Михаил Александрович Гаврилов

член-корреспондент АН СССР

Михаил Александрович Гаврилов

Михаил Александрович Гаврилов родился 11 ноября 1903 г. в Москве. Отец его Александр Митрофанович Гаврилов был артистом балета, мать - Елизавета Сергеевна Гаврилова - зубной врач. Хотя в семье техникой никто не занимался, по словам Нины Александровны - сестры Михаила Александровича, он буквально с двухлетнего возраста проявлял интерес к технике.

Михаил Александрович получил среднее образование, окончив в 1920 г. 109-ю трудовую школу в Москве. Еще будучи учащимся в 1918 г. он начал трудовую деятельность.

В 1920 г. Михаил Александрович стал курсантом Высших железнодорожных курсов, однако через год перевелся в Московское высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (по сей день являющееся одним из лучших технических вузов страны), которое окончил в декабре 1925 г. со званием инженера-электрика.

Научно-исследовательской деятельностью Михаил Александрович начал заниматься, работая в системе Мосэнерго. Он разрабатывал вопросы эксплуатационных режимов больших энергосистем. В 1926-1928 гг. им была предложена одна из первых систем телеуправления, вошедшая в эксплуатацию. На протяжении девяти лет (с 1926 по 1935 г.) он занимал различные должности, от диспетчера до начальника цеха экспериментальной лаборатории.

Еще в Мосэнерго Михаил Александрович начал и педагогическую деятельность: сперва выступая с лекциями на различных курсах повышения квалификации инженеров, а затем в МЭИ в качестве ассистента и доцента. В 1934 г. он основал в МЭИ кафедру автоматики и телемеханики и был ее первым заведующим, а в 1935 г. перешел туда на постоянную работу.

В 1934 г. была создана Комиссия по автоматике и телемеханике при АН СССР и Михаил Александрович получил приглашение и работал в этой комиссии сначала по совместительству, а с 1936 г. постоянно. В 1939 г. Комиссия была преобразована в Институт автоматики и телемеханики, позднее - Институт проблем управления, в котором Михаил Александрович трудился до последнего дня своей жизни.

С переходом на научно-исследовательскую работу Михаил Александрович не прекращает педагогическую деятельность. С 1936 г. по 1949 гг. он заведовал в Заочном политехническом институте кафедрой автоматики и телемеханики, организовав заочное обучение по этой специальности.

С 1947 г. он стал заведовать кафедрой автоматики и телемеханики в новом организованном Всесоюзном заочном энергетическом институте.

Михаил Александрович Гаврилов является признанным классиком в области телемеханики и теории дискретных автоматов. В 1932 г. он создал первое отечественное устройство телеуправления - телесигнализации для энергосистем. В течение нескольких десятилетий он систематически публиковал статьи и книги по проблемам телемеханики.

Первые публикации М. А. Гаврилова по телемеханике относятся к 1933-1935 гг. Он исследовал вопросы применения телемеханики в энергосистемах, изучал и обобщал имеющийся опыт в области телеуправления и телеизмерения, подходя к нему критически, выполнял новые разработки. Начиная с 1937 г. М. А. Гаврилов создает методы проектирования и наладки телемеханических устройств. Задачи проектирования в дальнейшем послужили базой для развития теории релейных устройств.

Для энергетического хозяйства страны телемеханика представляла собой новую малоизученную область, недоставало специалистов. М. А. Гаврилов по поручению Главэнерго занимался систематизацией сведений из этой области. Для институтов и комиссий АН СССР составлял и публиковал аналитические обзоры по принципам построения устройств телемеханики и дистанционного диспетчерского управления производством, изучал состояние промышленной телемеханики и освещал этапы и тенденции ее развития.

После образования Института автоматики и телемеханики АН СССР (1939 г.) он возглавил коллектив лаборатории № 3, занимавшейся в то время проблемами телеуправления и выполнившей ряд практических работ по автоматизации различных производственных процессов.

Позднее разнообразие проводимых лабораторией № 3 исследований привело к выделению новых научных направлений, вокруг которых группировались ученые, и в результате в составе Института проблем управления образовалось пять новых самостоятельных лабораторий.

В 1938 г. по совокупности работ Михаилу Александровичу была присуждена ученая степень кандидата технических наук. К этому времени он опубликовал уже более 30 научных работ по телемеханике, среди них одна из первых в Советском Союзе монографий по телемеханике "Телемеханизация диспетчерского управления энергетическими системами" (1938 г.).

