Роль академика Г.И. Марчука в создании вычислительных центров Сибири

Куперштох Н.А.

При создании академического центра на востоке страны в 1957 г. – Сибирского отделения АН СССР – его организаторы академики М.А. Лаврентьев, С.Л. Соболев и С.А. Христианович поставили во главу угла междисциплинарное сочетание научных исследований, причем математике в «союзе наук» отводилось центральное место. На территории региона до 1957 г. не было академических учреждений по математике и информатике. Одним из первых организован Институт математики с вычислительным центром (ВЦ) в Новосибирске. В 1963 г. ВЦ стал самостоятельным институтом, на основе подразделений которого в дальнейшем организовано несколько научных учреждений, которые содействовали организации НИУ родственного профиля в Красноярске, Иркутске, других городах. Одним из инициаторов развития научных учреждений по математике и информатике в Сибири, включая вычислительные центры, являлся академик Г.И. Марчук.

История развития информатики и вычислительной математики за последние десятилетия превратилась в самостоятельную область науковедения. Проблемы становления этих дисциплин и научных школ в России и Сибири активно изучают В.Н. Захаров, И.А. Крайнева, Р.И. Подловченко, Д.А. Поспелов, Я.И. Фет и др. Ими подготовлена серия ярких работ, что не снимает вопроса об изучении отдельных сюжетов развития данной области знания.

Благодаря организаторам академического центра на востоке страны в 1957 г. в Сибири и на Дальнем Востоке началось развитие современных междисциплинарных исследований. Применение математических методов в физике, геофизике, геологии, химии, биологии, экономике широко распространилось с начала 1960-х гг. не только в самом крупном научном центре СО АН СССР в Новосибирске, но и за его пределами. Перед институтами Сибирского отделения ставились задачи комплексного развития фундаментальных и прикладных исследований. Потенциал в области математического моделирования, вычислительной математики, вычислительной техники и их практических приложений стал основанием для институционального оформления вычислительных центров в Новосибирске, Иркутске и Красноярске.

ВЦ в Новосибирске.

В мае 1963 г. СМ РСФСР принял постановление об организации ВЦ СО АН СССР и назначил его директором Г.И. Марчука (c 1962 г. – чл.-кор. АН СССР, c 1968 г. – академик). После окончания ЛГУ он работал научным сотрудником Геофизического института АН СССР, заведующим лабораторией и отделом Физико-энергетического института Госкомитета по атомной энергетике в г. Обнинске. Академики С.Л. Соболев и М.А. Лаврентьев пригласили д.ф.-м.н., профессора, лауреата Ленинской премии Г.И. Марчука в Новосибирский Академгородок для создания нового института [1, с. 164–165].

Концепция развития института была основана на сочетании фундаментальных исследований в области вычислительной математики и математического моделирования с их приложениями к решению практических задач, а также на организации массовых вычислений для институтов Сибирского отделения в режиме коллективного пользования. Научные направления ВЦ того периода связаны с разработкой математических моделей физики атмосферы и океана, геофизики, механики, химии и физики; с совершенствованием методов вычислительной и прикладной математики; с использованием вычислительной техники в интересах учреждений СО АН СССР и промышленных предприятий Сибири.

Институт динамично развивался, и в 1965 г. в нем работали 355 чел, а среди 76 научных сотрудников – 6 докторов и 15 кандидатов наук. Структура ВЦ состояла из пяти отделов: динамической метеорологии, прикладной математики, вычислительной математики, программирования, вычислительных машин, каждый из которых объединял несколько лабораторий. Парк вычислительных машин сибирского института превратился в один из самых мощных в стране. Коллектив получил в свое распоряжение большую часть здания, которое было построено сначала для Института экспериментальной биологии и медицины, но в виду его реорганизации передано другим институтам [2].

