Доклад В.Н. Шкунденкова. Школа ОИЯИ/ЦЕРН. 24
реклама
Владимир Шкунденков доктор технических наук Большой адронный коллайдер и метод динамического сжатия времени «И еще признаюсь Тебе, Господи, что я доселе не могу понять, что такое время? Душа моя горит желанием раскрыть эту тайну!» Блаженный Августин (V век) * * * В Европейской организации ядерных исследований (ЦЕРН, Женева, Швейцария) создан самый большой за всю историю человечества научный инструмент – ускоритель Большой адронный коллайдер. Его 27-километровое кольцо проходит под землей на глубине 100 метров. Работы по созданию его и четырех экспериментальных установок выполнялись в 1996–2009 годах, затраты составили свыше 6 миллиардов долларов. С этим грандиозным проектом связано создание в 1989 году Тимом Бернерс-Ли с участием Роберта Кайо «мировой паутины» – Интернет-системы World Wide Web (WWW), сыгравшей огромную роль в преобразовании всей нашей жизни. Но в недрах этих работ проводится, начиная с 1995 года, еще один эксперимент, остающийся пока вне поля зрения человечества. Однако, возможно, именно потому, что он заключает в себе еще большие по значению возможности преобразования для будущего цивилизации на Земле. Мы говорим о русско-английском эксперименте по управлению сжатием времени (сокращению затрат времени) на порядок (в 10 и более раз) при выполнении сложных научных разработок. Что может привести к стратегическим изменениям. Это стало возможным благодаря обращению к так называемому недетерминистскому антропокосмическому подходу к науке. Не подчиняющемуся найденным научным путем законам Природы – на этом пути стоит со времени ее возникновения в VI веке до н.э. (Пифагор) классическая наука, на нем же построен Большой адронный коллайдер, – а учитывающим связь «непредсказуемого» человека с живыми космическими силами. 1 А если говорить по-простому, то речь идет о связи науки и религии (культуры религии). Считая науку единой и универсальной для человечества, а религию (или религии) – разделяющей людей на разные культуры. Что предполагает, если, например, русский приедет в ЦЕРН, диалог культур в процессе научного сотрудничества, на основе принципа их дополнительности. В нашем случае (это пишущий этот текст приехал когда-то в ЦЕРН) это был диалог английской протестантской культуры и русской православной. Что выразилось в соединении энергии (движения мысли), как проявления мужского начала в Природе, с поисками красоты, как проявления женского начала, характерного для русской православной культуры. На этом пути затраты времени могут сокращаться (сжиматься) в 10 и более раз. Но только надо знать – что для этого надо делать. И не бояться одиночества. Это сложно? Но без перехода на этот новый подход к науке мы, например, никогда не смогли бы объяснить источник победы русского танка Т-34 над более сильным немецким танком «Пантера», созданным к Курской битве (лето 1943 года), с непробиваемой для пушек на нашем танке лобовой броней. Но мы переводим рассверливанием ствола пушки на Т-34 с калибра 76 мм на калибр 85 мм (снаряды для зенитных орудий), и «пантеры» стали «доставаемыми» с 1000 метров. Что сделало создание этих дорогостоящих немецких танков ошибкой. Это признал немецкий танковый гений Гейнц Гудериан, с февраля 1943 года назначенный Гитлером генеральным инспектором танковых войск. Однако чтобы иметь возможность рассверливать стволы пушек на значительно более мощный калибр, в них должен был быть заложенным, условно говоря, двойной запас дорогого легированного металла. И он был заложен заранее (история уходит в 1935 год) конструктором пушки Василием Гавриловичем Грабиным, что стало тем красивым решением, которое и свело на нет создание «пантеры». Но что такое красота? На этот вопрос классическая наука, построенная на разуме человека, ответить не сможет. А применяемый нами подход к науке – может. И позволяет управлять временем. 