну увагу приділяв проблемі стійкості паралельної роботи електростанцій. І слід сказати, що він не помилився у виборі – весь подальший вітчизняний та зарубіжний досвід створення високовольтних енергооб’єднань визначив проблему стійкості як одну з центральних, від вирішення якої залежить ефективність дальніх електропередач і енергосистем змінного струму.

Перші результати з проблеми стійкості, отримані Лебедєвим, були відображені в його дипломному проекті, який виконувався під керівництвом професора К. А. Круга. У квітні 1928 року, отримавши диплом інженера-електрика, Лебедєв стає одночасно викладачем МВТУ ім. Н. Е. Баумана і молодшим науковим співробітником Всесоюзного електротехнічного інституту (ВЕІ). Продовжуючи працювати над проблемою стійкості, С. О. Лебедєв організовує в ВЕІ групу, яка потім оформилася в лабораторію електричних мереж. Поступово тематика лабораторії розширюється, і в коло її інтересів починають потрапляти проблеми автоматичного регулювання. Це призвело до того, що на базі цієї лабораторії в 1936 році був створений відділ автоматики, керівництво яким доручається С. О. Лебедєву.

До цього часу С. О. Лебедєв вже став професором і автором (спільно з П. С. Ждановим) широко відомої серед фахівців-електротехніків монографії "Стійкість паралельної роботи електричних систем”.

Примітною рисою наукової діяльності Лебедєва, яка проявилася з самого її початку, було органічне поєднання великої глибини теоретичної опрацювання з конкретною практичною спрямованістю. Продовжуючи теоретичні дослідження, він стає активним учасником підготовки споруди Куйбишевського гідровузла, а в 1939-1940 роках С. О. Лебедєв в "Теплоелектропроект” керує розробкою проектного завдання для магістральної лінії електропередачі.

Проблеми автоматики цікавлять С. О. Лебедєва не тільки стосовно до конкретних програм в електротехніці, він один з активних ініціаторів робіт з автоматизації наукових досліджень і математичних розрахунків. У 1936-1937 роках у його відділі почалися роботи зі створення диференціального аналізатора для вирішення диференціальних рівнянь. Вже тоді С. О. Лебедєв замислювався над принципами створення цифрових обчислювальних машин, в основі яких лежала б двійкова система числення.

Під час війни очолюваний Лебедєвим відділ автоматики повністю перемикається на оборонну тематику.

У лютому 1945 року С. О. Лебедєв обирається дійсним членом Академії Наук УРСР, а в травні 1946 року його призначають директором Інституту енергетики АН УРСР. У 1947 році після поділу цього інституту С. О. Лебедєв стає директором Інституту електротехніки АН УРСР. Тут він продовжує свої роботи з проблем автоматизації енергосистем. У 1950 році за розробку та впровадження пристроїв компаундування генераторів електростанцій для підвищення стійкості енергосістел С. О. Лебедєв спільно з Л. В. Цукерника був удостоєний Державної премії СРСР.

У 1947 році в Інституті електротехніки організується лабораторія моделювання та обчислювальної техніки, де під керівництвом С. О. Лебедєв була створена машина МЕСМ (мала електронна рахункова машина) – перша вітчизняна обчислювальна машина.

Цікаво привести основні етапи розробки та пуску першого вітчизняного комп’ютера:

Жовтень-листопад 1948 року. Розробка загальних принципів побудови електронної цифрової обчислювальної машини.

Січень-березень 1949 року. Обговорення характеристик обчислювальної машини і заходів співробітництва при її створенні на наукових семінарах за участю представників Інституту математики та Інституту фізики АН УРСР.

Жовтень-грудень 1949 року. Створення принципової блок-схеми і загального компонування макета МЕСМ.

6 листопада 1950. Перший пробний пуск макета і початок вирішення на ньому найпростіших практичних та тестових завдань.

Листопад-грудень 1950 року. Збільшення кількості блоків запам’ятовуючих пристроїв, відпрацювання алгоритмів операцій додавання, віднімання, множення та порівняння, завершення налагодження макета.

4-5 січня 1951 року. Демонстрація діючого макету приймальної комісії у складі М. М. Доброхотова, А. Ю. Ішлінського, С. Г. Крейна, С. А. Лебедєва, Ф. Д. Овчаренко, І. Т. Швеця. Складання акту про закінчення в 1950 році розробки, виготовлення та наладки макета, вироблення рекомендацій щодо подальшого його вдосконалення.