Ряд новых разработок был внедрен в различных отраслях народного хозяйства страны: системы и устройства телемеханики и релейной автоматики для так называемых сверхмощных энергосистем, для нефте- и газопроводов, для мелиоративного хозяйства, угольных шахт, кранового и транспортного хозяйств предприятий, для сооружений подземной газификации угля, водопроводных станций, метрополитена и железнодорожных сортировочных горок. Михаил Александрович поддерживал непрерывный контакт с широким кругом специалистов-практиков, и его идеи находили приложение, оказывали ощутимое влияние на образ мыслей специалистов и на техническую политику соответствующих организаций в области телемеханизации и автоматизации производства.

Современники М. А. Гаврилова знают, однако, что путь распространения его идей не был гладким, предлагаемые им направления исследований и разработок пробивали себе дорогу в полемике с другими видными специалистами, которым представлялись более правильными иные направления. Полемика возникала главным образом по принципиальным вопросам: какая теоретическая научная проблематика вытекает из конкретных инженерных задач телемеханизации в народном хозяйстве, каким инженерным решениям следует отдать предпочтение для обеспечения более полного соответствия имеющемуся и ожидаемому уровню развития техники (например, при выборе способов уплотнения каналов, видов модуляции сигналов). Во многих случаях время и практика подтвердили правоту М. А. Гаврилова в этих спорах.

С 1948 г. в работах М. А. Гаврилова выкристаллизовалось одно из важнейших для телемеханики направлений исследований: комбинированное использование разнообразных импульсных признаков в телемеханических сигналах, создание соответствующей аппаратуры, обеспечивающей высокую информационную емкость сигналов и надежную защиту от искажений. В дальнейшем это направление привело к появлению теории построения телемеханических сигналов, базирующейся на принципах помехоустойчивого кодирования. Аналогичный подход к рассмотрению неисправностей дискретных устройств привел к разработке теории и методов построения устройств с заданной степенью безотказности, обеспечиваемой автоматической коррекцией сигналов, поступающих с отказавших элементов устройства.

В начале сороковых годов М. А. Гаврилов задался целью создать научную методику проектирования релейно-контактных схем, получивших в те годы широкое практическое применение. Проводя анализ развития методов создания релейно-контактных схем, М. А. Гаврилов писал: "К числу первых работ, в которых делались попытки изыскать более рациональные методы проектирования релейно-контактных схем, следует отнести работы наших соотечественников А. Кутти и М. Цымбалистого (1928 г.) и некоторых иностранных специалистов, главным образом систематизировавших обычные интуитивные методы построения схем. Первые существенные достижения по пути развития научного обоснования методики построения схем были получены только тогда, когда был найден математический аппарат, отображающий соотношения, существующие в этих схемах".

Таким аппаратом стала алгебра логики. На возможность его использования впервые указал петербургский физик П. С. Эренфест в 1910 г. Позднее (в 1938 г.) В. И. Шестаков в СССР и одновременно К. Шеннон в США дали строгое обоснование возможности использования исчисления высказывании для описания релейно-контактных схем.

Исходя из этих работ, М. А. Гаврилов создал стройную теорию анализа и синтеза одно- и многотактных релейно-контактных схем, являющуюся составной частью прикладной теории автоматов и дискретных устройств. За первой его работой (1943 г.) последовало много статей этого направления, которые были положены в основу диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук (1946 г.).

В первых работах упор делался на создание теории (описание и построение) многотактных (последовательностных) схем - релейных устройств с памятью. Михаил Александрович предложил язык "таблиц включений", по которым можно было получить структурную формулу многотактных схем. Он разработал методику преобразования не только параллельно-последовательных, но и мостиковых схем (так называемых схем класса Н), как с релейно-контактными элементами общего вида, так и со специализированными элементами (искателями, поляризованными и амплитудными реле и т. п.). Все результаты этих исследований были им систематизированы и оформлены в виде монографии "Теория релейно-контактных схем", выпущенной в свет в 1950 г. издательством АН СССР.

Об этой книге академик Виктор Сергеевич Кулебакин отзывался следующим образом: "Книга доктора технических наук М. А. Гаврилова является первым фундаментальным трудом, в котором на базе практических достижений и теоретических разработок как самого автора, так и других лиц созданы научные основы построения релейно-контактных схем".