2 Метод сжатия времени При выполнении сложных научных разработок, согласно проведенным исследованиям в разных центрах, только 10 % работ завершаются успешно в соответствии с проектом. Около 50 % доводятся, но уже с большими потерями. И оставшиеся 40 % проваливаются. А можно найти такой путь, когда не 10 %, а все 100 % научных разработок будут выполняться успешно? И мы нашли его – на пути применения понятия о красоте в ее свойственном русской культуре «космическом» (антропокосмическом – при участии человека и космоса) восприятии. (В западных культурах этого нет. Там применяется слово элегантность, что означает лишь – красивое. Без космоса. В оценке только самим человеком.) Но начинали мы не с поисков путей гарантии 100-процентного успеха в научных разработках – это получилось как бы само собой, – а с создания метода сжатия времени. Расскажем об этом методе, применение которого позволяет сжимать время до 100 раз. Сама идея метода сжатия времени (сокращения затрат времени) при выполнении научных разработок – а мы имели дело с очень сложными разработками – проста. Надо в начале создать в кратчайшие сроки годное к применению «ядро» создаваемой системы, жертвуя производительностью и другим, кроме пригодности к эксплуатации, на основе принципа: не делать ничего, что можно не делать. Ввести «ядро» в эксплуатацию и затем наращивать его, шаг за шагом, контролируя результаты на каждом шаге. То есть мы с самого начала имеем дело с пригодной для применения разрабатываемой системой. И сохраняем это до самого конца. Что и гарантирует 100-процентный успех. Этому посвящен фильм «Метод сжатия времени и Большой адронный коллайдер» на сайте: http://sbnt.jinr.ru/iris – в разделе «Новости» (пункт «видео»). Или прямо по запросу в Интернете. А принцип не делать ничего, что можно не делать при создании с самого начала пригодной к применению системы (в начале – это ее «ядро») и есть путь поиска красоты. Он уходит 3 в так называемый «отрицательный» (апофатический – по-греч.) подход к поискам Божественного Начала в Природе-Вселенной, сложившийся в IV–V веках при возникновении в христианской культуре православного направления: надо отбросить все, что Богом являться не может. (Самый интересный здесь – ПсевдоДионисий Ареопагит с его книгой «Corpus Areopagiticum».) Но как искать «что можно не делать» и «что надо сделать» при создании «ядра»? С этого начинается уже сложное, доступное исключительно «избранным» в науке. Что не значит – самым умным и самым знающим. Более того, «в глубоком знанье жизни нет» (Пушкин). Здесь требованием к человеку является некая тайна, которая может быть связана со словами Достоевского: «Подпольный человек – главный человек в русской жизни». Его характеристика – космическое одиночество. О русском космизме говорили многие русские философы (В.И. Вернадский и другие). Для нас главным здесь является устремленность к космической («неземной») красоте. Что это значит? Когда императора Александра II спросили: не сложно ли управлять Россией, то он ответил: «Россией управлять не сложно. Но совершенно бесполезно». Самое непростое при переходе с позиций детерминистской классической науки на недетерминистский подход является условие признания Вселенной живой. А человека – исполнительным инструментом в руках таинственных космических сил, которые в религиях связываются прежде с Богом. А не с императором. В этом вопросе нам, как представителям науки, ближе понятие о логическом разуме (человек) и внелогическом (вне человека), как об этом говорил академик Борис Викторович Раушенбах, сподвижник Сергея Павловича Королёва, создавший ракету, которая в 1959 году облетела Луну и сделала впервые снимки ее обратной стороны. Раушенбах говорил о том, что главным в творчестве является не человек с его логическим разумом, а – внелогический разум. Мы с этим тоже согласны, и это на данном подходе к выполнению научных разработок (которые мы начинаем с создания действующего «ядра») базируются те принципы (включая не делать ничего, что можно не делать), которые позволяют управлять временем в процессе творчества. 4 Создавая их, мы сотрудничали с Институтом философии РАН (Москва). Приведем их: - Не спешить. Народная поговорка: «Утро вечере мудренее». Не спешить в процессе творчества и принятия окончательных решений – раз уж мы признаем, что ведущая роль в творческом процессе принадлежит «внелогическому разуму». А там, похоже, все протекает медленнее. При этом особое значение придается молчанию-исихазму (XIV век, Афон, греческий монах Григорий Палама), погружающему человека в космическое одиночество. - Всегда быть активным. «Под лежачий камень вода не течет». Здесь, из опыта, важно знать, что первые неудачи ничего не значат. Мы даже предлагаем допускать до 20 шагов на этом пути. - При создании красивого «ядра» системы, пригодного для эксплуатации, применять принцип: не делать ничего, что можно не делать. Это из основы православия, с его