CC BY
81
ВЕСТН. МОСК. УН-ТА. СЕР. 7. ФИЛОСОФИЯ. 2009. № 1
ЛОГИКА
В.И. Левин, Б.В. Бирюков*
ЕЩЕ РАЗ ОБ ИСТОРИИ ОТКРЫТИЯ ЛОГИЧЕСКОГО
МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ**
Рассматривается история проблемы «логика и техника», как она была впервые поставлена в работах В.И. Шестакова (СССР), К. Шеннона (США) и А. Накашимы (Япония). Формулируются различные подходы к определению вклада этих ученых в создание теории релейно-контактных схем. Сопоставление содержания их работ (30—40-х гг. ХХ в.) приводит к выводу, что все они в равной мере заслуживают признания как первооткрыватели нового направления в науке.
Ключевые слова: история науки, теория релейно-контактных схем, научный приоритет, приложение логики к технике.
The subject of the article is the history of "logic and technics" problems, how it was for the first time brought up for discussion in the works of V. Shestakov (USSR), C. Shannon (USA), A. Nakashima (Japan). In the article there are expounded diverse ways of looking on contributions of these scientists to the relay and switching circuits theory. Comparing their works (1930—1940) lead to the conclusion: any of these scientists is equally worthy of acknowledgement as an inventor of new line of investigations.
Key words: history of science, relay and switching circuits theory, scientific priority, application of logic to technics.
В статьях о В.И. Шестакове1, принадлежащих перу авторов этих строк, уже освещались основные вопросы, связанные с первооткрывателями логической теории релейных схем2. Тем не менее имеется ряд аспектов проблемы, оставшихся вне внимания ее авторов, которые требуют дальнейшего изучения. Этому и посвящена данная статья.
1. Логика и техника
Известно, что в 1930-е гг. прошлого века произошло важное событие в истории науки и техники — была открыта возможность применения алгебры логики в изучении сложных технических
* Левин Виталий Ильич — доктор технических наук, профессор, действительный член Международной академии информатизации, зав. кафедрой научных технологий и зав. лабораторией Пензенской государственной технологической академии, 8(412)63-39-32-83.
Бирюков Борис Владимирович — доктор философских наук, профессор Московского государственного лингвистического ун-та, зав. Центром исследования чтения и информационной культуры (095)433-76-91.
** Работа выполнена при поддержке РФФИ (проект № 05-06-80-382).
устройств. Этим открытием мир был обязан прежде всего трем ученым: японцу А. Накашиме3 (к которому вскоре присоединился его соотечественник М. Ханзава), американцу К. Шеннону4 и русскому В.И. Шестакову5; перечисление следует в порядке появления первой публикации, так как только после этого можно говорить, что соответствующие открытия стали фактом научного развития. Значение этого события определяется рядом обстоятельств.
Первое обстоятельство — это прорыв на новой основе в область, до того для логики малозначительную, ведь со времен Аристотеля логика традиционно считалась прежде всего наукой о правильном мышлении. Математическая логика не отвергла этот взгляд, но обогатила его: с одной стороны, была создана (начиная с Дж. Буля) алгебра логики, т.е. теория, в которой логическое содержание передавалось средствами, близкими к обычной алгебре; с другой стороны, благодаря пионерским работам Г. Фреге возникли логические исчисления, строящиеся дедуктивно-аксиоматически. Но тема «логика и техника», разумеется, более молодая, нежели аристотелевская силлогистика, тоже не была новостью. Достаточно напомнить о «машине Луллия» (XIII в.), к которой идейно примыкала ars combinatoria Лейбница. А в XIX столетии Стенли Джевонс сконструировал известную «логическую машину», позволявшую — в рамках логики высказываний — получать все следствия из данных посылок, в которых фигурируют заданные переменные для предложений6. Кстати, машина Джевонса в конце XIX и в XX в. была воспроизведена (с некоторыми улучшениями) в России7. Заметим, впрочем, что и «аналитическая машина» Ч. Беббеджа в силу ее универсальности могла служить для целей «технической логики», на что обратила внимание «первая программистка», сотрудница Беббеджа — леди Лавлейс8. Но, конечно, все эти подходы к проблеме «логика и техника» не делали погоды в науке.
Ситуация изменилась после открытия, сделанного тремя упомянутыми учеными. Они положили начало исследовательскому направлению, испытавшему в XX столетии стремительное развитие.
Второе обстоятельство заключается в том, что обнаружилась не просто возможность машинного моделирования логических преобразований, но и способность последних служить решению задач собственно техники, в данном случае электротехники. Было установлено, что средства алгебры логики (булевой алгебры, исчисления высказываний) позволяют осуществлять такие преобразования логических выражений, которые в силу обнаруженного тремя названными учеными соответствия между структурой и процессами, протекающими в технических устройствах, с одной стороны, и логико-алгебраическими процедурами — с другой, открыли путь формализованного анализа и синтеза упомянутых устройств. В ка-38
честве изучаемых устройств указанные ученые рассматривали ре-лейно-контактные и обычные (бесконтактные) электрические схемы.
