[ Информатика в Сибири ] [ Музыка! ] [ Киноискусство в Сибири ] [ Наши услуги! ] [ Пишите нам ]
©1997-98 Лаборатория Конструирования и Оптимизации Программ
Институт Систем Информатики CO PAH
Web master webmst@pcosrv.iis.nsk.su
А. А. Ляпунов вошёл в историю естествознания ХХ века как исследователь с богатым творческим наследием и как гражданин, чьё нравственное наследие заслуживает пристального внимания и самостоятельного изучения.
К настоящему времени мы располагаем доступными публикациями основных трудов Алексея Андреевича. Они относятся к различным областям знания. В числе их необходимо, в первую очередь, отметить труды по
За пределами этого перечня остаются многочисленные работы по применению математических методов в различных областях естествознания — математической статистике, теории стрельбы, топографии, геофизике, биологии и других. Математизация науки — это постоянно действующая установка Алексея Андреевича, подкрепляемая личным примером. Даже находясь в больнице с очередным осложнением диабета, Алексей Андреевич затевает работы по анализу эндокринной системы, прилагая свои математические знания и методологический опыт.
Вместе с тем феномен Алексея Андреевича не раскрывается его опубликованными работами. Алексей Андреевич был учёным-проповедником, он любил живое общение с людьми, мало заботился о публикации своих научных идей. Идеи Алексея Андреевича впитали его ученики и современники и воплотили в конкретные результаты. И велико множество людей, обязанных Алексею Андреевичу своими научными интересами.
От научной деятельности Алексея Андреевича неотделима его деятельность гражданина, пробивающего дорогу новым направлениям в науке. В первом ряду таких направлений находится кибернетика.
Непосредственно кибернетикой Алексей Андреевич стал заниматься в начале пятидесятых годов. К этому времени он был сложившимся учёным, известным своими работами в дескриптивной теории множеств и, что немаловажно, имеющим опыт применения математического аппарата в недостаточно формализованных областях науки. Задолго до этого у Алексея Андреевича появилась идея о распространении за пределы математики методов исследования, характерных для дескриптивной теории множеств. Наиболее полно она выражена Алексеем Андреевичем значительно позднее при изложении методологии исследования сложных систем (заметим, что методологические аспекты науки всегда находились в центре внимания Алексея Андреевича). Вот его позиция.
“Складывается впечатление, что имеется глубокое родство между аксиоматическим подходом к изучению множеств и системным подходом к изучению больших систем. И там, и здесь имеется иерархическая конструкция, с помощью которой вся система объектов, подлежащих изучению, формируется из некоторых исходных элементов. В обоих случаях имеется некоторый произвол в выборе системы описания изучаемого множества объектов, и результаты, которые могут быть получены, относятся не только к самой системе, но и к выбранному способу описания”.
Именно на этих соображениях выстраивались научные концепции, введённые Алексеем Андреевичем в кибернетику. Однако проверка их на живом материале требовала эксперимента, на проведение которого без средств автоматизации нужны годы, а иногда и десятилетия, как, например, в биологии. Поэтому возможности практического осуществления замысла Алексея Андреевича появились лишь с рождением быстродействующих вычислительных машин. А общие соображения, что и как делать, развились в рамках нового научного направления — кибернетики.
Новая наука была провозглашена Н. Винером как наука об управлении. Н. Винер ввёл и само понятие “управление” как самостоятельную категорию. Однако для всех, ознакомившихся с работой Н. Винера, было ясно, что кибернетику как науку еще предстоит создавать: предстоит сформулировать предмет исследования, описать проблематику, выработать терминологию. Значительная часть этой работы проделана Алексеем Андреевичем. Его называют отцом отечественной кибернетики, и с полным на то правом можно назвать одним из основоположников кибернетики вообще.
Работы в области кибернетики начались борьбой Алексея Андреевича за её существование. Дело в том, что в те годы малоизвестная в нашей стране кибернетика носила ярлык “буржуазной науки”, и, чтобы создать условия для развития кибернетики, надо было его снять. Алексей Андреевич проводит большую разъяснительную работу: он убеждает людей разного научного и служебного ранга в неверности официального суждения о кибернетике, проводит многочисленные лекции и беседы об истинном содержании кибернетики, наконец, совместно с С. Л. Соболевым и А. И. Китовым публикует в “Вопросах философии” обстоятельную статью о том, что составляет предмет кибернетики, и сколь важно её развитие для прогресса науки и государства. Алексей Андреевич организует кибернетический семинар в МГУ, добивается издания “Кибернетических сборников”, в которых помещаются переводы наиболее значительных работ в теоретической кибернетике (они выходят под редакцией А. А. Ляпунова и О. Б. Лупанова), добивается перевода книги Н. Винера, договаривается об издании “Проблем кибернетики”, сборников, где публиковались бы отечественные работы (под редакцией Алексея Андреевича вышли 29 сборников). При Президиуме АН СССР создаётся Совет по кибернетике под руководством А. И. Берга, и Алексей Андреевич становится его заместителем.