ориентацией на Красоту. А «все прекрасное так же трудно, как и редко» (Б. Спиноза). - И потому при поиске того, что требуется сделать в начале, при создании «ядра», надо не бояться применять самую аристократическую мысль в истории человечества – о свободе духа, рожденную примерно 4500 лет назад неизвестным жрецом в Древнем Египте или, по другой версии, в Вавилоне: не верить ни единому слову. Что надо еще правильно понимать. Так, в Средние века не верящих слову Римского Папы людей сжигали на кострах. Из этой мысли вышли – через тысячу лет первые тексты Ветхого Завета, еще через полторы тысячи лет – Новый Завет, а затем через половину тысячи лет – Коран. И сложилась замкнутая иудео-христианско-исламская культура с Единым Богом в живой Вселенной, в рамках которой ведутся наши исследования. Примером применения этого подхода в наше время является зарождающееся в среде специалистов в области компьютерных технологий, где многие прожили впустую свои жизни из-за понятия «искусственный интеллект», отрицательное отношение к кибернетике. «Наука об управлении и связях в технике и живых организмах» – дал ей определение её автор американский математик Норберт Винер в 1940-х годах. Но что такое – живой организм человека с его способностью к творчеству? Этого Винер не знал. (Это не знает никто.) А науку, породившую губительную идею про искусственный интеллект, создал. И что же? 5 Как результат, при рождении системы «человек–машина» (США, 1968 год) в задачах, связанных с разработкой программ распознавания измеряемых изображений, в затруднительных ситуациях на помощь в распознавании очень сложной части было предложено привлекать человека-оператора. И так работают и сегодня во всем мире. А надо не человека привлекать на помощь компьютеру, а всегда наоборот – компьютер в помощь человеку. Пойдя по второму пути, автор этой статьи и открыл возможность сжимать время. Следующий принцип: - Руководствоваться тем, что то «что можно не делать» и «что требуется сделать» надо сначала увидеть. Это должно улавливаться как снизошедшее (от внелогического разума) в виде настроения. А уже потом применять (причем обязательно) инженерные расчеты. Этот подход направлен против применения с самого начала моделирования с перебором разных идей. Здесь примером может служить неудача с созданием танка «Пантера». - Внимательно отнестись к тому, что сказано в Ветхом Завете (Екклесиаст) – о том, что есть «время разбрасывать камни, и время собирать камни». Настроение творчества нисходит, но предугадать этот момент мы не можем. И когда это произошло в виде слегка волнующего настроения, то надо тогда и только тогда «подниматься и идти в атаку». И подниматься всегда! Днем или ночью. И если даже знаний при этом не хватает и приходится полагаться на русское авось (все наши рассуждения относятся к русской культуре), отражающее загадку русской души, – надо идти вперед. И никогда не падать духом и не сдаваться. «Когда будет, тогда пусть и будет» и «Умеренному деланию цены несть» (старец Амвросий в Оптиной пустыни, XIX век). Душа у человека, стремящегося в науку, должна быть чистой и светлой. Еще преподобный Сергий Радонежский (ХIV век) в преддверии русской победы на Куликовом поле (1380 год) призывал простых людей (а это из них чаще всего выходят настоящие ученые-первопроходцы) к «осветлению души». * * * На этом заканчивается перечень принципов, применение которых мы используем для управления сжатием времени. 6 Но есть еще нечто, что делает «непригодным материалом» 99 % занимающихся наукой для возможности их практического применения. Это – незнание заповеди служить неземному. Таинственной Красоте – как о ней с большой буквы говорил еще Платон в IV веке до н.э.? В этом и заключена «особая миссия» русской культуры? Отсюда же и главная установка в православии о смысле жизни: «Смысл жизни лежит вне жизни»? 