Суть третьего обстоятельства состоит в том, что данное открытие явилось теоретической основой для последующей разработки эффективных методов логического проектирования дискретных автоматических и вычислительных устройств и во многом определило становление и развитие всей автоматики и вычислительной техники после Второй мировой войны9. И это при том, что работы трех названных ученых сами по себе были посвящены достаточно узкому и уже неоднократно изучавшемуся вопросу — исследованию установившихся процессов в электрических схемах с реле (В.И. Шестаков, К. Шеннон, А. Накашима) и без них (В.И. Шеста-ков). Но предложенный ими новый метод исследования оказался особенно удобным для проектирования дискретных устройств автоматики и вычислительной техники и поэтому получил многочисленные и плодотворные продолжения. Этот метод позволил унифицировать и упрощать процесс подготовки будущих инженеров — специалистов по вычислительной технике и автоматическим системам.
Следует заметить, что от направления, инициированного Ше-стаковым, Шенноном и Накашимой, отличается другое направление применения логики в технике — теория конечных автоматов (называемая также теорией логических сетей). Она сложилась вместе со становлением электронно-вычислительной техники и за рубежом представлена, в частности таким выдающимся ученым-мыслителем, как Джон фон Нейман10. Особенность этой теории состоит в том, что она исходит не из существования известных технике релейных схем, а из задачи синтеза дискретных автоматических устройств — автоматов с конечной памятью, строящихся из функциональных логических элементов (начиная с операций конъюнкции, дизъюнкции и отрицания). Вехой здесь можно считать, если говорить об отечественной науке, выход переводного сборника «Автоматы»11. Впоследствии сложилась громадная проблематика синтеза и анализа автоматов, включавшая вопросы построения надежных автоматов из ненадежных компонентов и такое ответвление этого направления, как теория формальных нервных сетей. Все это вошло как часть того, что ныне называется «искусственным интеллектом»12.
2. Вопросы приоритета
Хотя со времен открытия применимости логических методов для изучения технических устройств прошло свыше 60 лет, до сих пор не прекращаются споры о приоритете тех, кто в нем участвовал.
Большинство исследователей считают единоличным первооткрывателем К. Шеннона — точка зрения, характерная для Запада. Меньшинство же полагает, что пальма первенства должна быть поделена поровну между двумя учеными — К. Шенноном и В.И. Шестаковым или принадлежать всем трем ученым — А. На-кашиме, К. Шеннону и В.И. Шестакову. Из числа отечественных ученых последнюю позицию занимают М.А. Гаврилов и В.Н. Ро-гинский, причем суждение Михаила Александровича вряд ли можно считать объективным в силу острой коллизии между ним и Виктором Ивановичем Шестаковым, о которой здесь мы не будем рассказывать.
Заметим, что С.А. Яновская, которая тесно сотрудничала с В.И. Гливенко, научным руководителем Шестакова, и, судя по всему, была свидетелем того, как он создавал свою теорию13, считала, что пальму первенства здесь надо отдать В.И. Шестакову
Однако для решения вопроса о приоритете можно использовать разные критерии, а они дают различные ответы на вопрос. Рассмотрим проблему, стараясь учесть все возможные способы оценки.
Начнем с простейшего критерия, который основывается на сравнении дат первой публикации по теме. В этом случае вопрос о приоритете решается очень просто. А. Накашима опубликовал первую статью по применению логических методов для изучения технических устройств в 1936 г., К. Шеннон — в 1938 г., а В.И. Шестаков — в 1941 г. Таким образом, согласно такому критерию, как дата публикации, приоритет в открытии должен быть отдан А. Накашиме, в то время как К. Шеннону и В.И. Шестакову остаются второе и третье места. Если же учитывать наравне с журнальными публикациями также и защиту диссертаций, то поскольку В.И. Шестаков защитил кандидатскую диссертацию в 1938 г., он разделит второе и третье места с К. Шенноном, однако приоритет по-прежнему останется за А. Накашимой.
Рассмотрим теперь критерий, основанный на сравнении интервалов времени, относящихся к первопубликациям сравниваемых ученых по данной теме. В этом случае вопрос о приоритете решается путем сопоставления указанных интервалов методами сравнения интервальных чисел, выражающих даты публикаций. А. Накашима опубликовал свою серию статей по применению логики к техническим устройствам в 1936 г. (март) и 1938 г. (декабрь), К. Шеннон — в 1938 г. (май), а В.И. Шестаков — в 1941 г. Сравнение интервальных чисел приводит к заключению, что приоритет должны либо разделить Накашима и Шеннон, либо его следует отдать Накашиме, а Шеннон и Шестаков делят второе и третье места14. Положение меняется, если наряду с публикациями учитывать представление и защиту диссертаций. Диссертационное исследование Шестакова 40
было завершено в январе 1938 г., а защита состоялась в сентябре того же года15. Тогда Шестаков и Шеннон делят второе место, первенство же остается за Накашимой.
