Sergej A. Lebeděv: motor sovětské informatiky

V budově bývalého pravoslavného kláštera byly pod vedením S. A. Lebeděva zkonstruovány první sovětské elektronické počítače.

Sergej A. Lebeděv: motor sovětské informatiky


V budově bývalého pravoslavného kláštera, stojícího na osamělém místě nedaleko Kyjeva, vzniklo vědecké středisko, kde byly pod vedením S. A. Lebeděva zkonstruovány první sovětské elektronické počítače. Vše za nejpřísnějšího utajení a na základě informací, které sovětská zpravodajská služba získala ve Spojených státech.

Jestliže jsme se v našem seriálu dosud pohybovali výhradně na západě, především ve Spojených státech a Velké Británii, kde se utvářela informatika a rozvíjel počítačový průmysl, učiníme nyní krátkou odbočku. Bude věnována zrodu elektronických počítačů v sovětském Rusku v době krátce po druhé světové válce. Na úvod je třeba poznamenat, že kybernetika a počítačová věda nacházely u sovětských matematiků a fyziků značný ohlas, který ovšem nesměl být prezentován veřejně. Vedení sovětského státu tyto obory nejprve s inkviziční zarputilostí zavrhlo a označilo za „buržoazní pavědu“ či „vědu tmářů“, která v komunistické společnosti nemá co dělat.

I když se tomuto ideologickému přesvědčení postupem času ulamovaly hroty, pověst čehosi podezřelého zůstala informatice po celá desetiletí. A to i navzdory tomu, že se první počítače v Sovětském svazu začaly vyvíjet krátce po válce, dokonce přímo na příkaz strany. Tento vývoj však probíhal za nejpřísnějšího utajení. Důvodem bylo ryze vojenské využití, jakožto nutný nástroj pro vývoj jaderných zbraní, raketové techniky a vojenského výzkumu vesmíru. I když bylo v průběhu několika let dosaženo v této oblasti slibných výsledků, ideologie a centrální plánování nikdy neumožnily svobodný rozvoj informačních a komunikačních technologií ve východním bloku. Nicméně i přesto si sovětská výpočetní technika zaslouží alespoň letmý pohled, zejména rané období vývoje digitálních počítačů, s nímž je neodmyslitelně spjato jméno akademika Sergeje Alexejeviče Lebeděva.

Narodil se v roce 1902 v Nižném Novgorodě, v jednom z nejvýznamnějších průmyslových a obchodních center imperiálního Ruska. Oba jeho rodiče byli učitelé. Matka pocházela ze staré, velmi zámožné ruské šlechtické rodiny, ale po sňatku s jeho otcem ji opustila, aby se mohla věnovat učitelskému povolání ve škole pro chudé děti (což byl v době pozvolné liberalizace Ruska vcelku běžný jev). Rodina se třemi dětmi (Sergej měl dvě sestry) žila v blahobytu, alespoň podle měřítek té doby. Rodiče probouzeli ve svých dětech lásku ke vzdělání a kultuře – Sergej Alexejevič projevoval od dětství obzvláštní matematické a technické nadání. Byl nejen skvělým šachistou, ale díky matce hrál velmi dobře na klavír a miloval literaturu (jeho pozdější spolupracovníci vzpomínali, jak tento elektrický inženýr udivoval okolí hlubokými znalostmi ruské poezie a prózy). Idylické období dětství, které Sergej Alexejevič prožil v Nižném Novgorodě, ukončila rázem bolševická revoluce. Krátce po ní byla rodina násilně přestěhována do Sarapulu, malého města pod pohořím Ural, kde prožila několik krušných měsíců.

V době, kdy byla země rozvrácena občanskou válkou, nedostatkem potravin a celkovou nejistotou, se Sergej Lebeděv o to víc ponořil do studia. Měl vysokoškolskou učebnici fyziky, kterou se mu při stěhování podařilo zachránit a díky níž získal velmi dobré vědomosti z tohoto oboru. Na rodinu se nakonec přece jen usmálo štěstí, když se jeho otci podařilo získat učitelskou umístěnku do Moskvy. To byla záchrana. Sergej byl krátce nato přijat na elektrotechnickou fakultu Moskevské technické univerzity, jež byla nejstarší a nejprestižnější ruskou technickou vysokou školou. Díky skvělým studijním výsledkům se později stal jedním z pomocných asistentů profesora Karla Adolfoviče Kruga, jenž rovněž vedl jeho doktorskou práci zabývající se problematikou budování vysokonapěťových elektrických sítí.

