О Николае Николаевиче - ученом и человеке.

Смирнов Александр Дмитриевич

Конь на скаку и птица влет...

В. Высоцкий. Прерванный полет

Этот краткий очерк о жизни и деятельности Николая Николаевича Говоруна можно было бы начать и таким эпиграфом: «Лицом лицу лица не увидать, большое видится на расстоянье» (Есенин).

Слишком неожиданна была его кончина в расцвете творчески научных сил и организационных дел, слишком большое «неразобранное» и на первый взгляд «пестрое» научное наследство он оставил... Еще не ясно было, как будут развиваться заложенные и дела, чтобы все это можно было успеть осознать сразу после его кончины. Но кажущаяся «пестрота» оказалась результатом его научных устремлений, многогранностью его таланта. И как отдельные яркие бусины, нанизываясь на нитку, создают целостность, законченность и красоту ожерелья, так и все его научные, организационные стремления составляли одну важную логическую нить – ускорить и облегчить развитие ядерной физики путем обеспечения ученых своевременной полной информацией в этой и прилегающих областях на основе достижений и применения всех средств ново науки – информатики.

Он был нетерпелив. Если запаздывали со своим появлением необходимые вычислительные средства, он сам становился архитектором и разработчиком их; если имеющиеся средства системного специализированного программного обеспечения не обеспечивали намеченных им разработок – он создавал коллектив и возглавлял разработку такого программного обеспечения. Он работал совместно с физиками над новыми прикладными программами. Когда он видел что при существующих технологиях программирования наличные кадры не успевают решать задачи, – он включался в проблемы автоматизации программирования. Аналогично происходило с автоматизацией проектирования вычислительных средств. А созданные его коллективом системы не только решали эти конкретные задачи, но их решения получали широкое признание и внедрялись в других организациях.

Замыслы и дела Николая Николаевича почти всегда не коррелировались с его служебным положением, они требовали для своей постановки и решения более высокого уровня. Ему приходилось делать много дополнительной и разъяснительной работы, а в срочных случаях иногда и превышать свои полномочия. Его многочисленные общественные обязанности диктовались или деловой необходимостью, или заботой о людях, или стремлением к научным дискуссиям и обмену информацией. Он был членом многих комиссий, участником и организатором научных конференций и симпозиумов, работал в редколлегиях научных журналов и в течение 14 лет был членом редколлегии журнала «Программирование», из них 11 лет – главным редактором.

В коротком очерке трудно дать полное и объективное описание научной и научно-организационной деятельности Николая Николаевича, для более объективного и разностороннего ее освещения в этом номере журнала помещены еще статьи, посвященные жизни и творчеству Николая Николаевича, а более подробно очерк научной и научно-организационной деятельности Н. Н. Говоруна и библиография основных трудов есть в буклете «Н. Н. Говорун», ОИЯИ. И все же попытаемся обосновать и детализировать уже сказанное о Николае Николаевиче, привести несколько малоизвестных или мало оцененных, на наш взгляд, примеров, которые имели более глубокое значение, чем это казалось при его жизни.

Николай Николаевич Говорун родился 18 марта 1930 г. на хуторе Шевченко в Ворошиловградской области в семье рабочего. В 1953 г. он закончил МГУ и в течение двух лет работал инженером-конструктором на машиностроительном заводе в Харькове. Этот опыт производственной работы в дальнейшем пригодился ему в ОИЯИ. В 1955 г. Николай Николаевич поступил в аспирантуру МГУ на кафедру математики физфака. Научными руководителями его были А. Н. Тихонов и А. А. Самарский (ныне академики). Они не только развили его способности к математике, но и воспитали его как ученого нового типа – организатора науки, способного решать сложные задачи фундаментальных исследований, на которых основываются прикладные научные задачи и которые в наше время чаще всего выполняются большими научными коллективами.

