«Эврика» 1980. ПРИРАСТАТЬ БУДЕТ СИБИРЬЮ

 

 

ЦАГИ. Структура Академии наук

 

 

 

Я уже приводил пророческие слова М. В. Ломоносова о том, что «российское могущество прирастать будет Сибирью».

 

Он был первым русским академиком, который понял и пытался реализовать принцип «союза наук», ратовал за подготовку академией научной смены, призывал к использованию всеми науками математики. Многие его идеи намного опередили время. Некоторые из них впервые в полной мере осуществились именно в Сибири, в Сибирском отделении Академии наук. Поэтому я хочу напомнить (и буду это делать еще не раз) мысли М. В. Ломоносова — на этот раз о взаимодействии различных наук.

 

Более двухсот лет назад в своей «Записке о необходимости преобразования Академии наук» он писал: «Часто требует астроном механикова и физикова совета, ботаник и анатомик — химикова, алгебраист пустого не может всегда выкладывать, но часто должен взять физическую материю, и так далее. Того ради, советуясь друг с другом, всегда должны будут иметь дружеское согласие.

 

Вольность и союз наук необходимо требуют взаимного сообщения и беззаветного позволения в том, кто что знает упражняться. Слеп физик без математики, сухорук без химии».

 

Одной из главных идей создания Сибирского отделения было территориальное и организационное объединение институтов различных специальностей, чтобы они взаимно усиливали друг друга. Известно, что структура Академии наук СССР иная — там каждое отделение объединяет ученых близкой специальности. Например, в области физико-математических наук имеются пять отделений: математики, общей физики и астрономии, ядерной физики, физико-технических проблем энергетики, механики и процессов управления. Есть такие отделения в области биологических и химических наук, наук о Земле, общественных наук. Всего в академии 16 таких отделений. И только одно — семнадцатое — Сибирское отделение построено по другому принципу. Оно объединило всех — и математиков, и физиков, и химиков, и биологов, и геологов, и экономистов, и историков. Кроме того, все наши институты входят также и в отделения по профессиональной принадлежности и, таким образом, не отрываются от своих коллег.

 

Это был, конечно, большой эксперимент в области организации науки, который, теперь уже можно с уверенностью сказать, полностью себя оправдал.

 

Характерно, что быстрое продвижение вперед в Сибирском отеделении произошло именно на стыках наук, которые (как и вообще все стыки) чаще всего бывают более слабым местом. У нас же, напротив, возможность соединения усилий, снятие ряда организационных преград предопределило быстрый переток идей и методов, а иногда и владеющих ими специалистов, из одной науки в другую. Чаще других таким активным партнером становилась математика. О ней и ее роли мне хотелось бы рассказать более подробно.

 

Математика росла в веках вместе с культурой человечества. С естествознанием ее связывают весьма прочные, в полном смысле слова кровные узы. Напомню, что основные направления математики родились в процессе разрешения тех или иных задач, поставленных другими науками, техникой, практикой. Например, классический анализ в начале своего возникновения был призван решать задачи, выдвигаемые мореплаванием, астрономией, механикой.

 

Позже одним из главных «заказчиков» математики становится физика.

 

Величайшее открытие нашей эпохи — принцип относительности Эйнштейна — было подготовлено математиками— Лобачевским, Гауссом, Риманом. Новая область теории вероятностей — теория случайных процессов — возникла первоначально из запросов молекулярной физики.

 

Помимо этого математика развивается согласно собственной логике; определенное число математических проблем носит абстрактно-теоретический характер и часто изолировано не только от естествознания или техники, но кажется даже далеким от всей остальной математики. Но приходит час, и эти теории находят свое место, оказываясь необходимыми в ранее непредвиденных дисциплинах. Скажем, учение о конических сечениях возникло еще в Древней Греции и приобрело почти законченный характер, будучи так и не востребовано практикой, а через века вдруг приобрело большое значение и сыграло решающую роль при выяснении законов движения планет. Но если прежде от математического открытия до его реализации проходили десятки лет и даже столетия, то в наше время трудно назвать область науки, промышленности, народного хозяйства, где бы не использовались расчетные методы, порожденные разными ветвями математического древа.

 

Я, например, приобрел свой первый опыт использования математики для решения прикладных проблем в ЦАГИ. Мне было предложено определить поля скоростей жидкости при обтекании тонкого крыла, и я хотел во что бы то ни стало «оправдать математику». За полгода мне удалось на базе вариационных принципов конформных отображений свести задачу к решению системы линейных уравнений и доказать, что таким способом можно получить решение, сколь угодно близкое к точному.

