Академик Александр Александрович Харкевич и развитие теории связи в СССР

М. А. Быховский

Великие умы ставят перед собой цели;
остальные люди следуют своим желаниям.

Вашингтон Ирвинг

Совсем недолго (всего 61 год) прожил Александр Александрович Харкевич - один из крупнейших отечественных ученых в области связи, но его жизнь была необычайно насыщенной, а сделанное им составило не одну страницу летописи отечественной науки. Вся сознательная жизнь А. А. Харкевича была подчинена единой цели и этой целью было научное творчество.

В жизни А. А. Харкевича как научного работника можно выделить два периода. В первом (до 1952 г.) его научные интересы связаны с проблемами акустики. В этот период он выполнил весьма важные для страны разработки в области электроакустики и написал несколько фундаментальных монографий, в которых изложил стройную теорию электроакустических аппаратов в форме, удобной для приложений.

В конце 40-х гг. почти одновременно крупнейшими учеными XX века создаются две фундаментальные теории, устанавливающие основные законы электросвязи: теория потенциальной помехоустойчивости, давшая инженерам инструмент для синтеза оптимальных устройств приема сигналов в присутствии помех (академик В. А. Котельников, СССР, 1947 г.) и теория информации, устанавливающая законы передачи сообщений по каналам связи (К. Шеннон и Н. Винер, США, 1948 г.). Обе теории - "краеугольные камни" общей теории связи.

Следует отметить, что в начале 50-х гг. отношение к возникшей в США теории информации в нашей стране было настороженное по идеологическим причинам. В выпущенной в 1953 г. в переводе на русский язык классической статье К. Шеннона "Математическая теория связи" редактор перевода извратил ее название и опустил, по-видимому, как абстрактные и идеалистические, существенные части статьи.

Второй период жизни А. А. Харкевича (начиная с 1952 г.) связан с интенсивной научной работой в области теории связи и с организацией в этом новом направлении широкого фронта исследований. Можно с уверенностью сказать, что именно благодаря академику А. А. Харкевичу это перспективное научное направление получило в нашей стране интенсивное развитие. В Академии наук (АН) СССР разворачиваются исследования в области теории связи, издаются переводы на русский язык основных работ американских ученых по теории информации, появляются первоклассные отечественные ученые, которым принадлежат научные результаты, получившие признание во всем мире.

По своей природе А. А. Харкевич был не только Ученым, но и Организатором, и Просветителем. В разные периоды жизни он организовал несколько научных лабораторий, где разворачивались важные для страны исследования. Существенной и неотъемлемой частью его деятельности было преподавание. Он был прекрасным методистом. Его книги и статьи отличались безукоризненной ясностью, простотой и изяществом изложения. Им написаны замечательные книги по радиотехнике, многие из которых были переведены на иностранные языки. Первые, блестяще написанные и изданные в нашей стране книги по теории связи также принадлежат перу А. А. Харкевича.

Деятельность А. А. Харкевича была направлена не только на решение важнейших научных проблем и организацию крупных научных центров в нашей стране. Он мыслил глобально и уже в начале 60-х годов видел широкие перспективы развития телекоммуникаций во всем мире. Еще тогда он предугадал создание в будущем на Земле Глобального информационного общества, когда каждый землянин будет располагать средствами связи, которые позволят ему получить в любое время доступ к необходимой информации в любом месте на земном шаре. Он отчетливо понимал необходимость модернизации в стране всей системы телекоммуникаций, которая должна развиваться по единому плану, на основе единых принципов и стандартов, которым должны удовлетворять ее отдельные элементы. В 1962 г. на основе его предложений принимается важное правительственное решение о создании Единой автоматизированной системы связи (ЕАСС).

А. А. Харкевич родился 3 февраля 1904 г. в С.-Петербурге. Начав учиться еще до революции в гимназии, он в 1921 г. закончил советскую среднюю школу и на следующий год поступил в Петроградский электротехнический институт. Учебу в институте А. А. Харкевич совмещает с работой монтера в аккумуляторной лаборатории, а затем техника и руководителя работ на заводе. Еще работая на заводе, он выполняет научные исследования и публикует в 1928 г. свою первую научную статью "Экспериментальное исследование некоторых свойств репродукторов".

