14-25 февраля 1956 в Москве состоялся ХХ съезд КПСС. Сейчас он известен, в основном, по пресловутому докладу Н.С. Хрущева «О культе личности и его последствиях», который был зачитан в последний день съезда на закрытом заседании. Более того, сегодня ХХ съезд КПСС ассоциируется именно с «разоблачением культа личности».
Рассматривать этот доклад нет смысла — он и так уже рассмотрен и разобран бесчетное количество раз. Но следует не забывать, что данным докладом ХХ съезд не исчерпывается. На самом деле, на данном съезде помимо всего прочего был представлен план развития страны на следующую пятилетку. Главным в этом плане было то, что страна не просто завершила послевоенное восстановление, но вышла на уровень развития самых передовых стран. Причем в самых передовых отраслях, таких как вычислительная техника или космические полеты. Именно в шестой (и далее, в седьмой) пятилетке была проведена вторая модернизация страны.
И это, ИМХО, много важнее, нежели пресловутая «борьба с культом личности». Потому что все эти политические дрязги и интриги мало что стоят по сравнению с тем, что зовется Zaitgeist, «дух времени» и отражает глубинные структуры общественного устройства. Сталины или Хрущевы приходят и уходят, а он остается. Именно поэтому страна двигалась вперед, несмотря на все политические пертрубации, запускала ракеты и строила заводы, осваивала целину и создавала Единую Энергосистему, возводила новые города и массово получала высшее образование.
Я уже не раз приводил статьи из журнала «Радио» 1950-1960 годов, которы, как мне кажется, хорошо иллюстрируют тот самый «дух времени» этого периода. Вот еще одна статья, которая как раз посвящена ХХ съезду, вернее, запланированному на нем прорыву. В ней приводятся интервью ряда ведущих специалистов, работающих в области, близкой к тематике журнала -то есть к радиоэлектронике. Можно увидеть, какие направления виделись наиболее перспективными в это время.
Это, прежде всего, развитие полупроводниковой техники. Надо напомнить, что транзистор, как таковой, был впервые создан только в 1947 году, то есть 
менее, чем за десять лет до момента написания этой статьи. Но несмотря на это, к середине 1950 годов СССР не только освоил производство транзисторов, но и приступил к политике перехода на новую элементную базу. Где-то с 1955 года в журнале «Радио» появляются схемы (приемники и усилители) на полупроводниковых триодах, пригодные для сборки радиолюбителями.
Не менее важными, нежели создание полупроводниковых усилителей, было направление замены вакуумных устройств в других областях — например, в области фото и термосопротивлений (в случае термосопротивлений речь шла о замене термопар). Или о применении сегнетоэлектриков — и в качестве излучателей, и в качетсве датчиков, и в качестве элементов с управляемой емкостью. Не следует забывать, что эти элементы, столь привычные для нас, для людей 1950 годов свидетельствовали о высоком уровне развития. Еще недавно проблемой были банальные электрические лампочки — а вот теперь можно было работать на самом передовом крае науки.
Подобное изменение означало многое. Прежде всего то, что электроника, бывшая еще совсем недавно довольно экзотическим явлением советской жизни — наверное, единственной доступной формой ее для большинства граждан был радиоприемник — должна была широко применяться в народном хозяйстве. Второй виток модернизации предусматривал массовое применение систем автоматики и автоматического регулирования — от знаменитого автомата с газированной водой, который стал символом советской жизни следующего десятилетия до полетов автоматических космических аппаратов, которые начнутся совсем скоро.
Советская ЭВМ БЭСМ-2
Этот второй виток модернизации подразумевал и «вторую информатизацию» страны, о которой я писал в прошлой статье, которая должна была охватить СССР единой системой электросвязи, превратив единое информационное пространство. Интересно, что уже тогда понимались проблемы, связанные с недостатками аналогового принципа кодирования сигнала. В результате чего требовались — особенно для передачи видео — довольно широкополосные каналы. Поэтому уже тогда искались пути сжатия информации. Забавно то, что в той части статьи, что посвящена проблемам связи, даются те самые направления решения проблемы, что применяются сейчас в системах сжатия, по крайней мере для видеосигнала.