 

Однако теория конформных отображений уже не могла полностью удовлетворять потребности аэродинамики: скорости самолетов возросли, надо было учитывать сжимаемость воздуха и возможность превышения скорости звука, то есть иметь дело с нелинейной системой уравнений в частных производных. Это привело к необходимости распространить теорию на более широкий класс объектов и вылилось в создание новой теории квазиконформных отображений.

 

В ЦАГИ было решено огромное количество теоретических проблем первостепенного значения для развития авиационной техники: проблема вибраций (М. В. Келдыш), проблема больших скоростей (С. А. Христиано- вич), проблема глиссирования (Л. И. Седов), проблемы удара о воду и подводного крыла (М. В. Келдыш и М. А. Лаврентьев). При этом на базе математических методов было получено много важных фундаментальных выводов о свойствах движения жидкостей и газов.

 

Привлечение к работе в ЦАГИ «чистых» математиков и механиков было весьма дальновидным решением Можно смело утверждать, что именно это вывело нашу страну на передовые позиции в области авиационной техники.

 

Из работы в ЦАГИ я вынес для себя лично, во-первых, опыт приложения чистой математики (теории конформных отображений, вариационного исчисления) к важным инженерным задачам и, во-вторых, ясное понимание, что в процессе решения таких задач рождаются новые идеи и подходы и в самих математических теориях.

Математика сейчас приобрела еще одно принципиально новое, мощнейшее орудие, которое многие математические проблемы поставило совершенно по-иному.

 

Речь идет о современных быстродействующих электронных вычислительных машинах, которые решают большие математические и расчетные задачи в сотни и тысячи раз быстрее сотен квалифицированных вычислителей. Современные машины считают со скоростью миллионов операций в секунду и способны заменять очень сложные опытные установки в механике, физике, биологии, химии. Эти машины могут вести сложные эксперименты с их одновременной обработкой. Идет широкое внедрение ЭВМ и в управление большими производствами.

 

Один из главных «козырей», которые дали эти машины в руки исследователей, — возможность анализа огромных объемов информации и перебора вариантов с целью определения оптимальных. С другой стороны, объем памяти машины и скорость счета не могут возрастать бесконечно. Это, в свою очередь, потребовало углубленной разработки теории математического моделирования и вычислительных процессов.

 

Создавая Сибирское отделение, мы стремились к тому, чтобы в наших научных центрах математика и вычислительная техника были представлены достаточно полно. В Новосибирске одним из первых был создан Институт математики, из него скоро выделился самостоятельный Вычислительный центр, от которого, в свою очередь, отпочковался Вычислительный центр в Красноярске. Создается такой же центр в Иркутске, соответствующий отдел работает в Якутске.

 

В Институте математики с первых лет получили развитие современные научные направления, возглавляемые видными академиками С. Л. Соболевым, А. И. Мальцевым, В. Л. Канторовичем, А. Д. Александровым, каждый из которых воспитал плеяду талантливых учеников. Работы института трижды отмечены Ленинской премией.

Сильный теоретический (а по сути — математический) отдел образовался в Институте гидродинамики. Здесь академик И. Н. Векуа вел свои известные исследования в области интегральных уравнений, отмеченные в 1963 году Ленинской премией; Л. В. Овсянников существенно развил групповой анализ дифференциальных Уравнений.

 

Наиболее крупные успехи Сибирского отделения в области прикладной и машинной математики связаны с приходом в СО АН академика Г. И. Марчука. В 1964 году он возглавил новый самостоятельный институт — Вычислительный центр. Здесь им организованы широкие исследования по математическому моделированию проблем физики атмосферы и океана, геофизики, языкам программирования и программному обеспечению различных задач науки и техники. Методы численных решений в области механики сплошной среды и математической физики существенно продвинул вперед академик Н. Н. Яненко; сейчас он продолжает эту работу во главе Института теоретической и прикладной механики. В области некорректных задач и приложения математических методов в геофизике сильные результаты получили М. М. Лаврентьев и А. С. Алексеев.

 

Крупным успехом Сибирского отделения надо считать созданную по инициативе Г. И. Марчука АСУ «Сигма» (в первом варианте — АСУ «Барнаул») — одну из передовых в СССР по полноте охвата процессов производства и подготовки выпуска продукции и по масштабам. Это коллективный труд нескольких институтов Сибирского отделения (ВЦ, экономики, математики) и самих промышленных предприятий. Созданию этой АСУ активно помогал Барнаульский радиозавод и его директор Б. В. Докторов.

 

Приятно отметить, что и Институт математики, и ВЦ с самого начала проводят линию тесной кооперации при решении проблем из различных областей, и с ними с успехом сотрудничают (и получают крупные результаты) институты катализа, органической химии, гидродинамики, ядерной физики, автоматики и электрометрии, экономики, геологии, цитологии и генетики и другие.