Během let, která Sergej Lebeděv strávil na univerzitě, se v Rusku odehrály dalekosáhlé změny. Vycházely z Leninovy utopické představy, že „všechny výrobní prostředky mají být v rukou státu, tedy proletariátu organizovaného jako vládnoucí třída“. Lenin, který si ze spisů Karla Marxe odvodil, že by socialistický stát měl centrálně řídit celé průmyslové hospodářství země, začal tyto své představy realizovat. Problém, že v sovětském Rusku v podstatě chybí onen proletariát, vyřešil jednoduše: v průmyslově nerozvinuté zemi nastoupí místo proletariátu takzvaná předvojová elita, jež jej zastoupí v řízení „všech výrobních prostředků“. Tato představa se stala základem jak jeho „dubnových tezí“, tak významného spisu Stát a revoluce. A také jej přivedla k myšlence založit Nejvyšší radu národního hospodářství, která měla plánovitě uskutečňovat to, co vzejde z předvojové elity, tedy strany bolševiků. Důsledky těchto rozhodnutí byly obrovské a rozsah tohoto článku nedovoluje se jimi zabývat, jsou ostatně dostatečně známy z historie. Poznamenejme pouze, že sovětské Rusko se v průběhu několika chaotických let stalo totalitním státem s centralizovaným plánovaným hospodářstvím, v němž kontrola byla důležitější než výroba a v němž se namísto reálných problémů řešilo plnění plánu.

V počátečním období sovětské federace se za cenu nesmírných obětí, včetně milionů lidských životů, podařilo tuto představu s jistým úspěchem uskutečnit. V letech 1923–1924 zemědělská výroba překonala předválečnou úroveň, což znamenalo, že se i zlepšilo zásobování obyvatelstva potravinami. Lehký růst začala vykazovat i průmyslová výroba. Probíhala rekonstrukce řady podniků a byla započata stavba prvních elektráren. Ústředním bodem programu hospodářského rozvoje NEP se stala elektrifikace Ruska, centrálně rozpracovaná Leninovou státní komisí GOERLO (Gosudarstvennaja komissija po elektrifikacii Rossii).

Ale vraťme se k Lebeděvovi, který v roce 1928, tedy v době počátků stalinského teroru, ale i hospodářského vzestupu Sovětského svazu, ukončil studium na moskevské univerzitě. Ještě za studia se oženil a jeho kvalifikace (stejně jako doporučení, které dostal od profesora Kruga) ho přivedla do Leninského všesvazového elektrotechnického institutu, který byl jakousi pravou rukou komise GOERLO. Práce v tomto institutu, kde Lebeděv započal svou profesní dráhu, mu umožnila seznámit se s nejnovějšími inovacemi. Jednou z nich byl i analogový počítač, vyvinutý Izákem Semjonovičem Brukem, pomocí něhož se řešily složité výpočty související s plánováním rozvodů elektrické energie.

Tajná laboratoř číslo 1

I když období druhé světové války představuje pro Rusko (resp. Sovětský svaz) zásadní a bezesporu nejdůležitější kapitolu moderních dějin, musíme jej přeskočit. Sergej Alexandrovič se svou rodinou prožil válku opět pod Uralem, kam byl převeden, aby se podílel na vojenském výzkumu, stejně jako většina významných sovětských vědců. Životopisné údaje uvádějí, že se podílel na vývoji zaměřovačů a stabilizačních systémů pro tankové kanóny a automatických zaměřovačů pro vzdušná torpéda. Krátce po válce jej oslovil akademik Michail Lavrentěv s otázkou, zda by se nechtěl zúčastnit práce na vývoji elektronického počítače. Možná nešlo o otázku, ale o příkaz. To ponechme stranou. Skutečností je, že nedlouho po válce se Lebeděv přestěhoval do Kyjeva, kde pod záštitou Ukrajinské akademie věd (a nepochybně zvláště Stalinovy výzvědné služby NKVD) začal budovat středisko pro vývoj počítačů.

Toto středisko bylo nikoli náhodou umístěno v bývalém klášteře, stojícím na osamělém místě několik kilometrů od Kyjeva. Jednalo se o dvoupatrovou budovu, která byla od počátku přísně střežena a kam byli vědci tajně sváženi speciálním autobusem. Úkol byl jasný: sestrojit elektronický počítač využitelný pro výpočty související s vývojem jaderných zbraní. Protože šlo o významný vojenský projekt, související s úsilím zvrátit globální převahu Spojených států, jednalo se o úkol s nejvyšší státní prioritou.