Н. Н. Говорун еще будучи аспирантом опубликовал пять научных работ по интегральным уравнениям теории антенн. Для численного решения некоторых уравнений им была использована только что появившаяся тогда электронная вычислительная техника – ЭВМ «Стрела». Программирование на ней велось в кодах команд. Николай Николаевич, проявив редкую работоспособность, освоил не только программирование, но и методику решения, и работу за пультом ЭВМ. Он вникал и в устройство самой ЭВМ. Наряду с инженерным конструированием, физикой и математикой информатика стала еще одной его специальностью.

В 1961 г. он успешно защитил кандидатскую диссертацию «Интегральные уравнения теории антенн» и был направлен на работу в Объединенный институт ядерных исследований в г. Дубну Московской области, в Лабораторию теоретической физики, возглавлявшуюся академиком Н. Н. Боголюбовым.

Н. Н. Говорун понял, что попал как раз в такой институт, где перед ним открывается широкое поле деятельности для применения ЭВМ в научных и экспериментальных исследованиях в ядерной физике. Вот как сам Николай Николаевич определил области применения и задачи внедрения ЭВМ в ОИЯИ.

«Ядерная физика и физика высоких энергий неразрывно связаны с вычислительной техникой и электроникой. Природа явлений в этой области науки такова, что без средств вычислительной техники их изучение невозможно. Применяемые для исследования установки (реакторы, каналы пучков, экспериментальные установки) носят индустриальный характер, и затраты на их создание исчисляются многими миллионами рублей, а современные ускорители уже обходятся сотнями миллионов рублей. Создание таких установок требует проведения больших и сложных научно-технических расчетов на мощных вычислительных машинах.

Объекты изучения (элементарные частицы и ядра) движутся со скоростью, близкой к скорости света, и для их регистрации необходимо использование сверхбыстрой электроники и специальных сложных установок, работающих под управлением электронных вычислительных машин.

Многие интересующие исследователя частицы живут ничтожно малое время (до 10^-13 и даже 10^-23 с), и их изучение возможно лишь посредством проведения обработки регистрируемых данных по весьма сложным и большим программам мощных ЭВМ.

Изучаемые явления имеют статистический характер, и для получения результата требуется регистрация до сотен тысяч и миллионов событий с последующей обработкой на ЭВМ. Можно отметить следующие методические направления экспериментальных исследований в ядерной физике и в физике высоких энергий.

1. Регистрация посредством электроники и ЭВМ результатов взаимодействия частиц в виде их спектров, описывающих распределение числа частиц в зависимости от одного или нескольких параметров (энергия, углы и т.д.). Практически вся физика низких энергий связана с этим методическим направлением.
2. Регистрация координат пролета отдельных частиц до и после взаимодействия путем стереофотографирования следов частиц в специально для этой цели созданных трековых детекторах: водородных, пропановых и пузырьковых камерах, искровых и стримерных камерах. За год на одной камере получают сотни тысяч стереоснимков. Для обработки снимков требуется создание специальной высокопроизводительной аппаратуры, работающей под управлением ЭВМ, для просмотра, автоматизированного и автоматического измерения с большой точностью (5 мкм) и создания сложных программных систем на мощных ЭВМ.
3. Регистрация координат пролета отдельных частиц до и после взаимодействия непосредственно в цифровом виде с записью в память ЭВМ. Современные экспериментальные установки, работающие по этому принципу, представляют собой сложнейшие электронные системы под управлением одной или нескольких ЭВМ. В одном эксперименте регистрируют десятки миллионов отдельных событий, которые в последующем обрабатываются на мощных ЭВМ в режиме автоматического распознавания.

В ядерных центрах для решения вышеуказанных задач к настоящему времени созданы мощные измерительно-вычислительные комплексы и системы, насчитывающие в своем составе десятки ЭВМ различных типов. Наиболее крупные центры имеют число ЭВМ, исчисляемое сотнями».