Все описанные критерии достаточно формальны и не учитывают, с одной стороны, историю соответствующего открытия, и с другой — его содержание. Теперь, когда в нашем распоряжении имеется архив В.И. Шестакова, мы можем установить, на чем основывалось убеждение С.А. Яновской в приоритете Виктора Ивановича. В статье, указанной в примечании 1 настоящей работы, рассказывается, как русский ученый шел к своему открытию. Здесь вступает в дело еще один критерий приоритета: документально зафиксированные факты, касающиеся того, как двигалась мысль Шестакова, когда он разрабатывал интересовавшую его тему. Не повторяя сказанное там, сошлемся лишь на отзыв В.И. Гливенко — научного руководителя Виктора Ивановича о работе своего ученика в первом полугодии 1935/36 учебного года. Виталий Иванович пишет, что его аспирантом «разработан до конца математический аппарат для аналитического выражения схем двухполюсников в предельном случае бесконечно малых и бесконечно больших сопротивлений», а также «найдена математическая формулировка задачи об упрощении схем двухполюсников. Ближайшей очередной работой является решение этой последней задачи»16. В это же время — осенью 1935 г. — В.И. пишет статью о «числовой интерпретации алгебры Буля» (потерянную Гливенко и восстановленную Шестаковым в 1936 г.).
Конечно, мы не располагаем сведениями о том, когда и как Накашима и Шеннон пришли к своим результатам. С большей или меньшей уверенностью мы можем утверждать только то, что Ше-стаков, пришедший к своим идеям в 1935—1936 гг., опередил Шеннона: он работал в США, где существовала традиция публикации результатов сразу после их получения. О Накашиме и его пути в науку документальных данных у нас нет.
Наконец, рассмотрим критерий, учитывающий содержание первопубликаций с точки зрения их продвинутости, новизны и т.д. Сравним сначала публикации А. Накашимы и К. Шеннона. К сожалению, публикации А. Накашимы, за исключением двух упомянутых, нам недоступны. Однако имеется свидетельство В.Н. Ро-гинского17, работавшего с этими публикациями еще в 1930-е гг.18, что по рассматривавшимся задачам, методам их решения и используемым идеям все они были аналогичны основополагающей публикации К. Шеннона. Такой же точки зрения придерживаются и другие специалисты, работающие в области теории релейно-кон-тактных схем и дискретной математики, например М.А. Гаврилов и О.Б. Лупанов, которые не выделяют ни одного из двух ученых по продвинутости результатов19. Таким образом, работы А. Накашимы и К. Шеннона должны быть признаны равноценными.
Такой взгляд не означает, что исследования трех авторов не различались в своих подходах: уже сравнение публикации Шеннона 1938 г. и Шестакова 1941 г. говорит о том, что созданная ими по сути дела одна и та же теория в их изложении во многих деталях (касающихся и поднимаемых ими тем и рассматривавшихся примеров) оказывалась различной. Однако в случае Шестакова имеется одно существенное отличие.
Дело в том, что исследование В.И. Шестакова было нацелено на разработку логических методов, пригодных для рассмотрения не только дискретных, но и электрических схем непрерывного типа (схемы без реле). А. Накашима и К. Шеннон изучали только дискретные схемы (схемы с реле). Это означает, что содержание работы В.И. Шестакова по своему замыслу было шире работ А. На-кашимы и К. Шеннона. Поэтому хотя работа В.И. Шестакова и была опубликована позже работ А. Накашимы и К. Шеннона, учитывая ее вклад в логические методы изучения электрических схем в целом (т.е. как релейно-контактных, так и бесконтактных), мы приходим к заключению, что честь рассматриваемого нами открытия следует разделить поровну между всеми тремя учеными.
3. Сущность результатов
Изложение данного вопроса мы начнем с рассмотрения работы К. Шеннона 1938 г. В научной литературе Запада практически общепризнан взгляд, что в этой работе К. Шеннон впервые точно, определенно и подробно разработал методы построения логико-алгебраических моделей релейно-контактных схем. Элементами таких схем являются контакты реле, которые могут находиться только в одном из двух состояний — замкнутом или разомкнутом. Вся схема, в которой выделены входной и выходной полюсы (двухполюсник), в соответствии с имеющейся комбинацией состояний контактов всех реле также может находиться только в одном из двух указанных состояний. Шеннон показал, что функция, выражающая состояние схемы через состояния контактов ее реле (функция проводимости схемы), есть булева функция. При этом существует взаимно однозначное соответствие между релейно-контактными схемами и их булевыми функциями проводимости. В частности, элементарным схемам — последовательному и параллельному соединению контактов реле — соответствуют операции конъюнкции и дизъюнкции. Эквивалентному преобразованию любой логической функции, выполненному по законам булевой алгебры, отвечает эквивалентное преобразование структуры релейно-контактной схемы, описываемой этой функцией. Таким образом, анализ, преобразование и синтез схемы данного вида сводится к анализу, преобразованию и синтезу соответствующей логической функции
проводимости. Это сведен ие действий над схемами к действиям над их логическими образами имело решающее значение для формализации проектирования релейно-контактных схем (а впоследствии и всех дискретных схем автоматики и вычислительной техники). Особую эффективность процессу проектирования придавало то, что в используемой булевой алгебре имеются законы, позволяющие производить эквивалентное преобразование логических выражений с целью их упрощения либо приведения к той или иной нормальной форме.