A třebaže ruské zdroje uvádějí, že první sovětský elektronický počítač zkonstruoval Sergej Lebeděv pouze na základě článků ze všeobecně dostupných vědeckých časopisů, lze tomu sotva uvěřit. Lebeděv byl ve styku s akademikem Igorem Vasiljevičem Kurčatovem, vědeckým a organizačním ředitelem týmu vyvíjejícího za nejpřísnějšího utajení jaderné bomby. Oba byli ve spojení s NKVD, která nejenže dodávala sovětským vědcům informace získané ze západu, ale také jejich práci pečlivě monitorovala a podávala informace přímo Stalinovi. O špionáži související s vývojem sovětských atomových bomb dnes nikdo nepochybuje, fakta jsou poměrně dobře známa, ale vývoj sovětské výpočetní techniky je v řadě ohledů dosud zahalen tajemstvím.

Buď jak buď, nespornou skutečností je, že bývalý pravoslavný klášter poblíž Kyjeva se v roce 1949 proměnil ve výzkumné středisko, jemuž vědci mezi sebou s mírnou nadsázkou říkali „tajná laboratoř číslo jedna“. Zde se zrodil první sovětský elektronkový počítač, a to v rekordně krátké době. Práce na stroji, označovaném jako MEMS (Malaja elektronnaja sčotnaja mašina), začaly vzhledem k nutným úpravám budovy až na začátku roku 1950. První testy proběhly ještě téhož roku, na začátku listopadu. To je úctyhodný výkon. Zvlášť vezmeme-li v úvahu, že v té době Lebeděvův tým pracoval současně na počítači SEMS, určeném pro výpočty v reálném čase.

Přitom potíže, s nimiž se Lebeděv a jeho spolupracovníci potýkali, nesouvisely pouze se samotným technickým řešením stroje. Protože v oblasti docházelo k častým výpadkům elektrického proudu, museli vědci například budovu vybavit vlastní malou elektrárnou. Rostislav Černjak, výzkumník z Lebeděvova týmu, o půlstoletí později vzpomínal, jak se řešily problémy s chlazením. MEMS, osazený šesti tisíci elektronkami (americký ENIAC disponoval trojnásobným množstvím), byl umístěn v druhém patře budovy, a protože chlazení vrtulemi nedostačovalo, byla v chladném podzimu probourána nejprve jedna stěna místnosti, pak dokonce i část střechy, aby se dosáhlo „přirozeného“ chlazení výpočetního zařízení studeným větrem. Řešení vpravdě provizorní, nicméně ve výsledku zřejmě účinné.

Zmíněný první listopadový test počítače způsobil Lebeděvovi vrásky na čele. Není se co divit, přítomen byl nejen akademik Lavrentěv, ale i dva moskevští matematici a pozorovatel tajné služby, jehož úkolem bylo informovat o výsledku testu vedení strany. Výpočet, který měl MEMS řešit, byl zadán i dvěma matematikům. Stalo se však to, že výsledky se lišily. Kdo učinil chybu? Stroj, nebo lidé? Sergej Alexejevič tu noc nespal, seděl nad výpočtem. Nakonec se mu naštěstí podařilo prokázat, že nechybovala „sčotnaja mašina“, ale moskevští matematici.

MEMS, uvedený do plného provozu na konci roku 1951, byl prvním plně elektronickým a programovatelným počítačem ve východní Evropě. Že sloužil výhradně pro vojenské účely, to zřejmě nikoho nepřekvapí. Vědcům z Kurčatovova „nukleárního týmu“, jako byli proslulí fyzikové Lev Davidovič Landau či Andrej Sacharov, sloužil především k urychlení obrovského množství výpočtů souvisejících s vývojem termonukleární bomby. To byl ostatně i důvod, proč Stalinův režim tajné středisko poblíž Kyjeva nechal zřídit. A co je neméně podstatné, práce na prvním elektronickém počítači, jakkoli patrně vycházela z informací získaných špionáží, poskytla sovětským vědcům cenné zkušenosti, které měly být v dalších letech patřičně zúročeny.