С 1929 г. А. А. Харкевич работает в акустической лаборатории, входящей в состав крупнейшего советского научного учреждения - Центральной радиолаборатории (ЦРЛ) в Ленинграде, и быстро становится се ведущим сотрудником. Уже в 1929 г. он разработал первый отечественный диффузорный динамический громкоговоритель и в этом же году приступил (вместе с другим сотрудником ЦРЛ К. А. Ламагиным) к разработке рупорных громкоговорителей. В 1930-1931 гг. пятисотваттные громкоговорители их конструкции применялись для озвучивания Красной площади в Москве и Дворцовой площади в Ленинграде. В 1930 г. А. А. Харкевич заканчивает институт и получает диплом инженера.

С 1932 г. непременным занятием А. А. Харкевича становится преподавание. Он преподает и ведет научные исследования в Военной электротехнической академии. В 1938 г. А. А. Харкевич защищает докторскую диссертацию и получает профессорское звание. К этому времени он становится крупнейшим отечественным ученым в области теоретической и прикладной акустики. В этом же году он возглавляет кафедру в Ленинградском электротехническом институте связи, в котором работает до 1941 года.

До начала Великой Отечественной войны А. А. Харкевич издает три фундаментальные монографии "Электроакустическая аппаратура" (1933 г.), "Примеры технических расчетов в области акустики" (1938 г.) и "Теория электроакустических аппаратов" (1940 г.).

Во время войны А. А. Харкевич заведует лабораторией в Физико-техническом институте АН СССР, где занимается разработкой электроакустических преобразователей на основе пьезоэлектрических и магнитострикционных эффектов. Такие преобразователи находят применение в гидроакустических устройствах, широко используемых в гражданском и военном флоте, в том числе и на подводных лодках, а также в других областях техники.

В 1944 г., в конце войны А. А. Харкевич направляется в Львовский политехнический институт в качестве профессора и заведующего кафедрой. Через четыре года он избирается членом-корреспондентом АН Украинской ССР и переезжает в Киев, где организовывает отдел технической физики в Институте физики АН УССР. В Киеве А. А. Харкевич успешно руководит разработками в новой области техники - магнитной записи сигналов и в эти же годы выполняет глубокие теоретические исследования волновых процессов и устанавливает важное соотношение взаимности в акустических системах. Результаты проведенных в 40-х гг. исследований он публикует в книгах "Теория преобразователей" (1948 г.) и "Неустановившиеся волновые явления" (1952 г.).

В 1952 г. А. А. Харкевич переезжает в Москву и возглавляет кафедру теоретической радиотехники Московского электротехнического института связи (ныне Московский технический университет связи и информатики), полностью погрузившись в педагогическую работу.

В течение 10 лет он пишет замечательные книги по радиотехнике, которые сыграли выдающуюся роль в обучении специалистов в этой области. В 1952 г. издаются две книги "Спектры и анализ" и "Автоколебания", в 1956 г. - "Нелинейные и параметрические явления в радиотехнике", в следующем году - "Теоретические основы радиосвязи", а в 1962 г. - "Основы радиотехники". Эти талантливо написанные книги пользовались огромной популярностью; их переводили в Польше, Китае, США и Англии.

Тонкое научное чутье А. А. Харкевича подсказывает ему, что центральными проблемами в области электросвязи становятся проблемы теории связи. С 1954 г. он, в качестве старшего научного сотрудника, начинает свою деятельность в Лаборатории по разработке проблем проводной связи АН СССР, занимаясь совершенно новым для себя направлением -теорией связи. С этого года он активно ведет научные исследования в этой области и публикует их результаты в научных журналах. Позже лаборатория стала называться Лабораторией систем передачи информации (ЛСПИ).