Ну и конечно, вершиной новой модернизации можно было назвать планируемое широкое применение электронно-вычислительных машин. Если учесть, что первые компьютеры в традиционном значении этого слова появились в 1940 годах: знаменитый ЭНИАК — первая универсальная ЭВМ построена в 1946 году, а в СССР первую ЭВМ МЭСМ построил Сергей Алексеевич Лебедев в 1950 году (да, вот такие были «гонения на кибернетику»), то можно только поражаться смелости планов. Ведь практически за 5 лет была создана целая отрасль разработки и производства компьютеров, благодаря которой самые передовые на тот момент решения должны были внедрятся в жизнь.
И, что самое удивительное в поставленных задачах — это то, что все они были решены. Второй виток модернизации был успешно завершен. В результате чего страна не просто достигла мирового уровня развития, но и стала его «законодателем», определяющим, куда пойдет мир. Всего через год запущенный спутник докажет миру, что расхожие представления о СССР, как о стране «лапотных Иванов» не соответствуют действительности. Начнется новая эпоха — эпоха Космоса и науки. И в ней именно нашей стране будет принадлежать лидирующее влияние.
Сегнетоэлектрики и полупроводники.
Электрофизическая лаборатория Физического института имени П. Н. Лебедева Академии наук СССР ведет работы по исследованию физических свойств сегнетоэлектриков и изучению процессов, происходящих в полупроводниках. Руководитель лаборатории член-корреспондент Академии наук СССР Бенцион Моисеевич Вул рассказал корреспонденту нашего журнала:
— Как известно, сегнетоэлектриками называется ряд веществ, обладающих особыми электрическими признаками. Для них, например, характерна способность длительно сохранять состояние поляризации после удаления из электрического поля. По этому свойству сегнетоэлектрики несколько напоминают ферримагнитные материалы (железо, никель, кобальт), которые, будучи удалены из магнитного поля, сохраняют состояние намагниченности.
Особые свойства сегнетоэлектриков были открыты несколько десятилетий назад. Впервые они обнаружены у сегнетовой соли. Совокупность электрических явлений, наблюдаемых у нее и у сходных с ней материалов, была названа сегнетоэлектричеством. В последние годы были найдены и хорошо изучены многие другие материалы. Среди них важное место занимает титанат бария.
Сегнетоэлектрические свойства титаната бария, открытые в 1944 году в нашем институте, позволили применить этот ценный материал в самых разнообразных областях техники. Керамические пьезоэлементы из титаната бария используются, например, в звукоснимателях, выпускаемых нашей промышленностью. Для генерирования ультразвуковых колебаний в аппаратуре дефектоскопии также используются керамические пьезоэлементы. Эта аппаратура применяется на железных дорогах для обнаружения трещин в рельсах.
Аппаратура, аналогичная дефектоскопической, применяется также для определения слоя окисла в котельных установках. Конденсаторы с диэлектриком из титаната бария, обладающего резкой зависимостью диэлектрической постоянной от температуры, используются в измерительных устройствах в качестве датчиков температур, а керамические пьезоэлементы из этого материала — в качестве датчиков давления.
В нелинейных конденсаторах, так называемых варикондах, разработанных в НИИ МРТП, в качестве диэлектрика используется титанат бария с различными добавками. Эти добавки значительно изменяют сегнетоэлектрические свойства титаната бария: емкость таких конденсаторов сильно зависит от напряженности электрического поля в конденсаторе.
Важнейшими задачами, стоящими перед нашей лабораторией и определяющими направление ее работ в будущем, наряду с изучением сегнетоэлектриков, являются исследования в области полупроводников. Исследования движения электронов в полупроводниках и взаимодействия электронов с кристаллической решеткой, а также изучение процессов рекомбинации электронов и дырок позволят создать научную основу для практического расчета и конструирования полупроводниковых приборов.
Важное прикладное значение имеет также изучение процессов ударной ионизации в полупроводниках. Исследования этих процессов позволят создать теоретические основы для конструирования высоковольтных полупроводниковых диодов.
Большие успехи, достигнутые наукой в последние годы в разработке способов преобразования лучистой энергии в электрическую, в значительной степени обусловлены созданием новых полупроводников. В настоящее время можно уже реально говорить о разработке практических способов непосредственного превращения солнечного излучения в электрическую энергию.