Это Николай Николаевич писал в 1980 г., а когда он пришел в ОИЯИ, основным вычислительным средством были клавишные машины, ЭВМ «Урал» с быстродействием 100 операций в секунду. На этой ЭВМ и начиналось создание программного обеспечения для проведения научных расчетов и обработки экспериментальных данных. На «Урале» по этим программам был проведен анализ фильмовой информации с 24-литровой пропановой пузырьковой камеры – трекового детектора на пучках синхроциклотрона.

Создание и развитие вычислительного комплекса ОИЯИ подробно описано в статье В. П. Ширикова. Здесь же приведем несколько работ, характерных, как нам кажется, для Н. Н. Говоруна уже с начального этапа его деятельности. В частности, он всегда экономил время и старался никогда не откладывать на завтра то, что, хотя бы и со значительными усилиями, можно было сделать сегодня.

В 1962 г. ОИЯИ получил по-настоящему мощную для того времени ЭВМ М-20. Для нее были созданы первые программы для обработки спектрометрической информации. Но мощности М-20 не хватало для обработки всех экспериментальных данных. Намечалась установка второй М-20, однако, при нехватке машин в стране, это могло произойти и через 2–3 года. Появилась возможность получения опытной ЭВМ «Киев», разработанной в Институте кибернетики АН УССР коллективом академика В. М. Глушкова, но против этого был ряд серьезных возражений. «Киев» имел систему команд, не совместимую с М-20, следовательно, требовалась большая работа по перепрограммированию созданных для М-20 программ. Машина была хотя и с большим быстродействием, чем «Стрела», но намного уступала М-20, выигрыш от нее как будто бы был мал. Машина не предназначалась для серийного производства, и дальнейшее наращивание мощностей ВЦ за счет ЭВМ «Киев» исключалось.

И все же Н. Н. Говорун пошел на установку ЭВМ «Киев». Но ее было решено использовать как машину ввода-вывода в спарке с М-20. Производительность ЭВМ на операциях ввода-вывода определялась не быстродействием центрального процессора ЭВМ, а быстродействием периферии и канала связи. На этих операциях «Киев» не уступал М-20. Переносить основное программное обеспечение на «Киев» не требовалось. Институт кибернетики АН УССР доработал свою ЭВМ для решения подобных задач. Объем программного обеспечения (ПО) по вводу-выводу для «Киева» был небольшим и легко переносился на другие машины. Таким образом, была создана одна из первых (а может быть и первая в СССР) спарка гетерогенных ЭВМ. Производительность ее была почти вдвое больше, чем одной М-20 (М-20 работала исключительно на счете).

Опыт, полученный при создании этой системы в течение ее почти двухлетней эксплуатации, был использован при создании следующих систем и машин в ОИЯИ. На машине М-20 было фактически реализовано мультипрограммное прохождение двух задач (основной задачи и задачи ввода-вывода).

Через два года «Киев» был заменен серийной ЭВМ «Минск-2», получена вторая М-20, а производительность центрального блока соответствовала уже четырем, а не двум М-20. В этой системе машин загрузка данных шла не только с периферийных устройств, но также по линии связи длиной около 1 км от измерительного центра Лаборатории нейтронной физики, т.е. это был прототип системы, работающей «на линии» с экспериментальной установкой.

С получением более надежных полупроводниковых ЭВМ типа БЭСМ-4 их уже можно было ставить вблизи экспериментальных объектов для работы «на линии». Для этой цели ЭВМ проходили дополнительную модернизацию, оснащались каналами для связи с объектами, оснащались дополнительными ОЗУ, системами прерывания, защиты памяти и т.д. В этих системах создавалось новое программное обеспечение, как системное (фактически специализированная ОС реального времени), так и прикладное, приспособленное к типу обслуживаемого эксперимента (измерительные столы САМЕТ, спектрометрия на импульсном реакторе, измерительные установки ПУОС и др.).