На IV Всесоюзном математическом съезде (1966 год) Алексей Андреевич подводит итоги борьбы за кибернетику:
“За короткий срок отношение к кибернетике прошло следующие фазы:
Научная деятельность Алексея Андреевича в кибернетике началась с создания операторного метода программирования. Он вырастал на глазах студентов молодой кафедры вычислительной математики, незадолго до того организованной на механико-математическом факультете МГУ, в курсе прочитанных Алексеем Андреевичем восьми лекций под названием “Принципы программирования” (1952/53 учебный год). Операторный метод излагался неоднократно в широких аудиториях, собиравших слушателей со всей страны, и был принят как руководство к действию задолго до его публикации, которая была частичной и состоялась лишь в 1957–58 гг.
Впервые программирование было определено как самостоятельное научное направление, задача которого — разработка рациональных способов составления программ для решения различных задач на автоматических быстродействующих вычислительных машинах.
Было отмечено, что основным отличием этого направления от внешне близкой классической теории алгоритмов является новый подход к описанию алгоритмов. Традиционные языки теории алгоритмов (машины Тьюринга, продукции Поста, нормальные алгоритмы Маркова и др.) хороши для исследования природы вычислимости, но непригодны для описания алгоритмов в форме, удобной для решения практических задач. Идея “крупноблочного” описания алгоритма, реализованная в операторном методе, открыла путь к новым формализациям понятия “алгоритм”, и в этом выразился значительный вклад в теорию алгоритмов, сделанный Алексеем Андреевичем.
Операторный метод содержал:
В языке логических схем были выделены элементарные акты — операторы и логические условия, и определены основные средства композиции операторов. Это был язык, позволивший описывать самые различные алгоритмы в форме, близкой к содержательному их представлению в конкретных предметных областях и вместе с тем — удобной для программирования.
Язык логических схем позволил говорить об общих приёмах программирования. Операторный метод лёг в основу многих отечественных учебных пособий по программированию, на нём выросло первое поколение программистов в нашей стране. Многие будущие создатели трансляторов с появившихся значительно позднее алгоритмических языков программирования выросли из разработчиков программирующих программ. Теория схем программ, в которой первые фундаментальные результаты были получены учеником Алексея Андреевича — Ю. И. Яновым, плодотворным образом развивается и в наше время. Заключая разговор об операторном методе, скажем так: его создание было первым крупным научным открытием в теории и практике программирования.
Параллельно с работами по программированию Алексей Андреевич размышлял над тем, что составляет основы кибернетики. В выпуске 1 “Проблем кибернетики” (1958 год) помещены как статья “О логических схемах программ”, так и статья “О некоторых общих вопросах кибернетики”. По образному выражению Н. В. Тимофеева-Ресовского, эти работы “подхлёстывали” друг друга.
Наиболее полно и чётко рамки кибернетики очерчены в докладе А. А. Ляпунова и С. В. Яблонского “Теоретические проблемы кибернетики”, сделанном в 1961 году на “Объединённой теоретической конференции философских методологических семинаров”. Основные его положения опубликованы в выпуске 8 “Проблем кибернетики”.
Предмет кибернетики определён следующим образом: “Кибернетика — это наука об общих закономерностях строения управляющих систем и течения процессов управления”.
Необходимо отметить, что работа “Теоретические проблемы кибернетики” построена на базе определения управляющей системы (у. с.), которое было дано до этого С. В. Яблонским. Основными компонентами у. с. являются схема (структура у. с.), информация, реализуемая функция. Ввиду широты понятия у. с. авторами выделяется подмножество, элементы которого называются кибернетическими у. с. Признаками последних являются дискретность, сложность системы и многозначность представления.
Проблемы, рассматриваемые кибернетикой, разбиты на два класса; первый возникает при макроподходе к исследованию у. с., второй — при микроподходе. К макроподходу отнесено, например, выявление функций у. с., к микроподходу — анализ, синтез, эквивалентные преобразования, изучение надежности. Всего выделено 12 основных направлений исследований. Дана подробная характеристика каждого из них. Описаны задачи, решаемые в рамках отдельного направления. Указаны применяемые методы в таких конкретных областях, как программирование, экономика, генетика, техническая кибернетика и т. д.