Следует отметить, что в 1954 г. А. А. Харкевичу исполнилось 50 лет. Он - авторитетнейший специалист в области акустики и занимает прочное положение в научном мире. А для того, чтобы заняться новыми и весьма сложными научными проблемами, необходимо долго изучать сделанное ранее другими учеными, необходим период "вживания" в эти новые проблемы. Если же учесть, что с возрастом, как правило, удача редко приходит к ученым, то не было никакой гарантии, что начатые исследования оставят достойный след в выбранной им новой области. Чтобы решиться на столь крутой поворот в своей научной судьбе, ученому, без сомнения, нужны большое мужество, огромная вера в свои интеллектуальные возможности и в свою звезду. В силу своей человеческой природы А. А. Харкевич не мог идти по жизни по "наезженной" колее. По-видимому, он испытывал такие же чувства и рассуждал так же, как в свое время поэт Игорь Северянин:

Я жить хочу совсем не так, как все,
Живущие, как белка в колесе,
Ведущие свой рабий хоровод,
Боящиеся в бурях хора вод.
Я жить хочу крылато, как орел,
Я жить хочу надменно, как креол,
Разя, грозя помехам, и скользя
Меж двух соединившихся "нельзя".

Я жить хочу, как умный человек,
Опередивший на столетье век,
Но кое в чем вернувшийся назад,
По крайней мере, лет на пятьдесят.
Я жить хочу, как подобает жить
Тому, кто в мире может ворожить
Сплетеньем новым вечно-старых нот,
Я жить хочу, как жизнь сама живет!

Уже в 1955 г. А. А. Харкевич выпускает первую в нашей стране книгу "Очерки общей теории связи", в которой, как и академик В. А. Котельников, использует геометрические методы исследования. Эта книга позволила широкому кругу инженеров и ученых ознакомиться с важнейшими идеями теории информации.

В 1961 г. на базе ЛСПИ по инициативе А. А. Харкевича Постановлением Президиума Академии наук СССР создается Институт проблем передачи информации (ИППИ) АН СССР. Директором института назначают А. А. Харкевича. Институт был создан для развития теории передачи информации и ее приложений, разработки принципиальных вопросов единой системы передачи и распределения информации (структуры сетей и узлов связи, коммутации, автоматического управления, теории телетрафика), разработки методов автоматического опознавания (читающие машины, опознавание зрительных образов, опознавание звуков речи). С 1961 г. начинает издаваться журнал "Проблемы передачи информации". В нем печатались работы крупнейших отечественных ученых, таких как академик А. Н. Колмогоров, профессора Р. Л. Добрушин, М. С. Пинскер, Э. Л. Блох, Л. М. Финк и многие другие.

В первые годы существования ИППИ в нем были развернуты исследования по теории передачи информации и теории кодирования, сформулирована и разработана концепция Единой сети связи страны, определены новые направления исследований в области теории распознавания образов и обработки изображений.

К работе в области теории связи А. А. Харкевич привлек большое количество специалистов (инженеров-связистов, математиков, физиков). Значительная часть работ в ИППИ проводилась при прямом участии А. А. Харкевича или под его научным руководством. Он занимался проблемами обнаружения и приема слабых сигналов, сжатием спектра сигналов, статистическим и помехоустойчивым кодированием, изучал помехоустойчивость различных видов модуляции. Ежегодно, с 1954 г., публиковалось 5-7 его научных работ по теории связи.

Учеными ИППИ были выполнены глубокие математические исследования в области теории информации (Р. Л. Добрушин, М. С. Пинскер, Б. С. Цыбаков, И. А. Овсеевич и др.), теории кодирования (Э. Л. Блох, В. В. Зяблов, К. Ш. Зигангиров, К. А. Мешковский, Н. Е. Кириллов и др.) и теории телетрафика (А. Д. Харкевич, Г. П. Башарин, М. А. Шнепс-Шнеппе и др.). Были проведены весьма важные для практики работы по методам коммутации информационных потоков и управления большими сетями связи (В. Н. Рогинский, В. И. Нейман, В Т. Лазарев, Г. Г. Саввин и др.). Академик А. А. Харкевич стимулировал в ИППИ исследования систем передачи информации с обратной связью, результаты которых были обобщены в написанной в 1963 г. профессором Э. Л. Блохом одной из первых книг в данном направлении - "Помехоустойчивость систем связи с переспросом". По инициативе Александра Александровича в ИППИ были развиты методы передачи изображений, использующие свойства зрения и статистику изображения (Ю. М. Штарьков, Й. Юстесен, Л. П. Ярославский и др.), а также развит ряд аспектов теории распознавания образов (B. C. Файн, Э. М. Браверман, В. А. Гармаш, М. А. Азерман и др.).