Цикл работ А. Накашимы, начавшийся его публикацией 1936 г., как уже говорилось, по рассматриваемым задачам, методам их решения и используемым идеям был аналогичен работе К. Шеннона. В публикациях Накашимы, как и Шеннона, речь идет о моделировании релейно-контактных схем с помощью булевой алгебры и использовании взаимно однозначного соответствия между релейно-контактными схемами и их логическими функциями, что позволяет заменять действия со схемами (анализ, преобразование, синтез) соответствующими преобразованиями их булевых «представителей».
Работы В.И. Шестакова 1938 г. (диссертация) и 1941 г. (первая публикация) существенно отличаются от работ К. Шеннона и А. Накашимы. В них была впервые ясно сформулирована и подробно изложена логико-алгебраическая модель обычных, т.е. бесконтактных, электрических схем — двухполюсников с континуальным множеством значений сопротивления (проводимости). Элементами таких схем служат любые элементарные двухполюсники — резисторы, индуктивности, конденсаторы, также имеющие континуум значений сопротивления (проводимости). Схема в целом представляет собой произвольную суперпозицию параллельных и последовательных соединений элементов. Шестаков показал, что функция, выражающая сопротивление любой схемы через сопротивления ее элементов (функция сопротивления или проводимости схемы), есть всегда некоторая логическая функция в специально сконструированной им континуальной алгебре логики электрических схем. При этом, как и в модели релейно-контактных схем Шеннона — Накашимы, в алгебре логики схем Шестакова существует взаимно однозначное соответствие между электрическими схемами и их логическими функциями. В частности, элементарным схемам — последовательному и параллельному соединению элементов, по Шестакову, соответствуют логическая конъюнкция и дизъюнкция (сложение сопротивлений и сложение проводимостей). В континуальной алгебре логики электрических схем Шестакова выполняются некоторые (но далеко не все) законы булевой алгебры, использованной Шенноном и Накашимой для моделирования релейно-контактных схем.
Эквивалентному преобразованию любой континуальной логической функции, выполненному по законам алгебры логики схем Шестакова, соответствует эквивалентное преобразование структуры электрической схемы, описываемой этой функцией. Таким образом, как и в случае релейно-контактных схем, анализ, преобразование и синтез обычной электрической схемы сводится к анализу, преобразованию и синтезу логической функции сопротивления (проводимости), описывающей эту схему. Однако эта функция — континуальная, она сложнее булевой логической функции, описывающей релейно-контактную схему, что проявляется в невыполнении в континуальной алгебре логики электрических схем Шестакова некоторых законов булевой алгебры логики. В результате сведение действий над обычными электрическими схемами к соответствующим действиям над их логическими функциями сопротивления (проводимости) может оказаться на практике менее эффективным, чем аналогичное сведение в случае релейно-кон-тактных схем. Эта ограниченность континуального логико-алгебраического моделирования непрерывных электрических схем по сравнению с булевым логико-алгебраическим моделированием релейно-контактных схем является естественной платой за большую общность моделируемых непрерывных схем относительно дискретных.
Кроме того, имеется еще одно существенное различие между континуальной логико-алгебраической моделью электрических двухполюсников, создать которую стремился В.И. Шестаков, и дискретной булевой логико-алгебраической моделью релейно-кон-тактных схем К. Шеннона и А. Накашимы. Именно сконструированные Шестаковым логические операции не были элементарными (каковыми являются логические операции булевой алгебры), а выражались ранее известными формулами через операции алгебры вещественных чисел — сложение и умножение (сложение сопротивлений при последовательном соединении элементов и сложение проводимостей, т.е. суперпозиция сложения и умножения сопротивлений при параллельном соединении). Все это явилось одной из причин значительно меньшей распространенности логических методов в теории непрерывных электрических схем.
Следует, однако, заметить, что работа Шестакова с самого начала предусматривала и «дискретный» случай — это ясно видно из приведенного выше отзыва В.И. Гливенко, где говорится о «бесконечно малых» и «бесконечно больших» сопротивлениях. Заметим, что это заключение научного руководителя о работе своего аспиранта в первое, осеннее, полугодие 1935/36 учебного года.
4. Область действия открытия
Когда говорят об открытии, совершенном А. Накашимой, В.И. Шестаковым, К. Шенноном, нередко имеют в виду логико-алгебраические модели как релейно-контактных, так и «обычных», возможно, бесконтактных электрических схем. Однако названные ученые решали более конкретную и узкую задачу. Именно К. Шеннон и А. Накашима разрабатывали логико-алгебраическую модель релейно-контактных схем, реальное содержание которой — установление с помощью операций алгебры логики зависимости двоичного состояния схемы от двоичных состояний контактов ее реле в один и тот же произвольный момент. Аналогично В.И. Ше-стаков разрабатывал логико-алгебраическую модель обычных, т.е. бесконтактных, электрических схем, реальное содержание которой — установление с помощью разрабатываемой им «континуальной» алгебры логики зависимости континуально-значного состояния схемы от континуально-значных состояний ее элементов в один и тот же произвольный момент.