При описании задач выделена основная и отмечены сопутствующие ей задачи. Так, в направлении “синтез” основная задача ставится следующим образом: “Задан класс функций и задан полный относительно этого класса набор элементов. Требуется из этих элементов построить у. с. с заданной функцией”. Сопутствующими здесь являются задачи: выработка критерия предпочтительности решения основной задачи; поиск оптимального решения; эффективность алгоритмов синтеза.
Работа “Теоретические проблемы кибернетики” представляет собой огромный вклад в кибернетику. Неустареваемость её в том, что развитие кибернетики и по сей день идет в русле изложенных в ней концепций. В ней не только выявлены основные математические задачи кибернетики, но и перечислены основные методы исследований — статистический анализ, логический анализ, кибернетический эксперимент. Последний присущ именно кибернетике и возник как метод в её рамках. Авторы пишут:
“Кибернетический эксперимент состоит в том, что исходная у. с. заменяется моделью, которая затем изучается. Принципиально моделирование состоит в создании у. с., изоморфной или приближённо изоморфной данной, и в наблюдении за её функционированием”.
Сформулированы основные проблемы, возникающие в связи с развитием методов кибернетического эксперимента, где на первом месте стоит точное выяснение цели эксперимента. Так, например, при моделировании программ схемами в качестве цели берётся разработка эквивалентных преобразований программ.
Кибернетический эксперимент стал одним из главных методов исследования кибернетических у. с. из-за их сложности. Особенно активно стали развиваться методы имитационного моделирования, когда исследуемый процесс записывается с возможно максимальной степенью подробности, а затем “проигрывается” на ЭВМ. Возникло новое научное направление — моделирование сложных систем.
В качестве важнейших применений методов моделирования Алексей Андреевич указал исследование производственных процессов и машинный перевод. В первом направлении работал ученик Алексея Андреевича Н. П. Бусленко, во втором — сам Алексей Андреевич вместе со своими учениками и, в первую очередь, с О. С. Кулагиной.
Рассматривая машинный перевод как типичную сложную кибернетическую задачу, Алексей Андреевич предвидел применение получаемых здесь результатов, в должной мере трансформированных, в других областях кибернетики. Так и оказалось. Например, лингвистические методы распознавания вошли в практику распознавания образов.
Обзор работ Алексея Андреевича по машинному переводу и математической лингвистике сделан О. С. Кулагиной в выпуске 32 “Проблем кибернетики”. Следует отметить, что, даже отойдя от непосредственного участия в работах по данному направлению, Алексей Андреевич продолжал оказывать большое влияние на направление в целом.
Глубоким и постоянным был интерес Алексея Андреевича к биологии. Уже в тридцатых годах он столкнулся с тяжёлым положением в генетике и встал на ее защиту. По инициативе А. Н. Колмогорова Алексей Андреевич вместе с Ю. Я. Керкисом проводил тогда статистическое исследование экспериментов по расщеплению признаков при наследовании. В пятидесятых годах Алексей Андреевич возобновил активную борьбу за восстановление отечественной биологии.
Собственные активные исследования Алексея Андреевича в биологии относятся к последнему десятилетию его жизни. По оценке Н. В. Тимофеева-Ресовского и А. Г. Маленкова, данной в их статье “Наследие, ждущее наследников” (журнал “Знание — сила”, 1983), помимо значительного числа важных конкретных результатов, Алексей Андреевич наметил контуры теоретической биологии. Возвести ее здание предстоит десятилетиями работы многих коллективов исследователей.
Нельзя не упомянуть об одном из главных вопросов, волновавших Алексея Андреевича,— вопросе определения жизни с позиций устойчивости и управления. Обращаясь к нему, Алексей Андреевич подчёркивал иерархичность у. с. в живой природе.
Это краткое повествование о том, что сделано Алексеем Андреевичем для кибернетики и в самой кибернетике, хочется заключить следующими словами. Для людей из ближайшего окружения Алексея Андреевича он был, прежде всего, не выдающимся математиком и одним из основоположников кибернетики, а обаятельным и интересным собеседником, при общении с которым ощущалось соприкосновение с редким явлением духовной культуры.
©1997-98 Лаборатория Конструирования и Оптимизации Программ
Институт Систем Информатики CO PAH
Web master webmst@pcosrv.iis.nsk.su