Версия для печати

Секретное сердце науки

Математики работают в самом центре Москвы. Рядом Тверская улица. Выходишь на нее, видишь Кремль. Он совсем рядом. И от этого соседства рождается ощущение, будто из научных институтов этот - один из главных. Впрочем, так оно и есть.

Много лет назад, когда практически вся наука была в большей или меньшей степени засекречена, я впервые попал в этот институт. Меня поразило, что забор вокруг территории был не только высоким, но и неприступным: несколько витков колючей проволоки надежно защищали все, что находилось внутри. На проходной дежурили люди в форме, и я обратил внимание, что у них были офицерские погоны. Я тогда спросил у директора «ящика» академика М.В. Келдыша: «Есть что хранить от шпионских глаз?» Он едва заметно улыбнулся, потом ответил коротко: «Почти все!»

Сегодня «колючки» поверх забора нет, однако камеры внимательно следят за окружающим миром, а на проходной меня встречают крепкие парни в гражданском. Это сотрудники вневедомственной охраны. Я не удержался, спросил у директора Института прикладной математики, носящего имя М.В. Келдыша, академика Бориса Николаевича Четверушкина:

- Что-то не верится, что к нам засылают шпионов для того, чтобы они воровали математические формулы и расчеты?

Ученый смеется.

- Не знаю, - отвечает, - засылают или нет, но то, чем мы занимаемся, очень интересует не только зарубежных ученых, но и военных, и специальные службы. Так что защищаться нам нужно. Наш институт помогает оборонным отраслям. И сотрудники рады, что охрана есть: порядок на территории, не «проходной двор», как у некоторых наших коллег. В этом прослеживается определенная традиция с тех пор, как институт был создан. А случилось это в начале 1950-х гг., когда шла работа над атомным проектом, созданием новой авиационной и ракетной техники. Фундаментальная наука требовалась не только в оборонных отраслях, но и в гражданских. Так с тех пор мы и занимаемся этими проблемами.

Так начался наш разговор в одном из самых знаменитых научных центров России.

- Итак, одна – «атомная» нога, а другая – «ракетная». Есть ли третья?

- На определенном этапе развития науки и техники потребовались вычислительные машины, чтобы с их помощью решать множество новых задач, возникших в науке и технике.

Истоки

Академик Александр Андреевич Самарский: «Выступая как-то в Институте прикладной математики, Келдыш говорил о том, что лицо нашего столетия определяет прежде всего вычислительная математика. Вычислительная математика, так сказать, объединяет в себе оружие трех родов войск: вычислительная техника, алгоритм и программирование.

Замечательно то, что Мстислав Всеволодович с самого начала обращал внимание на гармоничное развитие всех этих направлений и потому придавал очень большое значение развитию автоматизации программирования, своевременному развитию математического обеспечения для вычислительных машин и особенно развитию вычислительных алгоритмов <...>. Мне кажется, что Мстислав Всеволодович представляет собой уникальное явление: он ворвался в эпоху становления науки в нашей стране. Его творческая биография шла параллельно с развитием всей нашей науки, техники, всего нашего общества, и он может служить образцом для многих поколений ученых, инженеров, техников, наших советских людей, ибо он сочетал в себе качества большого ученого, большого патриота, человека, который отдал свою жизнь на благо народа и Родины».

- Извините, что перебиваю, но не могу не сказать, что на юбилейном вечере в Доме ученых меня удивили выступающие с приветствиями. Среди них были космонавты, летчики, машиностроители, подводники, ракетчики, биологи, медики… В общем, представители практически всех областей нашей жизни! Не скрою, это произвело сильное впечатление на всех присутствующих.