10-11 травня 1951 року. Демонстрація роботи машини в Києві у присутності відомих учених СРСР Ю. Я. Базилевського, М. М. Боголюбова, В. М. Келдиша, К. А. Семендяева, А. М. Тихонова та ін.

Серпень-вересень 1951 року. Переробка блоків запам’ятовування з метою підвищення їх надійності. Закінчення переробки конструкції діючого макета, завершення нової компонування МЕСМ і її випробування.

25 грудня 1951. Пуск в експлуатацію МЕСМ в новій компонуванні.

12 січня 1952. Складання акту про введення МЕСМ в експлуатацію з грудня 1951 року.

Функціонально-структурна організація МЕСМ була запропонована Лебедєвим у 1947 році. МЕСМ працювала в двійковій системі, з трехадресной системою команд, причому програма обчислень зберігалася в оперативній пам’яті. Машина Лебедєва з паралельною обробкою слів представляла собою принципово нове рішення. Вона була однією з перших в світі і першою на європейському континенті машиною з зберiгається в пам’ятi.

У 1948 році в Москві створюється Інститут точної механіки та обчислювальної техніки (ІТМ і ВТ) АН СРСР, куди запрошується на роботу С. О. Лебедєв, а в 1950 році, коли основні роботи по МЕСМ підходили до кінця, Лебедєв приймає цю пропозицію.

У ІТМ і ВТ він створює спеціальну лабораторію для розробки БЕСМ-1 (швидкодіюча електронна лічильна машина-1), в якій отримали подальший розвиток ідеї Лебедєва по структурної реалізації методів обробки інформації.

Згадує академік В. А. Мельников: "На досвіді створення БЕСМ-1 моз але бачити широту його наукових і конструкторських розробок. У процесор машини були використані лампи, серійно випускаються нашою промисловістю. Лебедєв вказав кілька напрямків по створенню оперативної пам’яті ЕОМ. Велися роботи по створенню оперативного запам’ятовуючого пристрою (ОЗП): на електроакустичних ртутних лініях затримок; ОЗУ паралельної дії на електронно-променевих трубках; ОЗУ на феритових сердечниках. Створювалися зовнішні запам’ятовувальні пристрої на магнітних стрічках і магнітних барабанах, пристрої введення і виведення на перфокартах і перфострічках, швидкодіючі друковані пристрою.

У БЕСМ-1 було вперше застосовано постійний запам’ятовуючий пристрій на змінних перфокартах, що дозволило вирішувати завдання по мірі готовності того чи іншого пристрою, що запам’ятовує. Тому її реальне використання почалося вже з 1952 року з ОЗУ на електроакустичних ртутних трубках. Правда, швидкодія її було в десять разів нижче запланованого, але зате, крім вирішення завдань, з’явилася можливість отримати перший досвід з експлуатації і налагодженню програм ".

Слід зазначити, що БЕСМ-1 здавалася двічі: перший раз – з ОЗУ на електронно-акустичних ртутних трубках із середнім швидкодією 1000 операцій в секунду і другий раз – з ОЗУ на електронно-променевих трубках з швидкодією близько 10 тис. операцій у секунду. І обидва рази вона була успішно прийнята Державною комісією. Щоправда, надалі ще були випробування, коли на БЕСМ-1 перевірялася оперативна пам’ять на феритових сердечниках, але цей вид пам’яті вже було остаточно впроваджено на серійній машині БЕСМ-2. БЕСМ-1 була першою вітчизняної швидкодіючої машиною (8-10 тис. операцій у секунду), найпродуктивнішою машиною в Європі і однією з кращих у світі.

Першим завданням, вирішеною на БЕСМ-1 і мала велике народногосподарське значення, був розрахунок оптимального ухилу скосу каналу. У програмі вирішення цього завдання задавалися параметри сипучості грунту, глибини каналу та деякі інші. Крутий ухил економить обсяг земляних робіт, але може призвести до швидкого осипання, тому важливо знайти математично обгрунтований компроміс, який би економив обсяг робіт при збереженні якості споруди. Робота зі створення алгоритму і програми, що зажадала серйозних математичних досліджень, була виконана під керівництвом С. А. Лебедєва, що у 1953 році був обраний дійсним членом АН СРСР.