ВЦ изначально функционировал как многопрофильный НИИ, в котором развивались междисциплинарные исследования. Проблемы физики атмосферы и океана с учетом их взаимодействия изучали Г.И. Марчук, Г.П. Курбаткин, В.П. Кочергин, В.П. Дымников и др., оригинальный подход в статистическом моделировании для решения задач теории переноса излучения разработал Г.А. Михайлов. Новые методы вибропросвечивания Земли, известные как активная сейсмология и получившие международное признание сейсмологов, привели к существенному развитию физико-математической теории и технологических принципов среднесрочного прогноза землетрясений. Под руководством Г.И. Марчука развивались новые математические модели динамической метеорологии, экологической метеорологии, физики гидросферы, физики твердой Земли.

Проблемами теории обратных и некорректно поставленных задач занимался М.М. Лаврентьев. Исследования, начатые в области разработки обратных динамических задач сейсмики А.С. Алексеевым, оформились в научное направление. Вместе с коллегами он подготовил серию публикаций «Разработка асимптотических методов теории распространения сейсмических волн и применение этих методов к расчету динамических полей в геофизике». С организованных Н.Н. Яненко всесоюзных семинаров в 1960-е гг. начиналось становление математического моделирования, а его работы оказали влияние на развитие ряда областей математики и механики, особенно численных методов решения задач механики, и получили признание как в России, так и за рубежом.

Проблемы теоретического и системного программирования разрабатывали А.П. Ершов и И.В. Поттосин, основы построения информационно-вычислительных систем коллективного пользования изучал Ю.В. Метляев, системами промышленного создания программного обеспечения ЭВМ и внедрением автоматизированных систем информационного обеспечения в народное хозяйство занимались В.В. Пененко и И.В. Недоспасов.

Структура института менялась в зависимости от поставленных перед ним задач. В 1975 г. организована лаборатория гидродинамических проблем окружающей среды, которая создала ряд математических моделей для решения задач охраны атмосферы больших городов и индустриальных регионов. В 1978 г. вновь созданный отдел геофизической информатики приступил к разработке аппаратуры для регистрации и совершенствования методов обработки полевых данных, полученных от низкочастотных источников. В этом же году организован Главный производственный вычислительный центр (ГПВЦ) на хозрасчетной основе, который внес значительный вклад в обеспечение организаций СО АН вычислительными ресурсами.

В 1980 г. новосибирский ВЦ являлся крупным институтом Академии наук СССР, в котором работали 669 чел, а среди 234 научных сотрудников – 1 академик, 5 членов-корреспондентов АН СССР, 12 докторов и 116 кандидатов наук. Структура института состояла из лабораторий, объединенных в отделы. Для того чтобы между отделами существовала интеграция, их объединили в секции по конкретным направлениям наук [2].

В 1980 г. в докладе, представленном Общему собранию СО АН СССР, Г.И. Марчук накануне своего отъезда в Москву подвел итоги развития новосибирского ВЦ: «Комплексные исследования в области математики, информатики, теоретических основ вычислительной техники и прикладной математики позволили получить крупные результаты по ряду фундаментальных и прикладных проблем» [3, л. 110 об.].

При Г.И. Марчуке ВЦ превратился в ведущий центр фундаментальных исследований и прикладных разработок не только Сибири, но и страны. Общественное и научное признание достижений его сотрудников подтверждали престижные звания и премии. Высокого звания Героя Социалистического Труда удостоены академики Г.И. Марчук (1975 г.) и Н.Н. Яненко (1981 г.). Лауреатами Государственной премии СССР стали Н.Н. Яненко (1972 г.), Г.И. Марчук и Г.А. Михайлов (1979 г.). Премии СМ СССР удостоены О.В. Москалев, Ю.В. Метляев, Л.Б. Эфрос (1980 г.) [4]. В последующие годы этот список лауреатов неоднократно пополнялся.

По инициативе Г.И. Марчука были созданы вычислительные центры в Красноярске и Иркутске, крупные отделы близкой направленности в Томске, Якутске, Омске, которым новосибирский ВЦ оказывал методическую и кадровую помощь. В 1980-х гг. эти «точки роста» стали региональными сибирскими центрами «Академсети» – первой межкомпьютерной глобальной сети в Сибири. Будучи ориентированными на развитие математического моделирования и разработку численных методов для решения научных задач, эти организации образовали первичную инфраструктуру информатизации СО АН СССР.