1960-е годы. Проект «Аполлон» 12 апреля 1961 года. Прошло две недели со дня защиты мной диплома инженера на радиотехническом факультете Московского энергетического института. Мое место работы – Московский научно-исследовательский телевизионный институт (современное название). Около 10 часов утра по телевидению объявили о полете в космос первого человека – им стал Юрий Алексеевич Гагарин. Все бросились к телевизору, стоявшему в соседней комнате. Кроме меня, я продолжал свою работу, начатую здесь же во время дипломной практики. Через час, когда всё успокоилось, я тоже пошел посмотреть – что там передают и передают по телевизору. И увидел лицо необыкновенно симпатичного молодого человека в шлеме. Потом зашел еще раз в эту комнату: захотелось увидеть его еще раз. Здесь я рассказываю о той странной отрешенности, выразившейся в данном случае в нежелании «быть со всеми и как все», которая сопровождает меня всю жизнь. Имеет ли это какое-либо значение для текста этой статьи – не знаю. Но почему-то рассказываю… Это потом мы осознали, что этот день стал величайшим событием в истории советской науки. Но, как оказалось, совсем не так, как это происходило в нашем рядовом научном учреждении, работавшем почти целиком на «оборонку», это было воспринято в мире. В Соединенных Штатах Президент Джон Кеннеди уже через пару недель выступил с предложением о развертывании проекта, который получит название «Аполлон» – высадки американских астронавтов на Луну. Чтобы обогнать русских в исследованиях космоса. 7 И первым его шагом станет подбор менеджера проекта – им окажется Джеймс Вебб, который сыграет выдающуюся роль в достижении успеха. А еще через месяц, 25 мая будут выделены 25 миллиардов долларов на этот проект и поставлена задача – совершить высадку человека на Луну еще до конца 1960-х годов. Подробности реализации этого проекта станут известными из недавно опубликованных материалов (Майкл Горн. «НАСА». – М.: Эксмо, 2010. – 304 с.). И многое окажется важным для понимания также моей судьбы. Так, стало известно, что в первые четыре года проект «Аполлон» сильно отставал от графика. И тогда Вебб пригласил для участия в нем генерал-лейтенанта Сэмюэля Филипса из военной программы для ВМФ, талантливого специалиста по информационным технологиям. С ним в конце 1964 года пришли сорок офицеров-программистов, и они создали комплекс административных информационных систем, применение которых позволило сделать «прозрачными» работы по проекту. После чего он был успешно завершен, и в июле 1969 года американцы высадились на Луну. Тогда же в Соединенных Штатах поняли, что созданный ими комплекс административных информационных систем является своего рода «оружием прогресса» для развития высоких технологий. И потому сделали эти разработки закрытыми. 1970-е годы. Создание метода сжатия времени В 1962 году я перешел на работу из Москвы в Дубну, в Объединенный институт ядерных исследований. И в 1964 году с использованием знаний, полученных в Москве, где я работал над созданием телевизионных систем, выиграл конкурс на создание сканера на основе электронно-лучевой трубки – для обработки фотоизображений с трековых камер. В 1960-х и 1970-х годах по этому направлению работ, включавших считавшуюся тогда самой передовой задачу – создание программ автоматического распознавания измеряемых на снимках изображений (как путь к построению искусственного интеллекта), – работали более чем в 100 научных лабораториях мира. Но успех с созданием оригинальных и внедренных по8 настоящему сканирующих систем (система – это техника и программы) был достигнут только в 4-х лабораториях. Три системы были созданы в ЦЕРНе, две – в Соединенных Штатах и еще две были созданы мной – АЭЛТ-1 (1973 год) и ставшая лучшей в мире мониторная сканирующая система АЭЛТ-2/160 (1980). И это при том, что в Англии, Германии, Франции, Италии и Японии не смогли создать ни одной оригинальной и пригодной для применения системы. Причиной их неудач стала оказавшаяся большой проблемой задача разработки программ распознавания измеряемых изображений. Хотя никакой проблемы здесь на самом деле не было – просто все неудачники шли по пути, обозначенном кибернетикой, где делалась ориентировка на построение искусственного интеллекта. А это была ошибка. То же самое происходило и с созданием программ для моего первого сканера АЭЛТ-1, введенного в опытную эксплуатацию в 1967 году. Но даже через пять лет работы две группы профессионалов-программистов так и не смогли решить эту задачу. И тогда я был назначен волевым методом прошедшим жесткую «сталинскую школу» профессором Михаилом Григорьевичем Мещеряковым (в свое время бывшим первым заместителем создателя отечественной атомной бомбы Игоря Васильевича Курчатова и создателем в Дубне в 1947–1949 годах ускорителя – синхроциклотрона) главным в вопросе создания программы распознавания. И получил задание – создать её всего лишь за девять месяцев. Подробности этой драмы описаны в моих книгах, размещенных в Интернете. Опустим их, хотя там было интересное. Скажу только, что уже через 2 месяца эта задача мной, не имевшим до этого никакого опыта разработки программного обеспечения, была решена. За эти 2 месяца было создано простейшее «ядро» программы распознавания. И тут оказалось, что с его применением физикзаказчик может обработать на сканирующей системе АЭЛТ-1 100 000 снимков с его трековой камеры не за 5 лет, как это было до этого (когда измерения велись вручную на микроскопах), а всего за 1 год. При этом часть еще не самой сложной информации оставалась для распознавания человеком-оператором. 