В 1963 г. вышла последняя замечательная книга А. А. Харкевича "Борьба с помехами". В ней с поразительной ясностью были изложены многие весьма сложные вопросы теории помехоустойчивости и указан ряд перспективных проблем. Книга эта разошлась мгновенно, и ее второе издание увидело свет уже в начале 1965 года.

За выдающиеся заслуги перед наукой А. А. Харкевич был в 1960 г. избран членом-корреспондентом АН СССР, а в 1964 г. - ее действительным членом. Он был награжден орденами Ленина и Трудового Красного Знамени.

А. А. Харкевич скоропостижно скончался 30 марта 1965 г. в Москве. Созданный им Институт проблем передачи информации и сегодня остается крупнейшим научным центром по разработке проблем теории связи. Этот институт с 1966 по 1989 год возглавлялся известным советским ученым в области связи, членом-корреспондентом АН СССР В. И. Сифоровым, а с 1990 г. - академиком Н. А. Кузнецовым.

Судьба отвела А. А. Харкевичу всего лишь десять лет на работу в области теории связи. Однако за этот короткий срок им было сделано поразительно много.

Важнейшая его заслуга - организация ИППИ, получившего мировую известность научного центра, в котором успешно работали несколько сот ведущих ученых в области теории информации, были выполнены многочисленные теоретические исследования и важные практические разработки.

Исключительно велика просветительская роль А. А. Харкевича. Благодаря его переводам актуальных работ зарубежных ученых и оригинальным статьям и книгам, выступлениям на научных конференциях, в которых разъяснялись основные понятия теории связи, к проблемам этой теории было привлечено внимание тысяч ученых нашей страны и создана чрезвычайно благоприятная атмосфера для быстрого развития данного научного направления в СССР.

В ряде его собственных оригинальных научных работ содержались идеи, которые оказали серьезное влияние на развитие техники связи и не утратили своего значения и сегодня.

В своей работе "Передача сигналов модулированным шумом" ("Электросвязь", 1957, №11) академик А. А. Харкевич теоретически показал эффективность применения широкополосных сигналов для повышения помехоустойчивости приема в многолучевых каналах связи. Это был совершенно неожиданный научный результат, противоречащий укоренившимся в те годы представлениям инженеров. К сожалению, в нашей стране до практической реализации этих идей дело тогда не дошло. Подобные идеи разрабатывались в США в 1956-1958 гг., где были выполнены как теоретические исследования, так и практические работы. В 1958 г. крупные американские ученые Р. Прайс и П. Е. Грин опубликовали знаменитую статью, содержащую подробное описание принципиально новой системы связи "Рейк" практической реализации этих исследований.

Академик А. А. Харкевич и профессор Э. Л. Блох предложили метод коррекции ошибок в каналах связи, в которых эти ошибки группируются и возникают пакетами. В таких каналах задача коррекции пакетов ошибок может быть сведена к задаче коррекции независимых ошибок путем применения метода перемежения символов, который состоит в перестановке передаваемых символов таким образом, чтобы соседние символы передаваемой кодовой комбинации оказывались разнесенными в достаточной степени во времени, так чтобы их искажения в канале связи были независимыми. На приеме производится восстановление исходного порядка символов. Эта простая идея была выдвинута А. А. Харкевичем и Э. Л. Блохом ("Электросвязь", 1960, № 9) и позднее (1970 г.) американским ученым Дж. Л. Рамсеем. Сегодня метод перемежения символов применяется во многих системах радиорелейной и подвижной связи, в которых при приеме цифровых сигналов имеет место группирование ошибок.

Всего, начиная с 1953 г., по вопросам теории связи А. А. Харкевичем было опубликовано 37 научных работ.

Важной вехой в истории развития связи в нашей стране стали выдвинутые А. А. Харкевичем идеи создания Единой сети связи. Эти идеи были опубликованы в статье "Информация и техника" ("Коммунист", 1962, № 12). В ней автор раскрыл роль информации в развитии человеческого общества. Он писал: "...стала ясной всеобъемлющая роль информации не только в сношениях между людьми, но и во взаимодействии человека и машины, а также в жизнедеятельности любого организма ... с повышением экономического, технического и культурного уровня общества стремительно растет количество информации, которую нужно собрать, передать и так или иначе использовать для обеспечения всех функций сообщества людей. Никакая организованная форма деятельности немыслима без обмена информацией. Без информации невозможно ни планирование, ни управление". Эти мысли не утратили своей актуальности и сегодня. В этой же статье он формулирует закон: "Количество информации растет, по меньшей мере, пропорционально квадрату промышленного потенциала страны". Сегодня этот закон называют законом Харкевича.