 

Если на схеме новосибирского академгородка соединить линиями институты, которые взаимодействуют, получится сплошная сеть, отражающая многообразие связи наук. Но наибольшее число линий сойдется в Институте математики и Вычислительном центре, которые и сами расположены в центре академгородка. Нам удалось осуществить плодотворные связи практически всех наук с математикой, что позволило получить в ряде случаев сильные результаты. О некоторых из них я расскажу подробнее. И начну, пожалуй, с экоиомико-мате- матических исследований.

 

В экономике, как ни в одной другой области знания, количественный рост анализируемой информации дает качественно новые результаты.

 

За последние пятилетки продукция народного хозяйства увеличилась во много раз, созданы целые новые отрасли промышленности, сотни предприятий в различных районах страны. Известно, что если количество предприятий удваивается, то количество связей увеличивается в десятки раз и составление согласованного плана требует огромных расчетов.

 

Длительное время в сферу плановых органов привлекалось все большее и большее количество людей, которые должны были анализировать деятельность отдельных предприятий, колхозов, совхозов. В масштабах нашего государства количество факторов, которые необходимо учесть, столь велико, что невозможно представить аппарат плановых органов, вооруженный только элементарными вычислительными средствами и простыми методами, который мог бы безошибочно координировать планы в процессе их составления и выполнения.

 

Социалистическая система лишена конкуренции, имеет возможность вести хозяйство наиболее разумно, но для этого особенно необходимо использовать всю мощь науки — математики, кибернетики, вычислительной техники. Ведь большинство крупных экономических решений требует для своего обоснования знания перспектив на 3—5—10, а иногда и на 15—20 лет вперед. Составление планов — долговременных, пятилетних, годовых — требует огромной работы. Они должны быть увязаны по массе показателей — производственным фондам, капитальным вложениям, выпускаемой и потребляемой продукции, численности рабочей силы. Старыми методами, без использования экономико-математических моделей и ЭВМ, добиться коренного улучшения в этом деле было бы совершенно нереально. Причем нельзя было добиться сдвигов и просто переложив на ЭВМ старую систему расчетов. Понадобилась разработка новых оптимальных методов составления взаимоувязанных перспективных планов, а для этого потребовалось существенное развитие новых направлений и в математике и в экономике. Здесь нам удалось достичь большого успеха.

 

Уже в начале 60-х годов в Институте математики получил большое развитие математико-экономический отдел, созданный академиком Л. В. Канторовичем и возглавляемый сейчас его учеником членом-корреспондентом В. Л. Макаровым. За исследования в области математической экономики и развитие нового направления —< линейного программирования — Л. В. Канторович был удостоен Ленинской премии, а еще через десять лет — Нобелевской премии.

 

Параллельно экономико-математическими методами энергично занималась в Институте экономики и организации промышленного производства группа молодежи во главе с А. Г. Аганбегяиом, тесно связанная со школой Л. В. Канторовича. Вначале тут сложилась конфликтная ситуация: тогдашний директор института принадлежал к старшему поколению экономистов и довольно скептически относился к еще только пробивавшим себе дорогу в экономике математическим методам. Президиум отделения был склонен больше поддерживать А. Г. Аганбегяна с его новыми подходами, ему дали возможность организовать самостоятельную (и довольно крупную) лабораторию по применению математических методов в экономике. Через несколько лет после отъезда серьезно заболевшего директора в Москву А. Г. Аган- бегян (ныне академик) стал во главе института.

 

Содружество экономистов и математиков позволило сделать крупный вклад в создание системы математических моделей для перспективного планирования. По существу, именно ученые академгородка стали первопроходцами в этой области экономической науки в нашей стране.

 

Эта группа занималась не только теоретическими моделями, но одновременно выполняла большие расчеты для конкретных планово-экономических задач применительно к обоснованию перспектив развития производительных сил Сибири. Например, было определено оптимальное размещение в Сибири сельскохозяйственного производства, лесопромышленных комплексов и других отраслей.

 

Один из ранних результатов деятельности наших ученых в этом направлении — досрочный пуск крупнейшего в мире блюминга в Челябинске. Планирование и управление строительством велось на основе новейших мате- матико-экономических методов и вычислительной техники, что дало возможность сократить сроки строительства в два с половиной раза.

 

 

К содержанию книги: О создании Сибирского отделения Академии наук

 

 Смотрите также:

  

системе организации науки...  Научные общества и академии наук   академической науки  Российская академия наук РАН   Институт Академии наук   

 

Российская Академия наук. Издательская деятельность...    академик АМН СССР...

был создан новый научный медико-биологический центр—Сибирский филиал Академии наук - Сибирское отделение АН СССР