В середине 60-х годов ОИЯИ устанавливает научные связи с Европейским центром ядерных исследований (ЦЕРН, Женева). Николай Николаевич знакомится с организацией вычислительной лаборатории в ЦЕРН. Перед ним встает вопрос о сотрудничестве с международными центрами, об оснащении ОИЯИ ЭВМ большой мощности. Чтобы сравнивать результаты опытов в разных научных центрах, данные надо обрабатывать по одинаковым программам, а все западные центры работают преимущественно на языке ФОРТРАН, в то время как у нас стандартом и «де юре» и «де факто» был АЛГОЛ. Воевать против ГОСТа? Одной смелости мало – никто таких планов не утвердит.

С ЭВМ высокой производительности перспектива была лучше. В серию в 1967 г. входит самая быстрая в Европе отечественная ЭВМ БЭСМ-6. Николай Николаевич развивает подготовку к использованию в ОИЯИ ЭВМ БЭСМ-6. В разрабатываемое им программное обеспечение он включает ФОРТРАН. По сравнению с объектом всего разрабатываемого ПО для БЭСМ-6 применительно к задачам ОИЯИ транслятор с ФОРТРАНа занимает не такой уж большой объем, но это принципиальный вызов бюрократическому методу диктата в области науки. Более того, он идет на риск, включая разработку этой части ПО в свою докторскую диссертацию. Но аргументация безупречна, результаты налицо – и защита проходит с блеском, а ФОРТРАН прочно входит в число используемых в Союзе языков высокого уровня, чему способствует распространение мониторной системы «Дубна» для БЭСМ-6, куда он включается.

В этот период Николай Николаевич делает еще один неприметный ход. За счет бюджета ОИЯИ он дешево покупает уже бывшие в употреблении ЭВМ CDC 1604А. Эта ЭВМ имела хорошую библиотеку общих и специализированных программ, надежные ВЗУ и периферию, достаточно современную ОС и могла бы, как «Киев» при М-20, стать на время становления БЭСМ-6 хорошей «рабочей лошадкой» и затем использоваться для обработки фильмовой, камерной информации. Наличие ЭВМ, совместимой с оборудованием Европейского центра ядерных исследований в Женеве, облегчает сотрудничество с ним и другими западными центрами.

Получив в свое распоряжение в 1968 г. БЭСМ-6, Николай Николаевич со своими сотрудниками создает на ее основе современную многомашинную систему с развитым программным обеспечением, удовлетворяя на этом этапе потребности физического эксперимента в ОИЯИ и научных расчетов в вычислительных мощностях. Основой ПО комплекса была мониторная система «Дубна». Она разрабатывалась коллективом математиков ОИЯИ в содружестве с рядом институтов Советского Союза и других стран. Производительность труда программистов в результате внедрения этой системы возросла более чем в 10 раз, что позволило выполнить большой объем работы по созданию прикладного программного обеспечения. В мониторную систему входили собственно управляющий монитор, трансляторы с алгоритмических языков ФОРТРАН, АЛГОЛ, АССЕМБЛЕР, с автокода МАДЛЕН. В состав системы также был включен ряд трансляторов и с других языков, выдающих результаты трансляции в виде текстов на языках ФОРТРАН, МАДЛЕН или же в виде стандартного массива.

Существенной частью системы является загрузчик, осуществляющий сборку тела рабочей программы из стандартных массивов и распределение оперативной памяти. В состав системы входит библиотекарь, организующий работу с библиотеками различных уровней. Библиотека программ на ФОРТРАНе, созданная в Лаборатории вычислительной техники и автоматизации ОИЯИ, явилась первой библиотекой общего назначения для ЭВМ БЭСМ-6 и была включена в состав ее общего ПО. Библиотека в загрузочных модулях состояла из трех частей: библиотечные программы-функции, общие математические и сервисные программы, специальные физические программы. В библиотеку включены программы ЦЕРН, адаптированные на БЭСМ-6 сотрудниками группы библиотеки программ ЛВТА ОИЯИ, а также программы, разработанные в ОИЯИ и других организациях.