В исследовании Шестакова постановка задачи Накашимой и Шенноном была поначалу частным случаем. Ее самостоятельное значение, важное для логики, было осознано им лишь в последующие годы под влиянием математических логиков, оставивших в стороне его первоначальный «континуальный» подход. Чтобы убедиться в этом, достаточно раскрыть статью С.А. Яновской «Математическая логика и основания математики» 1959 г.20 Идеи В.И. Шестакова служили источником развития алгебро-логического аппарата, в частности решения задач логического моделирования так называемых мостиковых контактных схем, минимизации представления функций алгебры логики, в частности их представления без «бесповторных суппозиций». Мы позволим себе привести отрывок из статьи Яновской, показывающей, как задачи теории ре-лейно-контактных схем стимулировали развитие алгебры логики.
Говоря о трудностях, возникающих при изучении мостиковых контактных схем, которые были осознаны отечественными логиками в 1951 г., она писала, что отправной точкой их обсуждения «послужило высказанное на семинаре по математической логике в МГУ им. М.В. Ломоносова замечание П.С. Новикова об отсутствии математического доказательства того факта, подсказанного многолетним опытом и неоднократно высказывавшегося В.И. Ше-стаковым в его докладах, что уже для простейшей мостиковой схемы соответствующую ей функцию M (a, b, c, d, e) = ad v ace v bcd v be нельзя так представить через функцию от двух аргументов, чтобы в выражении, служившем ее представлением, ни одна из букв не встречалась более одного раза21. Невозможность такого представ-
ления, названного А.В. Кузнецовым бесповторной суперпозицией, вскоре была доказана последним22.
Следует подчеркнуть, что ученые, об исследованиях которых идет речь, строили логико-алгебраические модели статики работы релейно-контактных схем (Накашима, Шестаков, Шеннон), а также статики работы обычных (бесконтактных) электрических схем (Шестаков). Что же касается динамики их работы, являющейся важнейшей составной частью теории и моделирования таких схем, то упомянутые исследователи ею не занимались. По-видимому, они считали математическое моделирование динамики работы релейно-контактных (как и обычных электрических) схем излишним, не осознавая, что речь в их работах идет лишь о схемной статике. На деле же логическое моделирование динамики указанных схем, практически столь же важное, как и логическое моделирование их статики, представляет собой другую, значительно более сложную задачу, которая требует для решения иных подходов и иного математического аппарата. Поэтому неудивительно, что лишь в 1971 г. одним из авторов этой статьи была предложена логико-алгебраическая модель динамики работы схем, построенная на базе алгебры так называемой непрерывной (бесконечно-значной) логики23. Эта модель описывает динамику работы любых дискретных схем (в частности, релейно-контактных), статика которых описывается булевой логико-алгебраической моделью. Непрерывно-логическая модель динамики дискретных схем описана в работах одного из авторов этой статьи, основные результаты которых подытожены в двух монографиях24.
5. Признание и непризнание
Как уже указывалось, при учете как времени публикации, так и ее содержания приоритет открытия логических методов изучения произвольных электрических схем должен быть разделен между тремя учеными. Однако получилось так, что признание, прежде всего на Западе, получила только работа Шеннона. Что же касается Накашимы и Шестакова, то их исследованиям с самого начала придавалось гораздо меньшее значение. Почему это произошло?
Нетрудно ответить на поставленный вопрос в отношении А. На-кашимы. Этот безусловно выдающийся ученый, который в период работы над логикой релейно-контактных схем был, как и Шеннон, совершенно неизвестен в мире, имел несчастье родиться в Японии, которая в то время была милитаристской страной и совместно с фашистской Германией противостояла всему западному миру, готовя Вторую мировую войну. К тому же в то время Япония, как и Германия, засекречивала исследования, которые имели или могли иметь какое-либо отношение к военному делу, делая их тем самым
недоступными мировому научному сообществу. А исследования Накашимы, безусловно, относились к таковым25. Так что несчастье Накашимы заключалось в том, что он родился не в той стране и не в то время. И если бы в этот период он жил и работал, например, в США, спор о приоритете открытия логической модели релейно-контактных схем мог разрешиться совершенно иначе26.
Несчастье В.И. Шестакова заключалось совершенно в другом. Согласно имеющимся данным27, еще в 1934—1935 гг., т.е. за один-два года до первой публикации Накашимы и за три-четыре года да публикации Шеннона, Шестаков сформулировал основные положения теории релейно-контактных схем. Однако он не опубликовал немедленно своих результатов. По-видимому, он считал свою работу незавершенной, да и публикация в СССР была делом непростым: как и в Японии, все новое в технике должно было проходить цензуру. Кроме того, вскоре после высказанной им идеи Шестаков по не вполне понятной причине загорелся мыслью перенести ее на произвольные электрические схемы с континуальным множеством значений сопротивлений. Однако в процессе реализации этого замысла, завершившейся защитой его диссертации в 1938 г., появились статьи А. Накашимы и К. Шеннона. Хотя дискретный случай предусматривался его теорией, его установка на создание логико-алгебраической модели электрических схем общего вида с континуальным множеством значений сопротивления не вызвала большого интереса. Причина этого очевидна: кибернетикам эта модель была не нужна, поскольку развитие автоматики и вычислительной техники пошло по пути создания дискретных устройств, а электротехникам она была не нужна потому, что для расчета электрических схем общего вида уже существовали хорошо разработанные методы исследования, основанные на уравнениях Кирхгофа, в рамках которых уже сложились устойчивые научные школы, писались книги, защищались диссертации и т.д.28
Непризнание преследовало В.И. Шестакова не только на мировом, но и на отечественном уровне, хотя причины здесь были иные, не связанные со сложившимися направлениями развития техники или методами исследования электрических схем. Это была обычная зависть эпигонов по отношению к крупному ученому, вызванная тем, что открытие совершил он, а не они. Фактически его имя упоминали лишь немногие знавшие его лично люди.