Сам Михаил Александрович в предисловии к книге писал: "Автор далек от мысли, что в настоящем его труде дано исчерпывающее решение основных вопросов теории релейно-контактных схем. Однако даже в том объеме, в котором она изложена в настоящей книге, эта теория, как показал опыт практического ее применения в некоторых проектных и научно-исследовательских организациях, уже приносит существенный эффект как в отношении сокращения времени, необходимого для разработки схем, так и в отношении получения более совершенных решений. Внедрение теории релейно-контактных схем в практику несомненно выдвинет новые вопросы и вызовет необходимость в ее дальнейшем развитии".

Опубликование монографии привлекло внимание широких кругов инженеров и научно-исследовательских работников к вопросам этой теории и послужило толчком к ее дальнейшему развитию. Книга была переведена на ряд иностранных языков.

В середине 1950-х годов М. А. Гавриловым были разработаны методы минимизации мостиковых контактных и контактно-вентильных схем, а также метод минимизации булевых функций, получивший известность как "метод проб М. А. Гаврилова". В связи с большой трудоемкостью минимизации возникла необходимость в разработке методов приближенной минимизации, годных для инженерной практики. М. А. Гаврилов предложил общий подход к построению методов синтеза такого типа, получивший название направленного поиска минимальных реализаций. За развитие этой теории, методов расчета и принципов построения релейных схем в 1958 г. Президиум АН СССР присудил М. А. Гаврилову премию им. П. М. Яблочкова.

В 1963 г. Михаил Александрович избирается членом-корреспондентом АН СССР по теории управления.

Работы М. А. Гаврилова 60-70-х годов были посвящены развитию метода направленного поиска применительно к сложным базисам логических элементов, мажоритарных, пороговых, элементов с произвольной структурой, однородных сред и т. д., а также применительно к сложным формам задания дискретных устройств большой размерности - интервальным и скобочным формам.

Важный вклад в теорию дискретных автоматов составили предложенные М. А. Гавриловым формулировка проблемы полноты и непротиворечивости описания поведения релейных устройств, методы минимизации элементов памяти, блочный подход к описанию и синтезу автоматов.

Блочный подход заключается в представлении автоматов системой блоков, каждый из которых описывается таблицей переходов. М. А. Гаврилов ввел операции композиции над таблицами переходов, позволяющие описывать различные виды взаимодействия автоматов и устанавливать эквивалентность автомата некоторой сети автоматов. Он исследовал зависимость числа состояний автомата от числа состояний блоков, составляющих этот автомат, при различных видах взаимодействия блоков. Работы М. А. Гаврилова по блочному синтезу явились толчком к развитию целой серии работ по методам композиции и декомпозиции автоматов.

Интересной и плодотворной оказалась высказанная М. А. Гавриловым идея применить к дискретным автоматам для повышения их надежности разработанные в теории передачи информации коды, позволяющие обнаруживать и исправлять ошибки - сбои в работе отдельных релейных элементов или цепей. Это положило начало новому направлению в развитии теории дискретных автоматов - надежностному синтезу дискретных последовательностных автоматов. За развитием теории дискретных устройств М. А. Гаврилов следил постоянно.

В последние годы М. А. Гавриловым был разработан метод синтеза многовыходных комбинационных устройств большой размерности, описываемых системой булевых функций. Этот метод развивал и обобщал накопленный опыт по использованию идеи направленного поиска.

М. А. Гаврилов неоднократно подчеркивал важность доведения предлагаемых методов синтеза до уровня инженерной практики. Именно поэтому в последние 20 лет своей жизни он уделяет основное внимание вопросам автоматизации проектирования дискретных устройств, начав с создания специализированных логических устройств - машин для анализа и синтеза релейных устройств. Это направление перешло в разработку отдельных программ для ЭВМ, а затем - в создание интегрированных систем автоматизированного проектирования - человеко-машинных систем, работающих в режиме диалога.

До конца своей жизни М. А. Гаврилов осуществлял научное руководство темой, связанной с системами алгоритмов автоматизированного логического проектирования. В результате была создана диалоговая автоматизированная система логического проектирования дискретных устройств и систем.

М. А. Гаврилов принимал личное активное участие в организации работ по автоматизации проектирования. Под его научным руководством создан и утвержден государственный стандарт "Проектирование автоматизированное. Термины и определения" (ГОСТ 22487-77). Михаил Александрович активно участвовал и в разработке "Общеотраслевых руководящих методических материалов по созданию систем автоматизированного проектирования (САПР)".