Важные проблемы связи
В шестой пятилетке получат еще более широкое развитие различные средства связи. Редакция попросила профессора, доктора технических наук, члена-корреспондента АН УССР Александра Александровича Харкевича рассказать читателям журнала «Радио», над какими проблемами в области связи работают сейчас советские ученые.
Вот что сообщил нам А, А. Харкевич:
— Мы являемся сейчас свидетелями бурного развития техники связи и находимся накануне еще более значительных перемен, связанных с внедрением в технику новых научных принципов. Из всей обширной научно-технической проблематики в области связи я хотел бы коснуться нескольких направлений, разрабатываемых в Московском электротехническом институте связи и лаборатории проводной связи АН СССР.
Прежде всего несколько слов о телевидении. Известно, что телевизионный сигнал имеет очень широкий спектр —около 6 Мгц. Это исключает возможность передачи его по обычным проводным и радиоканалам. Телевизионное вещание ведется на УКВ в пределах прямой видимости; для междугородной передачи нужны либо коаксиальные кабели, либо радиорелейные линии. Требует своего решения задача перехода от черно-белого телевидения к цветному, от плоского-— к объемному. Все это говорит о необходимости изыскивать новые методы передачи телевизионного сигнала. Имеются ли возможности з этом отношении? Да, имеются. Они подсказываются современной теорией и основаны на статистических свойствах телевизионного сигнала.
Теперешний способ передачи из
ображения состоит в поочередной передаче каждого из 500 000 элементов, на которые разлагается изображение. Эта система способна обеспечить передачу и более сложного (т. е. с наибольшим количеством мелких деталей) изображения, которое можно представить себе в виде шахматной доски с числом клеток, равным числу элементов разложения. Но исследование показывает, что действительные изображения имеют в среднем гораздо более крупную структуру и используют возможности системы лишь на единицы процентов. Следовательно, имеется громадный неоправданный запас, ликвидация которого дела бы очень большую экономию.
Существует и второе соображение, основанное на том, что соседние кадры, даже при передаче быстрых движений, очень сходны между собой. Ясно, что при передаче следующего кадра в принципе нет надобности в повторении тех частей изображения, которые остались без изменения по отношению к предыдущему кадру.
Для реализации этих возможностей необходимо, в первую очередь, детальное исследование статистики телевизионных изображений и сигналов.
Важные и интересные проблемы стоят перед телефонией. Исследования показывают, что современный метод передачи речи является хотя и простым, но крайне расточительным. Можно в десятки раз сократить телефонный сигнал, основываясь на принципах так называемой синтетической телефонии. Задача состоит в объективном распознавании звуков речи (фонем); число фонем невелико-—их около 40. По каналу связи нужно передать только номер фонемы с тем, чтобы она синтезировалась на основе полученного командного сигнала на приемном конце. Кроме того, нужно передать еще сведения о высоте, силе и тембре звука. В целом все же возможна вышеуказанная экономия.
Заслуживают упоминания попытки построения новых систем многоканальной связи. В настоящее время эти системы строятся на основе двух методов разделения сигналов: по частоте и во времени. Однако теория показывает, что возможно разделение сигналов по гораздо более общему признаку —по форме. Таким образом, можно разделить сигналы, совпадающие во времени и имеющие перекрывающиеся спектры (например, импульсы прямоугольной и треугольной формы). Весьма возможно, что на этой основе удастся создать новые технические системы.
Само собой разумеется, что успешное решение этих и других задач требует глубокой и настойчивой научно-исследовательской работы.
Исследования в области полупроводников
Значительную роль в дальнейшем совершенствовании разнообразных радиотехнических устройств сыграет широкое использование в их конструкциях полупроводниковых приборов — диодов и триодов. Полупроводниковые приборы имеют значительно меньшие размеры и вес, чем радиолампы, не имеют накаливаемого катода, отличаются большим сроком службы и поэтому повышают надежность работы радиоаппаратуры, счетно-математических машин и других установок. В связи с этим в Директивах XX съезда КПСС указывается, что в шестой пятилетке необходимо широко развернуть научно-исследовательские работы по полупроводниковым приборам и расширить их практическое применение.
Большая работа по изучению полупроводниковых материалов и созданию новых полупроводниковых приборов проводится в Институте радиотехники и электроники Академии наук СССР.