- Это дань прикладной математике и нашим отцам-основателям, в первую очередь Мстиславу Всеволодовичу Келдышу. По сути дела удалось собрать в одном месте разные группы математиков, которые отдавали предпочтение прикладным проблемам. Задача была четкой: развивать прикладную математику и программирование и сразу же внедрять полученные результаты. Это была стратегическая линия, и мы придерживаемся ее до нынешнего дня. В разные периоды развития института были разные проблемы – ядерные, ракетные, космические. И, конечно, оборона страны в очень широком диапазоне, так же как и всевозможные задачи народного хозяйства. Естественно, все это мы продолжаем делать, хотя и не в таком большом объеме, как раньше. Но сегодня возникают и принципиально новые проблемы. Я поделюсь своими мыслями, которые не все принимают. На мой взгляд, сегодня ситуация близка к той, что была в начале 1950-х гг. прошлого столетия, когда создавался наш институт. Нынешние машины с огромным количеством процессоров чрезвычайно сложны, и считать на них трудно, хотя по своим возможностям они феноменальны.

Сейчас основная проблема, которая волнует все мировое сообщество, - как использовать эти машины. Очень мало задач, которые позволяют задействовать большую машину на полную мощность. Важно, чтобы эти сотни тысяч процессоров не мешали друг другу, поэтому нужно создавать соответствующие алгоритмы. Происходит своеобразная революция в прикладной математике, и мы в этой области в первых рядах.

- Потому ваши молодые ученые и получают премии президента России?

- Безусловно. Как нам кажется, мы «оседлали» эту проблему, а потому у нас широкие контакты с коллегами за рубежом. Они охотно с нами сотрудничают, мы участвуем во многих международных проектах. На мой взгляд, у нас в институте очень хороший баланс фундаментальных и прикладных исследований. Те заказы, которые мы получаем, дают возможность определять и направление исследований, их актуальность и значимость, а сейчас мы не только сохраняем эти традиции, но и развиваем их.

- Итак, нужны примеры. Возьмем ту область, к которой вы причастны. Насколько я знаю, вы ученик академика А.А. Самарского, который был одной из ключевых фигур атомного проекта СССР, вел расчеты первых образцов ядерного оружия, а затем и термоядерной бомбы. Как известно, академик М.В. Келдыш первую свою «Золотую Звезду» Героя Советского Собза получил именно за ее создание. Сейчас контакты с федеральными ядерными центрами продолжаются?

- Конечно, мы сотрудничаем с коллегами из этих центров - но, как ни парадоксально это звучит, главным образом по гражданским вопросам. Советом безопасности России было принято решение о модернизации основных отраслей промышленности на основе суперкомпьютерных технологий. Думаю, не нужно объяснять, что к нам и ядерным центрам это имеет прямое отношение. Мы активно взаимодействуем с Саровым, разрабатываем программное обеспечение, методы расчетов и т.д.

- У вас теперь лучше машина, чем в Сарове?

- Во-первых, у нас она меньше. И не надо говорить «лучше», и сравнивать их некорректно: там свои задачи, у нас – свои. Наша машина создана на основе гибридных процессоров, поскольку у них есть ряд преимуществ по соотношению цены и производительности, а также энергетики. Во всем мире идет поиск пути, как лучше освоить суперкомпьютеры, какие методы предложить, чтобы они работали эффективно. Наша машина загружена буквально на 150%, и мы мечтаем сделать ее в 15-20 раз больше, и я гарантирую, что она сразу будет загружена полностью. Поэтому мы с Саровым и Снежинском в каком-то смысле дополняем друг друга. Мы работаем над одной проблемой и выступаем своеобразной лабораторией, где идут поисковые исследования. Мы более «свободны», чем они, в ядерных центрах оборонных задач много, а у нас есть возможность экспериментировать, искать и находить, побеждать и ошибаться. На мой взгляд, такое «разделение науки» весьма полезно и эффективно.

- По машинам мы уступаем американцам?

- Да, уступаем. И им, и китайцам. Но у нас хорошие методы – оригинальные, кроме того, к этому хорошее математическое обеспечение. Нам стесняться нечего, поэтому с нами на сотрудничество идут охотно.

- Значит, и в этом случае традиции соблюдаются? В прошлом академик Самарский создавал методы расчетов, которые позволяли двум десяткам девушек-вычислителей, работающих в этих стенах, обгонять лучшие американские машины.