Cesta k superpočítači

Mýlil by se ten, kdo by předpokládal, že Lebeděv v Kyjevě strádal a trpěl. Byl po tlakem, to nepochybně, ale jak on, tak i jeho spolupracovníci chápali svou práci jako službu vlasti, službu velkému Stalinovi. Ze vzpomínek jeho kolegů navíc vyplývá, že při práci na prvních sovětských počítačích vládlo nadšení spojené s hrdostí, že se mohou osobně podílet na tak velkolepém technickém úkolu. Lebeděvův byt v Kyjevě byl místem, kde se vědci pravidelně setkávali na večírcích pořádaných Lebeděvovou manželkou. Vládla zde uvolněná, přátelská atmosféra, častými hosty byli význační spisovatelé či hudebníci, například Svjatoslav Richter, považovaný za jednoho z nejvýznamnějších klavírních virtuozů 20. století. A sám Sergej Alexejevič se později nechával slyšet, že kyjevské období patřilo k nejšťastnějším etapám jeho života.

Díky úspěchu práce na prvním elektronickém počítači jej ministerská rada SSSR v roce 1953 jmenovala ředitelem Institutu přesné mechaniky a počítačové technologie v Moskvě. Téhož roku se stal i profesorem elektrotechniky na Moskevské technické univerzitě. Hlavním úkolem, za nějž byl straně (a sovětskému lidu) zodpovědný, zůstával rozvoj výpočetní techniky. Prvním výsledkem práce na moskevském institutu byl BESM (Bystrodejstvujuščnaja elektronnaja sčotnaja mašina), elektronkový počítač, který již zvládal osm tisíc operací za sekundu a jehož struktura navíc umožňovala multiprogramové zpracování.

Stejně jako MESM byl tento stroj využíván pro vojenské účely, a to podle jednoduchého schématu: Kurčatovovův tým pracující na výrobě jaderných zbraní využíval počítač v denní době, zatímco týmu Sergeje Pavloviče Koroljova, zabývajícímu se vývojem raketových zbraní, byla vyhrazena noc. V krátkých desetiminutových prodlevách pak mohli využívat počítač i civilní pracovníci, například z Ústavu pro teoretickou fyziku.

Na základě BESM-1 vznikl zdokonalený, ale jednodušší stroj BESM-2, první sovětský elektronický počítač, který byl určen k sériové produkci – vyrobilo se na 150 kusů, z nichž několik bylo prodáno do Číny. Kromě toho Lebeděvovi spolupracovníci v moskevském institutu vyvinuli počítač M-20 s výkonem 20 tisíc operací za sekundu. Ten byl určen pro civilní potřeby, zejména pro vědecké a průmyslové organizace, jež si ho ovšem mohly pořídit pouze se souhlasem strany. Nicméně i přesto se stroj M-20 stal nejen základem pro široce využívanou řadu počítačů M (ve zdokonalené modifikaci M-50 určené samozřejmě i pro vojenské účely), ale inicioval i vznik první počítačové organizace v SSSR (Celosvazové sdružení uživatelů M-20). A co víc, právě díky řadě M se v Sovětském svazu vyskytlo i ponětí o programování, ačkoli se takřka výhradně jednalo pouze o implementace programů vyvinutých na západě.

V následujícím desetiletí Lebeděv řídil konstrukci prvního sovětského tranzistorového superpočítače BESM-6, podávajícího výkon milion operací za sekundu. BESM-6 našel kromě vojenského využití i uplatnění v civilním sektoru a vyráběl se takřka až do konce sedmdesátých let. Stal se také základem pro realizaci multiprocesorových systémů AS-6, využívaných v kontrolních centrech řídících kosmické lety.

Promarněný odkaz

Navzdory tomu, že zásadní roli při rozvoji sovětského počítačového průmyslu hrála špionáž, lze padesátá a šedesátá léta považovat za zlatý věk sovětské informatiky. Sergej Alexejevič Lebeděv, označovaný poněkud nepřesně za „sovětského Alana Turinga“, nejenže položil základy pro rozvoj výpočetní techniky v Sovětském svazu, ale vychoval i řadu následovníků, k nimž patřili např. Michail R. Šura-Bura, Peter Golovistokov či Viktor M. Gluškov. Kromě moskevského Institutu přesné mechaniky a počítačové technologie, který Lebeděv po dlouhá léta řídil, vznikla i jiná pracoviště, např. tzv. Kancelář 245, ze které se postupně vyvinulo centrum, kde se konstruovaly počítače a systémy pro armádní potřeby (např. úspěšný počítač STRELA). V šedesátých letech se pak na několika místech SSSR začala budovat střediska pro sériovou výrobu počítačů (např. počítače řady URAL a MINSK a další). I když ruští matematici a fyzikové patřili ke světové špičce, Sovětskému svazu se technologické zpoždění v oblasti počítačů nikdy nepodařilo zvrátit.