Академик А. А. Харкевич обосновал основные пути организационно-технического объединения сетей, предугадав важность цифровых методов передачи и коммутации различных видов информации в цифровой форме. Единая система связи, по его мнению, должна представлять собой крупнейший инженерный комплекс, объединяющий всю существующую сеть связи и развивающийся путем планомерного ее наращивания в органическом взаимодействии с системой вычислительных, управляющих и справочных центров.

Надо отметить, что органическая увязка сетей связи с сетями ЭВМ, намеченная А. А. Харкевичем, переросла в выдвинутую позже академиком В. М. Глушковым идею создания Государственной сети вычислительных центров (ГСВЦ) и на ее базе Общегосударственной системы сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством. Эти идеи, которые можно рассматривать как предтечи создания глобальной сети Интернет, развитие которой началось в конце 60-х гг. в США и которая завоевала сегодня всемирное признание, в СССР, к сожалению, также не получили должной поддержки.

В 1963 г. началась реализация идей А. А. Харкевича. По предложению АН СССР и Минсвязи СССР для координации работ по созданию ЕАСС был образован Межведомственный координационный совет под председательством министра связи, генерал-полковника Н. Д. Псурцева. Совет согласовывал основные принципы построения ЕАСС, этапы ее развития, необходимые научные и опытно-конструкторские работы, объемы производства оборудования. Большое внимание уделялось разработке и утверждению норм и правил, обеспечивающих надежность сети и высокое качество передаваемой информации. Эти нормы и правила соответствовали рекомендациям международных организаций по электросвязи.

Единая автоматизированная сеть связи сыграла большую роль в развитии электросвязи и информатизации страны. На ее основе решались сложнейшие задачи по передаче и распределению различных видов информации для народного хозяйства, населения и обороны. На базе ЕАСС и Государственной сети вычислительных центров формировалась Общегосударственная система сбора и обработки информации для учета, планирования и управления народным хозяйством, объединявшая отраслевые и территориальные автоматизированные системы управления основных министерств, ведомств и союзных республик.

Работа над развитием взаимоувязанной сети связи страны (так теперь называется ЕАСС) продолжается и в настоящее время.

А. А. Харкевич был очень яркой личностью и обладал развитым чувством юмора. По воспоминаниям Ю. М. Брау-де-Золотарева одного из его учеников, общаться с ним было чрезвычайно интересно и поучительно. Высказывался он всегда энергично, кратко, образно. Многие из его высказываний были афористичны, раскрывали его философское отношение к науке и запоминались на многие годы.

Вот некоторые из них:

"В любой выборке смекалистые и просто умные встречаются равновероятно редко, будь то Петровы, Ивановы, инженеры, кандидаты, доктора и так далее. Иная домашняя хозяйка для званого обеда затратит столько творческой энергии, сколько осчастливило бы многих членов Ученого Совета".

При обсуждении, как воспримут обоснования новых идей, он как-то заметил: "Истина не имеет права на стыдливость. Она ОБЯЗАНА появиться во всей наготе в таком месте и в такое время, чтобы никто не посмел сделать вид, будто ее не заметил".

Весьма глубоким является следующее его высказывание: "Надо уметь отличить момент конца непонимания идеи от момента начала ее полного понимания. Между ними лежит немалое время и труд".

В беседах с аспирантами он отмечал: "Иные нелепые парадигмы умирают только вместе с их носителями". И ещё: "Первейшая задача научного работника - осознание собственной ограниченности. А мы все ограничены сроком жизни, рабочими часами в сутках и, к сожалению, способностями. Вторая задача - лично избегать эффекта преждевременного насыщения, когда радость от удачи заслоняет пути дальнейших работ".