В последние годы жизни М. А. Гаврилов вел большую научно-организационную и координационную деятельность в области автоматизированного проектирования в Научном совете по проблеме "Автоматизация проектирования" Комитета системного анализа АН СССР и в Секции технической кибернетики Научного совета по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, которые он возглавлял, стремясь решить такие задачи автоматизации проектирования, как системная методология в принятии проектных решений и в создании и развитии САПР.

Будучи председателем Секции технической кибернетики, организованной в 1962 г. в составе Научного совета по комплексной проблеме "Кибернетика" АН СССР, возглавляемого академиком А. И. Бергом, и председателем Комиссии по теории релейных устройств этой секции, Михаил Александрович координировал научно-исследовательские работы в этой области.

Эта комиссия рассматривала также вопросы, связанные с организацией всесоюзных конференций и международных семинаров, формированием их программ. Более десяти лет при комиссии работал Общемосковский семинар по теории релейных устройств.

Наиболее плодотворной формой координации и руководства научно-исследовательскими работами по тематике комиссии явилась Школа по теории дискретных устройств, которая была организована Михаилом Александровичем. Почти все ее созывы были проведены под его председательством. Первая школа состоялась в 1964 г. в г. Томске, а последняя, проходившая под председательством Михаила Александровича, была юбилейной, двадцатой, и состоялась в Москве в марте 1979 г. Гавриловские школы проходят и по сей день.

Школа помогла сконцентрировать внимание исследователей на наиболее важных для практики задачах, объединить усилия и предоставила возможность исследователям ознакомить достаточно широкий круг специалистов с полученными ими результатами.

Школа по теории дискретных устройств была детищем М. А. Гаврилова, и ей по праву присвоено его имя.

М. А. Гаврилов на протяжении всей своей жизни растил научные кадры, собирая вокруг себя и воспитывая талантливую молодежь. Под его руководством защитили диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук около 50 человек, более десяти из них присвоена ученая степень доктора наук.

Большое место в жизни М. А. Гаврилова занимали международные научные контакты. Он читал лекции в научных организациях мира, пропагандировал достижения советской науки и техники во многих странах мира, был участником всех конгрессов ИФАК по дискретным системам и многих симпозиумов.

М. А. Гаврилов работал в тесном содружестве с учеными из социалистических стран. Он был одним из организаторов, а затем и руководителем темы "Теория управления". Работа в рамках этой темы позволила сформировать международный коллектив ученых, охватывающий самый широкий спектр задач теории управления, а регулярный обмен информацией позволял избегать параллелизма в работе и повысить эффективность труда ученых.

Можно смело сказать, что фундаментальные результаты М. А. Гаврилова, его оригинальные идеи оказали большое влияние на развитие теории и автоматизации проектирования дискретных управляющих устройств в мире.

М. А. Гавриловым за время его научной деятельности опубликовано 256 работ. Первая, посвященная сетям электропередач, была опубликована в 1928 г., последние работы, посвященные системам автоматизации проектирования, - в 1979 г.

М. А. Гаврилов выполнял огромную работу по редактированию сборников, книг, трудов многих всесоюзных и международных совещаний, периодических и переводных изданий. Под его редакцией издавался периодический сборник "Абстрактная и структурная теория релейных устройств", он являлся членом редколлегии "Энциклопедии по автоматике", был членом редакционной коллегии международного журнала "Проблемы управления и теории информации" с момента его основания, членом редколлегии ряда других журналов.

Говоря о редакционно-издательской деятельности М. А. Гаврилова, нельзя не сказать о той огромной работе, которую он проводил в области терминологии релейных устройств. Первая его статья по терминологии появилась в 1950 г. в "Бюллетене Комитета технической терминологии АН СССР". Впоследствии работы М. А. Гаврилова по терминологии были опубликованы в 1953, 1960, 1961 гг., переведены на английский язык и изданы в США. Редактируя различные издания, Михаил Александрович проявлял себя как чуткий, доброжелательный, но вместе с тем строгий критик, как внимательный и мудрый редактор.

За свою активную научную и организационную деятельность Михаил Александрович был награжден тремя орденами Трудового Красного Знамени и четырьмя медалями, а также "Медалью Республики Румыния" в ознаменование 25-летия Республики (1969 г.) и медалью АН ГДР в ознаменование 20-летия научных связей АН СССР и ГДР (1977 г.).

Также про М.А. Гаврилова читайте: Далёкое и близкое.

Из книги: Теория дискретных управляющих устройств. Под ред. А. Д. Закревского и И. В. Прангишвили. М., Наука, 1982.