Николай Николаевич не любил дел «для престижа». Вместе с мониторной системой в ЛВТА разрабатывалась операционная система. Но он высоко оценил последнюю версию ОС Института точной механики и вычислительной техники и принял ее для мониторной системы. Когда с развитием многомашинной системы на базе БЭСМ-6 потребовались сильные средства буферизации пакетов и данных, наличие режима разделения времени между 16 программами с автоматическим динамическим перераспределением оперативной памяти и еще ряд других специфических требований – была создана операционная система «Дубна», объединившая обслуживание всего многомашинного комплекса на базе БЭСМ-6. В рамках мониторной системы была создана система программ обработки спектров (СОС). Пользователю был предоставлен удобный аппарат пользования этой программной системой в виде специального языка директив.

Как всякая живая действующая система, многомашинный комплекс ОИЯИ рос и развивался и в своих периферийных частях, связанных с различного вида экспериментами, и в центральной части. В ОИЯИ появилась ЭВМ, альтернативная БЭСМ-6, – СБС-6200, в дальнейшем развитая до СОС-6500. Она избавила программистов ЛВТА от адаптирования на БЭСМ-6 получаемых извне программ. Была выполнена еще одна блестящая разработка, сделанная в ЛВТА с привлечением программистов ЕрФИ и ИФВЭ АН КазССР под общим руководством Николая Николаевича Говоруна, – модульная система «Гидра». Система состоит из библиотеки функциональных модулей и генерирует на ФОРТРАНе текст программы, предназначенной для обработки данных в конкретной ситуации по информации о типе эксперимента, составе экспериментального оборудования, включая измерительное, типе используемой ЭВМ, об алгоритмах обработки. Система разрабатывалась в первую очередь для обработки фильмовой информации, но ее возможности значительно шире. Сам Н. Н. Говорун, в частности, так характеризует систему.

«В системе имеется возможность работать как в пакетном, так и в диалоговом режимах. О масштабах этого комплекса можно судить по тому, что текст входящих в него программ занимает около 100 тыс. перфокарт с операторами алгоритмического языка ФОРТРАН.

Переход на модульные принципы в программировании, реализованный в системе «Гидра», позволил решить вопрос о создании математического обеспечения подавляющего большинства камерных экспериментов. Имеющийся в системе «Гидра» набор программных модулей обеспечивает решение практически всех задач математической обработки фильмовой информации.

Независимость программных модулей системы «Гидра», обмен данными между которыми производится через общий блок памяти, позволяет легко вносить изменения и дополнения в программные элементы. Вследствие этого значительно возросла производительность труда программистов и сократились сроки создания математического обеспечения конкретных экспериментов. В результате программное обеспечение стало создаваться с опережением начала сбора информации от экспериментов, не говоря уже о начале массовой обработки.

Следует также указать, что в рамках системы «Гидра» удачно решены следующие проблемы, которые стоят перед разработчиками пакетов программ, а именно: адаптируемость программ на новые ЭВМ; транспортабельность базовых текстов программ на языке высокого уровня; документация и тестирование».

Таким образом была решена задача быстрого автоматизированного оснащения программным обеспечением открытого, гетерогенного измерительно-вычислительного комплекса ОИЯИ.

В 1972 г. Николай Николаевич был избран членом-корреспондентом АН СССР. Научное предвидение, характерное для Николая Николаевича, привело его к началу работ в ОИЯИ по разработке и внедрению на ЭВМ систем аналитических вычислений, развитию их алгоритмической базы.

Он также был одним из инициаторов развития алгоритмов параллельных вычислений в теоретических расчетах. Применительно к тематике ОИЯИ это использовалось при исследованиях решетчатых моделей квантовой хромодинамики, а также в задачах обработки экспериментальной информации.