9 Но это была такая часть, на создание программы автоматического распознавания которой потребовалось бы несколько лет. Это была ловушка, и я этого делать не стал. А другие делали, воображая себя Колумбами и Магелланами в море науки. Но их корабли под флагом заносчивого интеллекта никуда не приплыли. Избежать подставленную Природой ловушку мне помогло партбюро, принявшее решение о сокращении сроков работ. А я как раз уже создал «ядро». Но не осознавал этого. Так что мне помог случай. А затем этот опыт с созданием в сжатые сроки «ядра» был перенесен на другие разработки – для задач физики и авиации. И в 1995 году созданный на этом пути метод сжатия времени был внедрен мной в ЦЕРНе, в разработки административных информационных систем для поддержки построения Большого адронного коллайдера. 1980-е годы. Начало создания в ЦЕРНе административных информационных систем Идею создания Большого адронного коллайдера стали обсуждать в первой половине 1980-х годов. И это тогда нобелевский лауреат по физике за 1984 год итальянец Карло Руббиа (который станет генеральным директором ЦЕРН в 1989–1993 годах), как это видится из нашего времени, уговорил американцев передать в ЦЕРН основные идеи создания комплекса административных информационных систем. Это системы контроля финансов и учета кадров, электронный документооборот и другие. Работы в этом направлении были начаты в ЦЕРН в 1986 году. 1990-е годы. Внедрение в ЦЕРНе метода сжатия времени В 1991 году Карло Руббиа создает отдел Administrative Support. В него набирают программистов, среди которых англичанин Джеймс Пурвис – это ему будет отведена главная роль во внедрении русского метода сжатия времени. Но это время еще впереди. Все горят желанием работать. Однако требуемого успеха не получается – ЦЕРН с его 500 организациями-участниками слишком сложная структура. А время начала работ по построению Большого адронного коллайдера неумолимо приближается. 10 На этой волне проблем мне и удалось получить согласие генерального директора ЦЕРН допустить нашу небольшую группу программистов из ОИЯИ к этим тогда закрытым для российских специалистов работам. И снова сыграл свою роль еще один случай. В 1994 году, когда я пробивался со своими предложениями в ЦЕРН, помощником генерального директора, ответственным за сотрудничество с Восточной Европой и Россией был француз Николас Кульберг. Оба его родителя были русскими. Отец – Николай фон Кульберг был офицером в Белой армии генерала Врангеля. Мать – Елизавета Траскина имела дворянские корни графов Капнистов (в начале XIX века в России был поэт Василий Капнист) и князей Голенищевых-Кутузовых. Сам Николас был по образованию филологом, окончившим университет в Экс-анПровансе под Марселем. Он неплохо знал русскую философию – Николая Бердяева, а также других. В его доме – книги со стихами Сергея Есенина и Александра Блока, его любовь – Марина Цветаева («Призванье мое – измена, имя мое – Марина, я пена морская прибоя…» – по памяти). И это он понял меня с моим русским подходом к проблеме поиска красоты на пути сжатия времени. Предложил мне написать об этом книгу и поручился за меня перед генеральным директором. Для нас участие Николаса Кульберга оказалось фантастическим случаем. Почему-то на этом пути «крестового похода» в ЦЕРН с методом сжатия времени были еще и другие случайности, словно что-то вело нас. После нескольких месяцев работы наших программистов в ЦЕРНе я увидел, что могу предложить перейти от теории, как с Кульбергом, к применению метода сжатия времени на практике. Выступил с предложением применить метод, и нашелся специалист – всего один! – согласившийся попробовать, 27-летний англичанин Джеймс Пурвис. У меня появился шанс, но этот шанс висел на волоске. Я пригласил Джеймса в Россию. Это был июнь 1995 года. Он приехал с компьютером, но