- Не только Самарский, но и Тихонов, и Келдыш. Я сказал бы шире: наступает очень интересное время, когда простое наращивание мощности машин мало что дает. Требуется «вмешательство» теоретической математики. Казалось бы, фундаментальная и прикладная науки далеки друг от друга, они долгие годы развивались сами по себе. Но сейчас они не только сближаются, но и сливаются. Это очень интересный процесс.

- По-моему, это отражено и в вашем представлении в РАН, где написано: «математика, в том числе и прикладная математика»?

- Как говаривал Владимир Маяковский: «Если тебе “корова” имя, у тебя должны быть молоко и вымя». Для меня важно, что такое определение существует. Академик Л.Д. Фаддеев считает, что математика едина, и я с ним согласен: нашу науку делить не следует, и работа нашего института это лишний раз подтверждает.

Истоки

Академик Дмитрий Евгеньевич Охоцимский: «Я помню, когда была разработана, спроектирована и частично испытана ракета, получившая впоследствии название “Протон”, то в силу ряда причин очень многие были против того, чтобы изготовить ее серийно, не говоря уже о том, чтобы ее использовать, - хотели пустить ракету “под откос”. Нужно отдать должное Мстиславу Всеволодовичу. Я принимал участие в созданной государственной комиссии по этому вопросу, хорошо помню его героические усилия, когда фактически он сражался против всех и сумел добиться того, чтобы эта ракета была сохранена, пошла в серию и стала “рабочей лошадкой” для нашей космонавтики. Без нее не было бы ни полетов к Луне с большими весами, ни хорошей орбитальной техники. Эта ракета сыграла колоссальную роль в дальнейшем развитии космонавтики. В решении этого вопроса проявились замечательные качества Мстислава Всеволодовича. Во-первых, он понимал лучше и видел дальше других. Во-вторых, если вопрос стоял так: нужно принести пользу государству или же отступить под давлением различных обстоятельств, - то сомнений у него не возникало. Он все силы прикладывал к тому, чтобы решением было правильным и шло на пользу стране, на пользу нашей науке и технике».

- Обратимся к космосу. Образно говоря, многое там рождалось в вашем институте. Наиболее яркий пример – это расчеты полета первого спутника, сделанные Келдышем, за десять лет до его запуска. Чем вы гордитесь сегодня?

- Есть многое, чем гордиться. Очень хорошо развивается отдел космических исследований. Он находится на самых передовых позициях. Крайне интересные работы идут по космическому мусору. Проблема чрезвычайно актуальна.

- Сильно засорили космос?

- Очень. Причем процесс развивается лавинообразно. Многие фрагменты аппаратов и ракет раскалываются, а уже фрагменты размером в сантиметр представляют реальную опасность. Сейчас летает около 100 тыс. опасных объектов, и мы активно подключаем высокопроизводительные машины для контроля над ними. В нашем институте молодым сотрудником Л.В. Елениным были открыты две новые кометы. Это было соответственно в 2010 и в 2011 гг. Как это случилось? Нет, он не сидел ночами и не смотрел в телескоп, как обычно это бывает. Он участвовал в обработке данных, которые получили в обсерваториях. Составлялись каталоги. И он увидел, что появились объекты, которых не было раньше. Вскоре выяснилось, что это кометы. Таким образом, мы продолжаем следить за мусором в космосе, контролировать его, тем самым обеспечивая безопасность запусков. Второе направление, которому в институте уделяется особое внимание, – это баллистика дальнего космоса. На полет аппарата влияет сразу несколько космических тел, что сразу же очень сильно усложняет траекторию полета.

- Но эти работы не актуальны? Мы ведь в дальний космос теперь не летаем.

- Это не наша вина. Но заниматься такими расчетами обязательно нужно, т.к. надо думать о будущем. Кто же даст гарантию того, что рано или поздно мы не будем туда летать? Мы готовы были работать с марсианскими аппаратами и с посадкой на Фобос, но, к сожалению, они не ушли с околоземной орбиты из-за аварий. А с нашими рентгеновскими обсерваториями мы работаем, обеспечиваем их полет.