Уже в середине 80-х годов с широким внедрением персональных ЭВМ стало ясно, что необходима более развитая локальная вычислительная сеть Института (ЛВС). В 1988 г. Николай Николаевич получил более полную свободу действий – он был назначен директором ЛВТА. За короткий оставшийся ему срок жизни он не только успел решить вопрос о создании такой ЛВС ОИЯИ, но и создал коллектив и поставил перед ним фундаментальную задачу: создать глобальную информационную сеть, объединяющую ядерные исследовательские центры СССР с зарубежными. Эта «лебединая песня» Николая Николаевича отражена в обзоре В. П. Ширикова.

При жизни ученого не принято писать о его человеческих достоинствах (и слабостях). Исключение составляют лишь юбилейные адреса. Николай Николаевич лишь одного года не дожил до очередного юбилея и не получил серьезных и шуточных адресов к своему 60-летию. Он не был чудаком или экстравагантным ученым, о шутках, выходках или чудачествах которого еще долго вспоминают и рассказывают потомки. Он был оптимистом, человеком, любившим жизнь, семью, людей, стремился не потерять ни минуты из отведенного ему на земле времени. Кажется, знай он свой срок пребывания на ней, то и тогда неоткуда было бы выкроить время, чтобы прожить еще интенсивнее при внешних, ограничивающих его деятельность обстоятельствах. Он любил юмор, шутку, в том числе (редкий дар) и в отношении себя самого. Как-то он со своей «командой» смог приехать только на второй день 1-й летней школы Совета по автоматизации АН СССР. Слушатели тут же присовокупили к «Гимну школы» на мотив «Нейтральной полосы» два новых куплета. И он услышал:

На границе с Турцией или Пакистаном,
Там, где начинается цветущий ЮБК,
Физики Дубновые вместе с капитаном
Поучить приехали, трезвые слегка.

А в Кацивели в эти времена
Сухого не было вина.

«Мы ведь здесь проездом по пути в Женеву, –
Молвил ихний Демосфен Коля Говорун,
– Расскажу я вам, товарищам невеждам,
Мысли, что на пляже мне вчера пришли на ум».

Он уже все понял, расцвел и припев радостно подхватил вместе со всеми:

А на прибрежной полосе вчера
Была ужасная жара!

Все организуемые им самим встречи, конференции, как и те, в которых он участвовал, Николай Николаевич озарял своим дружелюбием, простотой обращения, доходчивостью (но не упрощением) постановки вопросов и обсуждения.

Но он знал и сам оценивал свои силы, способности и если чувствовал за собой правоту, то принимал только честный прямой спор.

Кажется, больше всего его расстраивали человеческая зависть, недобросовестность. В этих случаях он становился жестким, колючим, ни о каком компромиссе не могло быть речи. Он серьезно относился ко всем своим многочисленным обязанностям: депутатским, партийным, организационным, преподавательским, ваковским и т.д. и т.п. И если он записывал за собой какое-либо обязательство в свою книжку, то прилагал все усилия, чтобы его выполнить.

Он пользовался авторитетом и уважением ученых нашей Родины и многих стран. Он был награжден орденами нашей страны, Болгарии, почетными золотыми знаками Дружбы ПНР, ВНР, ГДР и другими наградами. Но он почти никогда не носил ни самих наград, ни колодок, их заменяющих.

Он знал: «Будь хоть грудь вся в позументах, но после смерти самое дорогое, что может остаться, – это добрая память людей о тебе и твоих делах».

И она осталась!

Смирнов Александр Дмитриевич, окончил Московский инженерно-строительный институт им. В.С.Куйбышева в 1941 г. Доктор технических наук (1967), профессор (1969). Главный научный сотрудник ЦАГИ. Научные интересы: архитектура вычислительных систем, обработка экспериментальных данных, математические проблемы экологии. (Данные на время выхода в свет номера журнала «Программирование». Статья перепечатывается из №3 указанного издания за 1991 г., стр. 8-14. Издание АН СССР.)