Последние пять лет пребывание на посту директора ВЦ Г.И. Марчук совмещал с обязанностями председателя Сибирского отделения АН СССР. В 1980 г. он переехал в Москву, где сначала возглавил Государственный комитет СМ СССР по науке и технике (ГКНТ СССР), а затем был избран Президентом Академии наук СССР. Вместе с Г.И. Марчуком отправился «научный десант» из его коллег и учеников – квалифицированных специалистов ВЦ, которые стали кадровой основой сначала отдела, а затем Института вычислительной математики РАН.

В 1990-е гг. из новосибирского ВЦ выделились выросшие на основе его отделов институты СО РАН: Институт вычислительных технологий и Институт систем информатики. В 1997 г. ВЦ был преобразован в Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН. После Г.И. Марчука директорами ВЦ– ИВМиМГ были академик А.С. Алексеев и чл.-кор. РАН Г.А. Михайлов, с 1999 г. институт возглавляет академик Б.Г. Михайленко.

В институте сформировались и успешно работают на современном мировом уровне три научные школы: «Развитие численных методов решения прямых и обратных многодисциплинарных задач геофизики» (основатель школы – академик А.С. Алексеев, руководитель – академик Б.Г. Михайленко), «Новосибирская школа по методам Монте-Карло» (основатель – академик Г.И. Марчук, руководитель – чл.-кор. РАН Г.А. Михайлов), «Сибирская школа по моделированию в задачах физики атмосферы, океана и окружающей среды» (основатель – академик Г.И.Марчук, руководители: доктора наук В.И. Кузин, В.В. Пененко, Г.С. Ривин) [4].

ВЦ в Иркутске

Организован в 1980 г. на основе отдела теории систем и кибернетики Сибирского энергетического института (СЭИ). Проект по созданию ВЦ академик Л.А. Мелентьев инициировал еще в 1960-е гг., однако тогда его реализовать не удалось. Лишь в середине 1970-х гг. по инициативе председателя СО АН СССР академика Г.И. Марчука в СЭИ организовали отдел, чтобы со временем «вырастить» из него институт. Для этого из Казанского авиационного института пригласили группу ученых во главе с д.ф.-м.н. В.М. Матросовым (с 1976 г. – чл.-кор. АН СССР, с 1987 г. – академик).

В течение пяти лет кадровый состав отдела вырос с 16 до 173 чел. Становлению отдела способствовала поддержка Президиума СО АН СССР, иркутских властей, НИИ и вузов. В 1978 г. комиссия во главе с академиком Н.Н. Яненко признала научный потенциал отдела достаточным для создания института, однако официальное открытие ВЦ в силу трудностей материально-технического свойства состоялось только в 1980 г. Г.И. Марчук подчеркнул, что для открытия нового института имелись веские основания: «Иркутские математики разработали метод анализа разнообразных свойств систем с применением векторных функций Ляпунова. В сущности, речь идет об оптимизации многокритериальных задач. Это одна из самых актуальных задач теории оптимизации» [3, л. 111–112].

Параллельно с формированием коллектива (его пополняли выпускники кафедры прикладной математики Иркутского университета) шло строительство новых помещений в иркутском Академгородке, и в 1985 г. ВЦ разместился в новых корпусах. Институт развернул исследования устойчивости, управляемости, оптимальности и других свойств математических и информационных моделей динамических систем. ЦКП состоял из четырех отечественных ЭВМ. Вычислительной техникой активно пользовались институты Иркутского научного центра СО АН СССР, вузы, предприятия г. Иркутска.

Основные усилия сотрудников сосредоточились на разработке метода векторных функций Ляпунова – основы анализа устойчивости сложных систем. За цикл работ «Разработка метода векторных функций Ляпунова для анализа устойчивости и других динамических свойств нелинейных систем», опубликованных в 1962–1981 гг., сотрудники института Л.Ю. Анапольский, С.Н. Васильев, Р.И. Козлов, В.М. Матросов удостоены Государственной премии СССР (1984 г.).