компьютер нам не потребовался. Мы поехали в Москву, в Третьяковскую галерею. В конце, когда прошли по всем залам, я задал ему вопрос: что понравилось? «А что здесь главное?» – спросил он. 11 Тогда я объяснил ему одно из «правил» метода сжатия времени: один и только один. «В науке ты должен стать личностью-богом, – сказал я ему. – Космическим одиночкой. И тогда красота, которую ты будешь искать при создании «ядра» в начале разработки системы, станет доступной. Возможно, как случай». Джеймс понял. И когда через несколько месяцев мы снова приехали в ЦЕРН, он сказал: будем работать по новой философии. Так первая система – это была система контроля финансов ЦЕРНа (при обороте в два миллиона долларов в день) – была создана «по чистому листу бумаги» на нашем подходе всего за два месяца. При том что до этого над её созданием работали в течение нескольких лет и планировали работать еще два года. Начиная с этого момента в ЦЕРНе с созданием административных информационных систем все стало получаться. И был создан лучший в мире для своего времени интегрированный комплекс. Джеймс со временем вошел в центральную администрацию ЦЕРНа. В 2009 году заработал Большой адронный коллайдер. А мне было дано право внедрения разработанных в ЦЕРНе технологий в наш Объединенный институт ядерных исследований, с подготовкой кадров в российских университетах. Последней задачей мы сейчас и занимаемся – в виде создания географически распределенного международного исследовательского университета, с участием в нем классических университетов (НИЯУ «МИФИ» и других) и ведущих специалистов ЦЕРНа и ОИЯИ, а также из Института философии РАН (Москва) – для развития метода сжатия времени. Решая эту задачу, мы также используем подход по управлению сжатием времени. И создаем как «ядро» этого университета International Research IT Universities Centre, что на два порядка проще создания такой конструкции как собственно университет. Главное в нашем подходе – в начале все уже должно работать. То же и с развитием нашего метода. Решая эту задачу, на одной из действующих кафедр в Институте философии РАН нами создается Международный центр исследований проблем конвергенции естественно-научного и социогуманитарного знания. 12 Россия и метод динамического сжатия времени Наш подход со сжатием времени (Time Compression), вышедший из ЦЕРНа, применяют на Западе. Но в России нами уже внедряется другой – Dynamical Time Compression. Сущность этого подхода, предложенного Михаилом Юрьевичем Воробьевым как дальнейшее развитие применяемого нами, заключается в смелой идее рискованных затрат времени (помимо принципа «не спешить» в начале) в промежуточных точках реализации проекта, для дополнительного поиска красоты – как способа сжимать время (сокращать его затраты) еще «жестче». И здесь нам тоже помог случай. Мы сотрудничаем с Русской инженерной школой, базирующейся в Москве в здании, принадлежавшем в XVIII веке Преображенскому полку Петра Великого. Из этого славного своей историей места в 2014 году нам судьба и подбросила 33-летнего Воробьева, успешного предпринимателя в области IT. В преддверии Сочинской олимпиады-2014 он взялся за выполнение проекта стоимостью в полтора миллиарда рублей, из которых 80 % средств уже ушли за три года неизвестно куда. Частная IT-компания, руководимая Воробьевым, выполнила эту работу «с нуля» всего за 240 миллионов рублей, создав за восемь месяцев действующее «ядро», а затем развив его еще за год до полноценной системы. Тогда и сложился подобный нашему подход по сжатию затрат времени, да еще со словом Dynamical. Идеи витают в воздухе? Кто их породил? Это был я? Или же просто я чего-то не разглядел? Ответа нет… Но есть желание – сделать созданный нами подход частью мировой культуры. Идя по пути случайностей или же не совсем случайностей?.. Разве не существует тайн? Таких как Красота или бесконечность. Или метод Dynamical Time Compression, с применением которого мы решаем земные задачи – поддержку создания ускорительного комплекса NICA, включенного Президентом РФ в число приоритетных научных мега-проектов России, и другие. В оценке специалиста по экономике от Русской инженерной школы в Москве, применение метода сжатия времени в предположении, что он будет освоен на первом этапе только в пределах 1/10 от охвата всей хозяйственной деятельности в России, позволит нашему государству сберегать каждый год триллион рублей. 13 14