6. Что нужно ученому
И все же признание, даже международное, не главное в жизни ученых, которые работают, как известно, не для получения признания, а по более серьезному поводу: они изучают природу
В связи с этим существует даже высказывание, что радость открытия, которую ученый получает в награду за свою работу, — это такая радость, по сравнению с которой теряет всякое значение официальное признание или непризнание. Поэтому в рассказанной истории все-таки важно понять, испытали ли в конце концов радость ее участники, совершив свое открытие.
Радость открытия, думается, испытал А. Накашима, когда впервые (а было это в 1934—1935 гг.) обнаружил, что работу релейно-контактных схем можно описывать с помощью алгебры логики. До него никто этого не делал, никаких публикаций на эту тему не было, так что свои результаты ему было не с чем сверять. Поэтому его ощущения от того, что логика, придуманная в Древней Греции для описания человеческих рассуждений и к 30-м гг. XX в. принявшая форму самостоятельной, хорошо разработанной математической дисциплины, оказалась пригодной и для описания работы обычных для любого электроинженера схем, содержащих реле, были, наверное, близки к шоку. Когда К.Шеннон выполнял свое исследование по теории релейно-контактных схем, уже была опубликована первая статья А. Накашимы. Однако Шеннон об этом, судя по всему, не знал29. Поэтому радость и удовлетворение, которые он испытал от своего открытия, были, вероятно, не меньше, чем те, которые за два года до него испытал А. Накашима. Вдобавок открытие Шеннона и другие его результаты очень скоро получили всемирное признание, а сам он был одарен многочисленными знаками внимания, так что его удовлетворение от работы было полным. Впрочем, судя по спокойствию, с которым Шеннон принимал эти знаки внимания и признательности, он принадлежал к тому не часто встречающемуся типу ученых, которые оценивают свой труд вполне самостоятельно, независимо и по своим собственным критериям. Поэтому его поведение даже в случае непризнания сделанного им открытия обществом вряд ли сколько-нибудь серьезно изменилось бы.
В.И. Шестаков, судя по некоторым признакам, принадлежал к другому, более распространенному типу ученых, для которых признание общества существенно влияет на радость, получаемую от своего открытия. Однако он был слишком самостоятельной личностью, что вовлекало его в конфликты, которые вредили ему и способствовали умалению его результатов отечественным научным сообществом. На физфаке МГУ его совершенно не ценили; инженеры встречали его результаты с раздражением. Его поддерживали только математические логики.
В.И. Шестаков не опубликовал свой вариант логической модели релейно-контактных схем сразу после завершения его создания, т.е. в 1935 г., когда еще не увидели свет результаты А. Накашимы 48
и К. Шеннона. После этого, выбрав в качестве основного направления исследований распространение логико-алгебраической модели релейно-контактных, т.е. дискретных, схем на общие электрические схемы с континуальным множеством значений сопротивления, он, видимо, предполагал, что именно на этом пути ему удастся добиться наибольших достижений. Но на деле все обернулось иначе. Когда В.И. Шестаков познакомился с работами А. Накашимы и К. Шеннона (это произошло, скорее всего, уже после войны), он, вероятно, понял, что наибольшего продвижения и успеха можно добиться, изучая дискретные (в том числе релейно-контактные) схемы и процессы. И последующие его публикации были посвящены преимущественно этой тематике. Однако к этому времени «поезд ушел» в том смысле, что в западной науке общепринятым первооткрывателем логико-алгебраического моделирования ре-лейно-контактных схем и вообще схем дискретного действия был признан Шеннон.
Содержание архива Шестакова, который теперь стал доступен историко-научному исследованию, показывает, что он вполне осознавал значение своих работ и поэтому больно переживал их недооценку отечественными коллегами — технарями и физиками, среди которых он работал в МГУ, а также игнорирование его имени зарубежными специалистами по дискретной математике и кибернетике. Поэтому неудивительно, что, как и А.Н. Колмогоров, он поначалу мог настороженно отнестись к новой научной области — комплексу идей и теорий, имеющих отношение к процессам управления и переработки информации в сложных («больших») системах. Со слов Э. Кольмана, В.А. Бажанов утверждает, будто «Шестаков весьма резко стал опровергать кибернетику как "лженауку". Он повторял в ее адрес измышления невинных по части точных наук наших мудролюбов. Как известный мольеровский герой, не знавший, что он говорит прозой, Шестаков не знал, что он сам и есть кибернетик»30. Однако в архиве В.И. Шестакова не обнаружено никаких следов его негативного отношения к этому научному направлению.