 



Sergej Alexejevič Lebeděv (1902–1974), sovětský inženýr, konstruktér prvního digitálního počítače v SSSR. Vystudoval elektrotechniku na Moskevské technické univerzitě. Profesní kariéru započal v Leninově všesvazovém elektrotechnickém institutu, kde se stal vedoucím oddělení automatizace a kde také začal pracovat na prvním projektu analogového počítače, určeného k výpočtům a modelování vysokoenergetických rozvodů. Během 2. světové války vedl vývoj zaměřovačů a stabilizačních systémů pro tankové kanóny a automatických zaměřovačů pro vzdušná torpéda. Krátce po válce se stal šéfem Kyjevského elektrotechnického institutu, nově zřízené pobočky Ukrajinské akademie věd, kde na základě podkladů získaných ze západních zemí řídil za přísného utajení vývoj prvního sovětského elektronického počítače MEMS. Díky úspěchu této práce se stal šéfem Institutu přesné mechaniky a počítačové technologie v Moskvě, kde společně se svými spolupracovníky vyvinul řady sovětských počítačů označovaných jako BESM a M.

KGB a průmyslová špionáž

KGB, sovětská zpravodajská služba, vznikla v březnu roku 1954, tedy nedlouho po Stalinově smrti. Navazovala na metody Stalinova Lidového komisariátu vnitra (NKVD), ale protože se nový sovětský vůdce Nikita Chruščov obával moci této organizace, rozpustil ji a založil její obdobu, která byla podřízena přímo jemu. Z KGB se časem stala jedna z nejvýznamnějších světových zpravodajských služeb. V rámci KGB existoval zvláštní útvar zaměřený na získávání informací prostřednictvím vojensko-průmyslové špionáže. Jednalo se zejména o získávání informací o technologiích souvisejících s výrobou zbrojních systémů, ale také civilních technologií (letadel, automobilů či počítačových technologií).
Jeden z nejznámějších případů o činnosti průmyslové špionáže KGB souvisí s vývojem britsko-francouzského nadzvukového dopravního letadla Concorde. Jeho takřka věrnou kopií bylo Tu-144 (sarkasticky označované také jako Concordovič), které Sověti na základě zcizených plánů zkonstruovali dokonce ještě dříve, než proběhlo oficiální představení původního originálu.

Karel Pacner, autor několika významných knih věnovaných špionáži, uvádí, že „Sověti se nikdy nevzpamatovali z toho, že Stalin po válce zakázal kybernetiku jako buržoazní pavědu“, což způsobilo obrovské opoždění v oboru informatiky a počítačové vědy, a to vzdor tomu, že měli výtečné teoretiky, na jejichž práci mohli stavět. Dnes není tajemstvím, že zejména sovětský počítačový průmysl byl velmi úzce provázán s úspěchy špionážních akcí. Spojené státy v době studené války sice zakázaly prodej počítačů do zemí východního bloku, ale Sověti tento zákaz obcházeli přes nejrůznější překupníky, jejichž prostřednictvím získávali vždy několik kusů hardwaru, který pak bez skrupulí okopírovali. To se týkalo nejen prvních sálových počítačů, ale zejména pozdějších řad, které byly vlastně pouze klony úspěšných modelů firem, jako např. IBM či DEC. Příkladem byla řada počítačů EC, odvozená od úspěšné série IBM/360, jejichž výroba byla v rámci RVHP dokonce rozdělena do tzv. sovětských satelitů (JESP neboli Jednotný systém elektronických počítačů). K nim, bohužel, patřilo i bývalé Československo, kde se z této řady vyráběly počítače EC-1021 a E-1033.

Je pochopitelné, že zcizován byl i software. Thomas Reed v knize V propasti aneb Tajná historie studené války (At the Abyss: An Insider's History of the Cold War, 2004) píše, že kvůli rozšíření sovětských krádeží softwaru byly Spojené státy v osmdesátých letech nuceny učinit řadu opatření. Spočívala např. v záměrně chybném zpracování programů, které byly předány sovětským agentům. Tyto chybné programy pak způsobovaly uživatelům v Sovětském svazu nemalé problémy (příkladem byla aplikace určená pro provozní kontrolu plynovodů, která způsobovala únik plynů a výbuchy, jež Američané zaznamenali na seismografech).





Komentáře