Получили развитие исследования в области асимптотических методов в механике, а также исследования задач применительно к космической и авиационной технике. Система эконометрических моделей Иркутской области использовалась в 1980-е гг. для прогнозирования показателей ее развития. Дополнительный импульс региональные исследования получили с открытием в 1984 г. лаборатории системного анализа.

В 1990 г. в институте работали 385 чел, в том числе 154 научных сотрудника, включая 1 члена РАН, 6 докторов и 56 кандидатов наук. В крупных специалистов выросли Л.Ю. Анапольский, Ю.Е. Бояринцев, С.Н. Васильев, А.А. Толстоногов, А.И. Тятюшкин и др. На базе кафедры прикладной математики ИркГУ был развернут учебно-научный комплекс по математической кибернетике, системному анализу и исследованию операций, который готовил специалистов по современным направлениям исследований. Иркутский ВЦ установил контакты с родственными институтами Новосибирска, Красноярска, других городов [5].

С отъездом академика В.М. Матросова в Москву в 1991 г. институт возглавил д.ф-м.н. С.Н. Васильев (с 1997 г. – чл.-кор. РАН, с 2006 г. – академик). По его инициативе ВЦ был переименован в Институт динамики систем и теории управления (ИДСТУ) СО РАН. В 2007 г. его директором избран д.т.н. И.В. Бычков (с 2008 г. – чл.-кор. РАН). Институт является признанным лидером в области создания методов нелинейного анализа и управления сложными системами. В нем плодотворно трудятся представители научных школ академиков В.М. Матросова и С.Н. Васильева, сложились научные школы членов-корреспондентов РАН И.В. Бычкова и А.А. Толстоногова, других ведущих специалистов института, внесших весомый вклад в развитие вычислительной математики, математических методов, информатики и программирования.

ВЦ Красноярска

Вопрос о необходимости организации Института математики с вычислительным центром в Красноярске академик Л.В. Киренский поставил на повестку дня еще в начале 1960-х гг., когда закладывал концепцию Красноярского научного центра. Одной из причин, что создание института откладывалось, было отсутствие сильного лидера, способного возглавить новый НИУ. Инициатором создания красноярского ВЦ выступил академик Г.И. Марчук, который взял на себя непростые обязанности директора-организатора.

В марте 1974 г. Президиум АН СССР принял постановление о создании ВЦ в Красноярске и поручил возглавить институт д.ф.-м.н., профессору В.Г. Дулову из Новосибирска (с 1979 г. – чл.-кор. АН СССР). Концепция развития института была основана на сочетании фундаментальных исследований в области вычислительной математики и математического моделирования с их приложениями к решению насущных проблем Красноярского края, организацией массовых вычислений для институтов Красноярского научного центра. Сначала ВЦ находился в составе Института леса на правах отдела вычислительной техники. В 1975 г. коллектив из 36 чел стал функционировать как самостоятельный НИУ и в течение года его кадровый состав вырос до 120 чел. При содействии местных властей ВЦ получил здание, необходимое оборудование и квартиры для сотрудников [5].

Вместе с В.Г. Дуловым приехала группа выпускников НГУ, составившая «ядро» Вычислительного центра: В.М. Белолипецкий, Н.В. Еркаев, А.И. Рудаков, В.В. Шайдуров, В.А. Щепановский и др. Из красноярского Института физики перешли Н.Д. Демиденко, В.М. Воронцов, И.В. Краснов, В.А. Охорзин, Н.Я. Шапарев. Из Фрунзе по приглашению Г.И. Марчука приехали А.В. Медведев и А.В. Лапко. В новом институте оказались выпускники вузов Новосибирска, Красноярска, Томска, Омска, Перми, Свердловска, Фрунзе. В дальнейшем институт пополняли выпускники кафедры прикладной математики и механики КГУ.