У структурі БЕСМ-1 вже тоді були реалізовані основні рішення, характерні для сучасних машин. Принцип її роботи був паралельної дії, що вимагало збільшення апаратури, і це було сміливим по тим часам рішенням, наприклад одна триггерная осередок містила чотири електронні лампи, надійність яких була мала, термін служби становив усього 500-1000 годин, а в БЕСМ-1 було більше 50 тис. таких ламп.

Важливою особливістю цієї машини і великим структурним досягненням були операції над числами з плаваючою точкою, коли машина може здійснювати операції над числами в діапазоні 2 ~ 32-232 автоматично, не вимагаючи спеціальних операцій масштабування. Ці операції в машинах з фіксованою точкою складають близько 80% від загального числа операцій та збільшують час вирішення завдань. Одночасно БЕСМ-1 забезпечувала гарну точність обчислень (близько 10 десяткових знаків), а при вирішенні деяких завдань могла працювати хоча і з меншим швидкодією, але з подвоєною точністю.

Після БЕСМ-1 під керівництвом Лебедєва були створені і впроваджені у виробництво ще дві лампові – БЕСМ-2 і М-20. Їх характерною особливістю, пише В. А.4 Мельников, було те, що вони розроблялися в тісному контакті з промисловістю, особливо М-20. Фахівці заводу та академічного інституту разом брали участь у створенні машини. Цей принцип хороший тим, що поліпшується якість документації, оскільки в ній враховуються технологічні можливості заводу.

Обчислювальна машина БЕСМ-2 зберегла систему команд і всі основні параметри БЕСМ-1, але конструкція її стала більш технологічною і зручною для серійного випуску.

У машині М-20 був зроблений ще один новий крок у розвитку вітчизняної обчислювальної техніки. Багато в чому повторюючи структуру БЕСМ-1, М-20 мала продуктивністю 20 тис. операцій в секунду за рахунок поєднання роботи окремих пристроїв і більш швидкого виконання арифметичних операцій.

У шістдесятих роках наша промисловість почала масовий випуск напівпровідникових приладів, що дозволило перейти на нову елементну базу. Розробка напівпровідникових машин, якою керував С. О. Лебедєв, розвивалася за двома основними напрямками. Перше – переклад найбільш досконалих лампових машин на напівпровідникову елементну базу зі збереженням структури і швидкодії, але з підвищенням надійності, зменшенням розмірів і енергоспоживання. Лампова машина М-20 стала в напівпровідниковому варіанті БЕСМ-ЗМ, БЕСМ-4 і М-220.

Другий напрямок розвитку напівпровідникових машин – це максимальне використання можливостей нової елементної бази з метою підвищення продуктивності, надійності та вдосконалення структури машин. Яскравий приклад розвитку цього напряму – БДСМ-6, створена під керівництвом С. А. Лебедєва. Важко переоцінити значення і вплив на розвиток обчислювальної техніки розробки цієї високопродуктивної, оригінальною по архітектурі і структурі машини.

Макет БЕСМ-6 був запущений в дослідну експлуатацію в 1965 році, а вже в середині 1967 року був пред’явлений на випробування перший зразок машини. Тоді ж були виготовлені три серійних зразка. Машина БЕСМ-6 здавалася разом з необхідним математичним забезпеченням, і державна комісія під головуванням академіка М. В. Келдиша, у той час президента АН СРСР, дала їй високу оцінку. Обчислювальна машина БЕСМ-6 – універсальна машина з швидкодією мільйон операцій за секунду, працювала в діапазоні чисел від 2 ~ 63 до 2 + б3 і могла забезпечити точність обчислень 12 десяткових знаків. Вона містила 60 тис. транзисторів і 180 тис. напівпровідників-діодів.

З 1967 року всі великі обчислювальні центри країни стали оснащуватися комп’ютерами БЕСМ-6. І навіть через багато років, в 1983 році, на засіданні відділення інформатики, обчислювальної техніки і автоматизації Академії наук, академік Є. П. Веліхов сказав, що "створення БЕСМ-6 стало одним з основних вкладів АН СРСР у розвиток радянської індустрії. Навіть зараз переважна більшість великих народно-господарських завдань і проектів розробляється за допомогою БЕСМ-6 та її модифікацій ".

На початку 70-х років Сергій Олексійович Лебедєв вже не міг керувати Інститутом точної механіки та обчислювальної техніки, в 1973 році важка хвороба змусила його залишити посаду директора. Але він продовжував працювати вдома. Суперкомп’ютер "Ельбрус” – це остання машина, принципові положення якої були розроблені академіком Лебедєвим і його учнями.