История ракетно-ядерной гонки США и СССР - Евгений Вадимович Буянов
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Вклад математических наук
Внешне незаметную, но очень кропотливую и необычайно сложную работу для «оборонки» вели математики институтов РАН и математики крупнейших высших учебных заведений (МГУ, ЛГУ, ЛПИ и др.), мобилизованные для решения научно-технических задач. Кроме институтов РАН на базе математических кафедр крупных ВУЗов и ВТУЗов образовались целые физико-математические научные школы во главе с крупнейшими учёными-математиками, механиками, физиками, химиками, работавшими в области прикладной математики, механики, систем управления, физики, химии и других наук. Они разрабатывали мощные методы расчётов для решения практических задач шифрования и кодирования информации, систем управления ракет, самолётов и кораблей (составление, анализ и расчёт режимов движения и управления), задач баллистики, задач прикладной механики (например, были решены задачи расчёта опасных автоколебаний флаттера крыла, «шимми» колебаний шасси самолёта, задачи колебаний баков и трубопроводов ракет, задачи колебаний кораблей для снижения их шумности, – прежде всего, для подводных лодок), задачи расчёта активных зон ядерных реакторов – тепловые расчёты, физические расчёты процессов взаимодействия элементарных частиц, многочисленные аэро– и гидро– и газодинамические расчёты, расчёты электромагнитных полей в электрических системах, расчёты для систем навигации, для систем ПВО и ПРО, обеспечение различных АСУ для управления предприятиями и воинскими частями и т. п. Академик-математик Мстислав Келдыш был президентом академии наук СССР и живым воплощением роли «математика» в развитии современных технических систем, которые без мощного математического обеспечения разработок никогда бы не смогли быть реализованы.
Высокая «математизация» каждой науки и закладка её законов в вычислительные процессы для обеспечения и оптимизации технических решений, говорят о зрелости каждой такой науки, и об её возможностях направленно решать возникающие задачи современными эффективными методами, а не «на ощупь методом проб и ошибок», – т. е. путём многочисленных дорогостоящих экспериментов. Без математической оптимизации конструкций и процессов, они становятся или неэффективными, или неработоспособными. Ракета или самолёт, слишком утяжелённые для увеличения их прочности, если и взлетят, то с очень плохими ТТХ. Поэтому ракеты рассчитывают на прочность обычно с «запасом» прочности менее единицы и снижают вес конструкции «на всём».
Математические методы позволяют моделировать сложные процессы в технических системах ещё до создания этих систем и проведения на них экспериментов. Конечно, математические методы не могут полностью заменить методы экспериментальные, но они позволяют существенно уменьшить затраты на эксперименты, позволяют правильно ставить эксперименты и извлекать из экспериментов информацию для расчётов. Т. е. на основе поставленных экспериментов создавать алгоритмы для расчётов и моделировать физические процессы в технических системах. Эксперименты остаются источником исходной информации для проведения расчётов (для задания параметров, – например, свойств материалов и сред), но при хорошем математическом обеспечении разработок их экспериментальное обеспечение удаётся существенно уточнить и упростить ещё до создания технической системы и её испытаний. Во многих случаях математически удаётся моделировать на основе результатов более простых экспериментов и такие процессы, для которых постановка экспериментов просто невозможна.
В результате проведённых работ для решения физических задач окрепли новые направления развития математики, которые оформились в связанные между собой отдельные физико-математические науки: математическая физика, теория колебаний, возмущений и устойчивости динамических систем и систем автоматического управления, механика различных сплошных сред (твёрдых, упруго-пластических, жидких, газообразных, электромагнитных полей, излучений и т. п.), линейное и нелинейное программирование, аналитическая динамика, теория автоматического управления и др. Сейчас пакеты специальных математических программ широко используются для выпуска различной технической документации, для анализа различных моделей технических систем в процессе их проектирования. Чертёжные кульманы ушли в прошлое, уступив место терминалам и сетям из различной современной вычислительной техники, объединяющей персональные компьютеры и мощные вычислительные серверы с комплексами периферийного оборудования (рабочими станциями, принтерами, плоттерами и т. д.).
Кратко о развитии вычислительной техники в ходе РЯГ
Развитие современных систем расчёта, конструирования, систем исследования и испытания, систем управления не могло вестись эффективно без развития информационных машин и систем, – без развития вычислительной техники.
Эти машины служили для самой разной обработки информации. Вычислительная машина должна была принимать определённую исходную информацию и выдавать в ответ в виде решения уже результат обработки этой информации по специальной программе, составленной программистами.
Развитие вычислительной техники шло и по линии «аппаратного обеспечения» вычислительной техники ««развития «железа» вычислительной техники), так и по линии развития программного обеспечения. Основой для программного обеспечения служат математические методы и математические алгоритмы для построения вычислений, – для этого были созданы и получили развитие науки «вычислительная математика» и «прикладная математика». Электронно-вычислительная машина (ЭВМ) сама могла обработать только понятный ей набор числовых команд (кодов) или соответствующих им символов, – в последнем случае машина сама обрабатывала символьную информацию и преобразовывала её в последовательность числовых кодов и электрических импульсов, которые машина и обрабатывала, превращая их в конечную информацию, – тоже в числовой форме. В программу для машины закладывается числовой алгоритм вычислений и исходные данные для обработки числовой информации, заложенной в определённые ячейки памяти машины. Машина обрабатывала исходную числовую информацию в соответствии с заложенной в ней программой, которая записана тоже в числовых кодах и выдавала информацию тоже в числовом виде, записанную в определённых местах памяти машины. Специальные программы и периферийные устройства машины служат для удобного человеку представления ввода исходных данных, для представления алгоритма программы на специальных языках (программы-трансляторы переводят их в машинные коды) и удобного представления результатов расчётов для восприятия их человеком. Практически все ЭВМ содержат в себе и механические, и электронные устройства, причём в современных ЭВМ роль «механики» стараются свести к минимуму. К примеру, современные ПК имеют механические устройства в виде клавиатуры, мыши и разных разъёмов (включая вилку питания), дисководов, принтеров и т. п., но и в самих этих устройствах роль «чистой механики» функционально ограничена рамками минимального числа операций.
Чарльз Бэджамин Бэббидж. 26.12.1791-18.10.1871
Тьюринг Алан Мэтисон. 23.07.1912-07.06.1954
Норберт Лео Винер. 26.11.1894-18.03.1964
Джон Лайос Нейман. 28.12.03-8.02.57
Цузе Конрад Энест Отто. 22.06.1910-18.12.1995
Лебедев Сергей Алексеевич. 20.10.1092-03.07.1974
Брук Исаак Семёнович. 08.11.1902-06.10.1974
Карцев