Истоки

Академик Тимур Магометович Энеев: «В Мстиславе Всеволодовиче прекрасно сочетались качества дерзновенного мечтателя, стремившегося к пределам возможного, и трезвого реалиста, знавшего, где эти пределы кончаются. Сегодня нельзя без недоумения вспомнить, как в 1959-1960 гг. весьма квалифицированные специалисты всерьез рассматривали проект пилотируемого облета Марса в 1964 г. Мстислав Всеволодович сразу указал, что подобного рода проекты нереальны, в первую очередь из-за отсутствия опыта длительного пребывания человека в космосе, и отметил, что беспилотные автоматические аппараты еще долгие годы будут основным средством исследования дальних планет. Это ему не мешало, однако, возвращаться к обсуждению пилотируемых полетов к дальним планетам и подробно рассматривать различные их проекты на обозримое будущее».

- Вы финансово самодостаточны?

- Как известно, денег всегда не хватает. Однако институт в последние годы живет неплохо. Те, кто работает на прорывных направлениях, могут кормиться научным трудом. Я не говорю, что другие направления надо закрывать. В науке часто бывает так, что якобы «второстепенное» неожиданно становится «главным», но, тем не менее, каким-то поисковым направлениям придается особое значение, и тем, кто ими занимается, отдается предпочтение.

- Однажды в ответ на свой вопрос я получил неожиданный ответ от довольно известного ученого. Он сказал, что их лаборатория живет неплохо, т.к. «продает» молодых сотрудников за границу. А вы «продаете»?

- Нет. Еще в 1990-е гг. меня просили присылать на работу в западные центры молодых людей. Я спрашивал: «Вам плохие нужны?» Они, конечно, отвечали: «Нет». А я им говорил, что хорошие нужны и нам самим. Я всегда был противником того, чтобы наши сотрудники надолго уезжали на Запад. А международное сотрудничество – другое дело. Можно приехать на неделю к коллегам, посмотреть, что у них делается, рассказать о своих работах, обменяться идеями. Если вы сильные, то понимаете, что там делается, и такие контакты полезны. Если слабые, то пользы от этого мало. Нас уважают, потому что признают силу.

- Говорят, что вам легко конкурировать с программистами из Индии, якобы вы не уступаете им?

- У нас нет необходимости с ними конкурировать. Дело в том, что это «отверточное программирование». Западные фирмы сбрасывают им то, что сами не хотят делать, в Индии это дешевле. В Бангалоре прикладные математики достаточно сильные, мы сотрудничаем с ними, у нас хорошие контакты, но скорее они нуждаются в нашей поддержке, чем мы в них. Все-таки у нас в стране развивались и развиваются уникальные математические школы, ничего подобного в мире нет.

Модель нового вертолета

- Вы напрямую связаны с высшей школой, в частности с МГУ?

- Да. Я заведующий кафедрой в МФТИ и профессор МГУ. Наши сотрудники преподают в вузах.

- Вы можете объективно оценить уровень подготовки математиков?

- Он по-прежнему неплохой. Но я хочу откровенно сказать о том, что мне не нравится. В Физтехе это проявляется меньше, в университете больше. Очень многие студенты старших курсов начинают активно подрабатывать. Я понимаю, что денег у молодежи не хватает, но это не на повседневные нужды – штаны, обеды, а на машины, развлечения. И по сути дела такие студенты перестают учиться. Я им говорю: природа устроена таким образом, что знания лучше усваиваются в молодом возрасте, и если сейчас что-то пропустите, то потом это уже не восполните. В общем, такая ситуация мне не нравится. Наверное, руководству вузов надо проводить более жесткую линию по отношению к студентам старших курсов, ограничивать их, требовать больше. Однако повторяю: уровень подготовки специалистов в нашей области хороший.

- Ваша оценка реформы РАН?

- Об этом много говорилось, много страстей еще впереди. Я советовал бы властным структурам поближе познакомиться с работой институтов академии. Убежден, они открыли бы для себя много нового, полезного. Они могли бы стать локомотивами развития страны. И таких институтов немало в каждом отделении РАН. Конечно, какие-то болезненные изменения приходилось бы делать, но это были бы не такие радикальные меры, которые применяются сейчас.