ПРИМЕЧАНИЯ
1 См.: Бирюков Б.В., Верстин И.С., Левин В.И. Жизненный и научный путь В.И. Шестакова — создателя логической теории релейно-контактных схем // Логические исследования. Вып. 13. М., 2006; Левин В.И. История открытия логического моделирования технических устройств // Вестн. Тамбов. гос. ун-та. Сер. Естественные и технические науки. 2004. Т. 9. Вып. 4. С. 458— 463.
2 Там же.
4 ВМУ, философия, № 1
49
3 Nakashima A. Theory of relay circuits composition // Nippon Electr. Commun. Eng. 1936. N 3; Nakashima A, Hanzawa M. Theory of equivalent transformation of simple partial paths of relay circuits // Nippon Electr. Commun. Eng. 1938. N 9.
4 Shannon C. Symbolic analysis of relay and switching circuits // Trans. of the Amer. Institute of Electr. Eng. 1938. Vol. 57 (русский перевод: Шеннон К. Символический анализ релейных и переключательных схем // Шеннон К. Работы по теории информации и кибернетике / Пер. с англ.; Под ред. Р.Л. Добрушина, О.Б. Лупанова. М., 1963).
5 См.: Шестаков В.И. Алгебра двухполюсных схем, построенных исключительно из двухполюсников (алгебра А-схем) // Автоматика и телемеханика. 1941. № 2; Он же. Некоторые математические методы конструирования и упрощения двухполюсных электрических схем класса А: Дис. ... канд. физ.-мат. наук. М., 1938.
6 См.: Бирюков Б.В., Тростников В.Н. Жар холодных чисел и пафос бесстрастной логики: формализация мышления от античных времен до эпохи кибернетики. М., 2004 (гл. 2: Механизация рассуждения: От «Великого искусства» Р. Луллия к логическим машинам XIX — начала XX века).
7 См.: Поваров Т.Н., Петров А.Е. Русские логические машины // Кибернетика и логика: математико-логические аспекты становления идей кибернетики и развития математической логики. М., 1978.
8 См.: Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. Августа Ада Лавлейс и возникновение программирования // Кибернетика и логика: математико-логические аспекты становления идей кибернетики и развития математической логики. М., 1978.
9 Литература, посвященная этому вопросу, огромна. Приведем лишь некоторые источники: Гаврилов М.А. Теория релейно-контактных схем. М.; Л., 1950; Синтез электронных вычислительных и управляющих схем / Пер. с англ.; Под ред. В.И. Шестакова. М., 1954; Рогинский В.Н. Элементы структурного синтеза релейных схем управления. М., 1959; Колдуэлл С. Логический синтез релейных устройств / Пер. с англ.; Под ред. М.А. Гаврилова. М., 1962; Мои-сил Г. Алгебраическая теория дискретных автоматических устройств / Пер. с румын. М., 1963; Айзерман М.А., Гусев Л.А., Розоноэр Л.И. и др. Логика. Автоматы. Алгоритмы. М., 1963; Рогинский В.Н. Построение релейных схем управления. М.; Л., 1964; Он же. Основы дискретной автоматики. М., 1975; Поспелов Д.А Логические методы анализа и синтеза схем. М., 1964; Миллер Р. Теория переключательных схем / Пер. с англ.; Под ред. П.П. Пархоменко. М., 1970; Гаврилов М.А., Девятков В.В., Пупырев Е.И. Логическое проектирование дискретных автоматов. М., 1977; Фридман А., Менон П. Теория и проектирование переключательных схем / Пер. с англ.; Под ред. В.А. Тафта. М., 1978; Киносита К., Асада К, Карацу О. Логическое проектирование СБИС / Пер. с яп.; Под ред. Д.А. Поспелова. М., 1988; и др.
10 Ряд его основополагающих работ в данной области существует в русском переводе: Нейман Дж. фон. Общая и логическая теория автоматов // Тьюринг А. Может ли машина мыслить? / Под ред. и с предисл. С.А. Яновской. М., 1960; Он же. Теория самовоспроизводящихся автоматов. Закончено и отредактировано А. Бёрксом / Пер. с англ. М., 1971.
11 Автоматы: Сб. статей / Под ред. К.Э. Шеннона, Дж. Маккарти; Пер. с англ. М., 1956 (англ. оригинал вышел в том же году). Из отечественных трудов
назовем: Кобринский Н., Трахтенброт Б.А. Введение в теорию конечных автоматов. М., 1962; Глушков В.М. Синтез цифровых автоматов. М., 1962 (эта книга вышла в серии «Основания математики и математическая логика»); из более поздней литературы укажем: Закревский А.Д. Алгоритмы синтеза дискретных автоматов. М., 1971.
12 Хорошее представление о современных работах по ИИ, если не во всем их объеме, то в той их части, которая касается наиболее интересного с нашей точки зрения направления исследований, дает книга: Финн В.К. Интеллектуальные системы и общество. М., 2001.
13 См.: Яновская С.А. Основания математики и математическая логика // Математика в СССР за тридцать лет. 1917—1947. М., 1947. Т. II. С. 41.