Первый директор В.Г. Дулов успешно выполнил задачу организации нового института и создал условия для развития теоретических фундаментальных исследований без привязки к Красноярску или Новосибирску, т.е. имеющие общезначимый характер. В 1980 г. академик Г.И. Марчук отмечал: «Фундаментальные исследования математиков Красноярского ВЦ в области теории стохастических и адаптивных систем в условиях малой априорной информации привели к созданию математических адаптивных моделей, которые применяются при планировании производства» [3, л. 111]. Институт выполнял значительный объем работ, связанных с прикладными задачами для региона. Уже в 1978 г. в рамках программы «Сибирь» коллектив приступил к работе над такими проектами как «Благородные и редкие металлы, медь и никель Красноярского края», «Аэрокосмические методы исследования природных ресурсов», «Чистый Енисей». Для Норильского горно-металлургического комбината разработана автоматизированная система производственной программы предприятий с непрерывным характером технологического процесса.

Преемником В.Г. Дулова на посту директора ВЦ был чл.-кор. АН СССР Ю.И. Шокин (с 1994 г. – академик). В 1990 г. институт возглавил чл.-кор. РАН В.В. Шайдуров, под руководством которого произошла реорганизация ВЦ в Институт вычислительного моделирования СО РАН. За цикл основополагающих работ по созданию и последующему внедрению высокоэффективного многосеточного метода численного решения широкого класса задач математической физики В.В. Шайдуров удостоен Государственной премии РФ (2004 г.).

Как в России, так и за рубежом широко известны результаты фундаментальных исследований сотрудников института в области изучения магнитосферы Земли, математических моделей в химии, теории искусственных нейронных сетей, в моделировании течений жидкостей и газов, разработке методов решения больших систем алгебраических уравнений, создании информационных технологий для решения актуальных проблем охраны окружающей среды. За годы своего существования институт стал одним из ведущих в стране по разработке важнейших проблем информатики и сыграл большую роль в развитии производительных сил Восточной Сибири. В нем получили развитие научные школы под руководством академика Ю.И. Шокина, членов-корреспондентов РАН В.Г. Дулова и В.В. Шайдурова, других ведущих ученых по механике жидкости и газа, твердого тела и вычислительной математики.

Таким образом, по инициативе и при непосредственном участии академика Г.И. Марчука в Сибири созданы вычислительные центры нового типа. Это были, прежде всего, научно-исследовательские институты с высокой планкой фундаментальных исследований. Достижения фундаментального свойства явились основой для разработки прикладных задач, которые успешно внедрялись в практику. Сибирские ученые сыграли выдающуюся роль в развитии информатики и использовании ее достижений в различных отраслях экономики. Деятельность современных научно-исследовательских учреждений СО РАН, преобразованных из вычислительных центров, в значительной мере опирается на мощный научный задел, созданный при академике Г.И. Марчуке.

Список литературы

1. Российская академия наук. Сибирское отделение. Персональный состав / Отв. ред. В.М. Фомин. Новосибирск: Наука, 2007. 603 с.
2. Куперштох Н.А. Развитие исследований по математике и информатике в Новосибирском научном центре СО РАН // Философия науки. Новосибирск, 2007. № 2 (33). С. 124–172.
3. Научный архив Сибирского отделения РАН (НАСО). Ф. 10. Оп. 11. Д. 407.
4. Институт вычислительной математики и математической геофизики (ВЦ) СО РАН: Страницы истории / Отв. ред. Б.Г. Михайленко. Новосибирск: Академич. изд-во «Гео», 2008. 612 с.
5. Куперштох Н.А. Научные центры Сибирского отделения РАН. Новосибирск: Академич. изд-во «Гео», 2006 / Отв. ред.: В.А. Ламин, В.Д. Ермиков. 441 с.

Об авторе: Институт истории СО РАН, г. Новосибирск, nataly.kuper@gmail.com

Материалы международной конференции SORUCOM 2011 (12–16 сентября 2011 года)
Статья помещена в музей 16.01.2013 с разрешения автора