- Один из руководителей страны сказал, что наука нам не нужна, деньги у нас есть – все необходимое купим.

- Купить, конечно, можно. Все то, что не попадает под эмбарго. Причем нам многое не продают не только в оборонной области, но и то, что способствует технологическому и экономическому росту. Это понятно: зачем порождать себе конкурентов? Есть и другая особенность. Если наука в стране на низком уровне, то вы не можете понять, что происходит с ней в мире. Вы начинаете работать в режиме «черного ящика». Последствия очевидны: вы не только будете покупать, например, те же математические программы, но и приглашать из-за рубежа инженеров, которые смогут их использовать, потому что свои уже не справятся. Это как снежный ком, порождающий лавину, что уничтожает все на своем пути. Вы этого хотите? Я – нет. В современном мире можно рассчитывать только на себя.

Истоки

Академик Андрей Николаевич Тихонов: «Появление ЭВМ в математике дало такое повышение производительности труда исследователей, которого еще не было ни в одной области деятельности человека. Вычислительные машины стимулировали бурное развитие новых идей и математических методов решения задач, ставших содержанием нового раздела математики – вычислительной математики.

Возможности методов этой науки велики. Они позволяют моделировать сложные явления, дают возможность предсказывать, «предвычислять» поведение сложных систем в тех или иных условиях и тем самым указывать оптимальные решения научных и технических задач… В наши дни без вычислительной математики становятся невозможными сегодняшние темпы научно-технического прогресса».

…И будущее

Сразу два молодых сотрудника Института им. М.В. Келдыша удостоены в этом году премии президента России. Один – Александр Давыдов - сразу после вручения почетной награды отправился в отпуск: в горах еще лежит снег, а он любит горные лыжи. А Андрей Горобец из отпуска уже вышел, потому нам удалось застать его на работе. Беседа с ним получилась короткой, поскольку та область математики, которой он занимается, для популяризации не только сложна, но, пожалуй, в ней и не нуждается, – несколько десятков человек на планете занимаются ею, и этого вполне достаточно. По крайней мере для того, чтобы им поверить: работа Алексея и Александра уникальна и превосходна. На всякий случай назову ее для тех, кто хотел бы присоединиться к избранным: «Цикл работ по созданию алгоритмов и программного обеспечения для высокопроизводительных расчетов на суперкомпьютерах».

- И как это расшифровать? – спрашиваю у Андрея Горобца.

Он в ответ, очень серьезно:

- Весьма просто: мы «разговариваем» с суперкомпьютером и объясняем ему, что хотели бы сделать. И потом он уже начинает работать…

- А конечный результат?

- Модели, которые используются в разных областях, в том числе в ракетной технике, в авиации. Проще говоря, там, где необходимо, мы проводим вычислительные эксперименты, которые заменяют натурные. Точнее так: мы дополняем друг друга, что намного дешевле и эффективней.

- Это высокие технологии?

- Современные и перспективные. Упрощается работа инженеров. То, на что раньше они тратили несколько месяцев, с помощью наших методов можно моделировать в течение одного дня.

- Это теория?

- Нет, мы работаем с промышленностью по вполне конкретным проблемам, например по вертолету Ка-62.

- А почему вас тянет в науку?

- Здесь веселее. Интересный круг задач, разные проекты, международное сотрудничество, зарубежные поездки.

- А где удалось побывать?

- В Барселоне, в Голландии, во Франции работали. Везде понравилось, там хорошо.

- Звали остаться?

- Было и такое.

- Почему не приняли их предложения?

- Если определять количественно, то скажу, что сильных групп там значительно больше. У нас единицы, а там их много. Почему не уехал? Здесь интереснее, а зарплаты уже соизмеримые. Многие математики у нас зарабатывают хорошо, и перспектив здесь гораздо больше. Я верю в будущее науки России, и это, пожалуй, главное.

Источник : Научная Россия, подготовил Владимир Губарев