14 Эти решения получаются так (см.: Левин В.И. Дискретная оптимизация в условиях интервальной неопределенности // Автоматика и телемеханика. 1992. № 7; Он же. Интервальные методы оптимизации систем в условиях неопределенности. Пенза, 1999). Сравниваются интервальные числа а = [(март) 1936, (декабрь) 1938] (Накашима), Ь = [(май) 1936, (май) 1938] (Шеннон), c = [(февраль) 1941, (февраль) 1941] (Шестаков). Согласно теории, числа а и Ь несравнимы, т.е. ни одно из них не является ни большим ни меньшим другого. Поэтому с практической точки зрения их разумно считать равными. Число же c сравнимо как с а так и с Ь и находится с ними в отношениях c > а, c > Ь. Таким образом, здесь приоритет в открытии должен быть отдан в равной мере А. Накашиме и К. Шеннону, а В.И. Шестаков должен занять второе место. Впрочем, если сводить сравнение интервалов к сравнению их центров, возможность чего математически обоснована В.И. Левиным, то мы получим а < Ь < c, т.е. приоритет открытия опять же у А. Накашимы, а второе и третье места занимают К. Шеннон и В.И. Шестаков.
15 В этом случае вместо «интервального числа» [(февраль) 1941, (февраль) 1941] мы получили число [(январь) 1938, (сентябрь) 1938] и приходим к заключению, что c = Ь.
16 Отзыв В.И. Гливенко от 6 января 1936 г. о работе В.И. Шестакова за первое полугодие 1935/36 г. (Архив В.И. Шестакова. Раздел «Учебные дела»).
17 Частное сообщение В.И. Левину
18 Сведения об этих публикациях приведены в книгах В.Н. Рогинского, указанных в примечании 9, без их точного библиографического описания, с указанием лишь фамилии автора и интервала времени, в течение которого они публиковались. Это обстоятельство позволяет предположить, что В.Н. Рогинский работал не с самими журнальными публикациями, а с их вариантами — препринтами, научными отчетами и т.д., добытыми, возможно, неофициальным путем. Если это так, то свидетельство Рогинского о содержании и продвинутости работ Накашимы достаточно весомо. Более вероятно, однако, что неполнота данных объясняется тем, что Рогинский пользовался вторичными источниками, где отсутствовал общепринятый у нас стандарт оформления библиографии.
19 См. работы М.А. Гаврилова, данные о которых приведены в примеч. 9.
20 См.: Яновская С.А. Математическая логика и основания математики // Математика в СССР за сорок лет. 1917—1957. Т. I: Обзорные статьи. М., 1959.
21 В приведенной формуле малые латинские буквы означают контакты (и если одна и та же буква входит в формулу несколько раз, это означает, что она управляется одним и тем же реле). «Умножение» (конъюнкция) букв означает последовательное соединение контактов, знак дизъюнкции (V) — параллельное соединение участков контактной схемы. Трудное для словесного выражения понятие мостиковой схемы было Яновской элегантно объяснено путем «отрицательного» определения (в подстрочном примечании): это схемы, которые не получаются из тривиальных (т.е. содержащих единственный контакт, а в логической записи — единственную букву) «путем лишь одних параллельных и последовательных соединений, адекватно отображаемых операциями дизъюнкции и конъюнкции» (Яновская С.А. Указ. соч. Т I. С. 109).
22 Там же.
23 См.: Левин В.И. Анализ надежности асинхронных устройств // Пути повышения надежности АСУ: Тезисы докладов Первого республиканского семинара. Ч. 1. Киев, 1971.
24 См.: Левин В.И. Введение в динамическую теорию конечных автоматов. Рига, 1975; Он же. Теория динамических автоматов. Пенза, 1995.
25 Именно засекречиванием вызвана, на наш взгляд, скудность журнальных публикаций работ Накашимы.
26 По нашему мнению, уже первой статьи Накашимы 1936 г., будь она опубликована в США, было бы достаточно для всеобщего признания его, а не Шеннона, первооткрывателем логической модели релейно-контактных схем. Более того, в этом случае статья Шеннона 1938 г. вряд ли была бы написана.
27 См.: Бирюков Б.В., Верстин И.С., Левин В.И. Жизненный и научный путь В.И. Шестакова — создателя логической теории релейно-контактных схем.
28 Иногда высказывается мнение, что отсутствие международного признания заслуг В.И. Шестакова вызвано «периферийным положением русскоязычных изданий» и «невозможностью широкого "паблисити" идеи ученого» (Бажанов В.А. Очерки социальной истории логики в России. Ульяновск; Симбирск, 2002. С. 80). Это верно лишь отчасти. Конечно, его диссертация была недоступна для западных исследователей, да и публикация Шестако-ва 1941 г., наверное, тоже: наступила война. Но за рубежом хорошо знали статью С.А. Яновской в сб. «Математика в СССР за тридцать лет», где было изложено главное в его открытии. Но имя советского ученого на Западе предпочитали не замечать, хотя две трети последующих работ В.И. Шеста-кова увидели свет в русских изданиях, переводившихся на английский либо немецкий язык. «Холодная война» делала свое дело!
29 К. Шеннон по характеру своего дарования был типичным первооткрывателем и всегда брался лишь за те задачи, которые, по его данным, до него никто не решал, касалось ли это теории релейно-контактных схем, теории информации или других областей знания.
30 Бажанов В.А. Указ. соч. С. 80.