Касаясь перспектив развития теории связи, он говорил: "Гений Шеннон дал все направления математической теории кодирования теории информации, но он вынужденно снял ограничения сложности и задержки. Наша задача разработать конструктивную теорию кодирования, обосновывающую выбор кодирования простейшего и с наименьшей задержкой, достигающего заданного результата".

При обсуждении статьи, предложенной для публикации, он сказал ее автору: "Вы уже показали в прошлой работе, что эта идея мертва. Важно ли читателю обсуждение, по какому разряду ее хоронить?"

Он часто спрашивал своих аспирантов, в чем различие диссертационной работы от исследовательской. И, не получив вразумительного ответа, говорил: "Исследовательская работа хороша, если требует многих продолжений, а диссертационная - должна иметь своевременный конец".

Уделяя особое внимание интеллекту своих студентов, А. А. Харкевич так формулировал свое кредо оценки их знаний на экзаменах. Он говорил: "Я ставлю "пять" тому, кто все знает и все понимает, "четыре" - тому, кто все понимает, но ничего не знает, "три" - тому, кто все знает, но ничего не понимает, а "два" -тому, кто ничего не знает и не понимает".

Он имел развитое чувство собственного достоинства и глубоко уважал своих сотрудников, независимо от занимаемой ими должности. Чувства подобострастия перед высоким начальством он был лишен. Однажды, когда его вызвали к руководству Академии, он попросил перенести встречу, так как им уже были назначены встречи аспирантам и сотрудникам.

А. А. Харкевич был художественной натурой, понимал и любил природу, любил путешествия за рулем автомобиля и моторной лодки, которыми управлял с большим мастерством. В часы досуга он прекрасно лепил из пластилина, увлекался художественной фотографией. Его цветные стереоскопические фотографии были выполнены высокопрофессионально. Он любил кино и современную литературу. У него были "золотые руки" и ему очень нравилось на досуге заниматься разными поделками. В его рабочем кабинете находился токарный станок, он мог починить часы и любое тонкое ювелирное изделие, ликвидировать неполадки в автомобиле. Но самым любимым и главным делом в его жизни была наука. Он считал, что наука - самое важное, самое прекрасное и самое нужное в жизни человека.

Александр Александрович Харкевич обладал не только творческим даром исследователя, но и редчайшим педагогическим талантом. В одном из своих стихотворений русский поэт Яков Полонский писал:

Кто упростит задачи сложность?
Кто к совершенству даст возможность
Расчистить миллион дорог?

Если отнести эти вопросы к теоретическим проблемам электросвязи, то отвечая на них, следует назвать имя академика А. А. Харкевича. Именно он "расчистил" путь к знаниям тысячам инженеров, которые, познав законы электросвязи, своей работой способствовали тому огромному техническому прогрессу, который произошел в области телекоммуникаций за последние полвека.

А. А. Харкевич был человеком глубоко мыслящим и интересовался не только техническими проблемами. Его интересовала, в частности, тайна природы человеческого творчества. В одной из последних работ "Некоторые воззрения на механизм творческого процесса" А. А. Харкевич анализирует взгляды А. Пуанкаре и У. Эшби на проблему творчества и излагает собственные взгляды. Он приходит к выводу, что в принципе возможно создание машины, выполняющей творческие функции, что вполне согласуется с мыслью Пуанкаре: "Творить - это распознавать, это выбирать из множества возможных комбинаций идей те, которые полезны".

Живший в XIX веке английский писатель Самюэл Смайлс как-то высказал мудрую мысль: "Число годов еще ничего не свидетельствует о длине жизни; жизнь человека измеряется тем, что он в ней сделал и почувствовал". Если оценивать продолжительность жизни академика А. А. Харкевича с этой точки зрения, то она оказалась необычайно длинной. Этим же писателем было сказано: "Книги обладают способностью бессмертия. Они самые долговечные плоды человеческой деятельности". Своей созидательной деятельностью и своими замечательными книгами академик А. А. Харкевич, без сомнения, обеспечил себе почетное место в истории отечественной науки.

Литература

1. Харкевич А. А. Избранные труды. Т. 1 и 3. - М.: Наука, 1973.

Статья опубликована в журнале "Электросвязь" №3, 2002 г., стр. 43.
Перепечатывается с разрешения редакции.