Редакция журнала «Радио» обратилась к руководителю одного из отделов этого института профессору Сергею Григорьевичу Калашникову с просьбой рассказать, какие работы с полупроводниками проводятся в лабораториях института.
— Работа с полупроводниками в наших лабораториях проводится в различных направлениях,— говорит профессор Калашников.—Одно из этих направлений — это изучение свойств германия и кремния, являющихся исходными материалами для изготовления полупроводниковых приборов.
Германий, кремний и другие полупроводники, полученные в чистом виде, непригодны для применения в приборах. Нужные свойства полупроводники приобретают лишь при добавлении примесей — «присадок» различных элементов. Для того чтобы сознательно управлять свойствами полупроводников, нужно исследовать, как на свойства полупроводников влияют различные «присадки». При этом очень важно изучить, как влияют эти примеси на время восстановления электронного равновесия в полупроводнике, т. е. на время «жизни» электронов и дырок, а также и на его удельное сопротивление. Этот вопрос, кроме прикладного значения, представляет и большой научный интерес, так как его изучение помогает разобраться в чрезвычайно важных и сложных явлениях взаимодействиях электронов с кристаллической решеткой полупроводников, что является одной из основных проблем физики твердого тела.
В нашем институте в настоящее время ведутся исследования в этой области.Для проведения экспериментов разработаны специальные вакуумные печи для получения монокристаллов кремния и германия и для введения в них различных примесей, а также разработана методика изучения релаксационных процессов в полупроводниках.
Другим направлением нашей работы является изучение свойств полупроводниковых приборов и создание приборов, которые могли бы работать при высоких частотах. В работах по изучению и улучшению частотных свойств полупроводниковых диодов и триодов мы достигли некоторых успехов. За последние несколько лет проведен ряд работ по исследованию эквивалентных схем полупроводниковых диодов на высоких и сверхвысоких частотах.
Исследования по точечным диодам велись в направлении изучения зависимости входного сопротивления и детектирующих свойств от частоты, постоянного положительного смещения на диоде и характеристики входного материала. Для плоскостных диодов выяснялось влияние свойств полупроводника, из которого изготовлен диод, и режима работы на его выпрямительные свойства.
Результаты этих работ позволяют предложить эквивалентную схему полупроводникового диода на высоких частотах, которая отличается от известных ранее. Это дало возможность сделать ряд заключений о путях улучшения частотных свойств диодов, которые в настоящее время мы пытаемся реализовать.
Одна из задач, которую мы сейчас решаем,— это создание плоскостных диодов, могущих работать на сверхвысоких частотах. Создание таких диодов увеличит надежность работы различной аппаратуры, применяемой на этих диапазонах.
По вопросам, связанным с применением полупроводниковых триодов, работы ведутся также в направлении улучшения их частотных свойств. Задача, стоящая перед работниками нашего института, заключается в том, чтобы значительно повысить рабочую частоту полупроводниковых триодов. Это даст возможность полностью заменить радиолампы в радиоприемниках, телевизорах и других радиоприборах.
— В заключение нашей беседы,— сказал профессор Калашников, — следует отметить, что современное состояние развития полупроводниковой техники можно сравнить с развитием техники вакуумных приборов периода примерно 1925 года.
Если учесть, что технология производства полупроводниковых приборов значительно сложнее, чем технология производства радиоламп, то станет ясно, что должна быть проделана огромная работа, чтобы решить большие задачи, поставленные в Директивах XX съезде партии по шестому пятилетнему плану, в области создания новых типов полупроводниковых приборов.
Для успешного решения этих задач потребуется совместная работа большого коллектива физиков, инженеров и техников, и я надеюсь, что многие радиолюбители примут участие в этой важной работе.
Термо- и фотосопротивлениия.
В беседе с корреспондентом журнала «Радио» руководитель лаборатории полупроводниковых приборов профессор, доктор технических наук Борис Тимофеевич Коломиец рассказал:
— В истекшем пятилетии наша лаборатория проделала большую работу по изучению физических свойств различных полупроводников и отбору материалов, на величину проводимости которых оказывает сильное влияние температура или свет. В результате был найден ряд полупроводниковых материалов, позволивших создать новые, весьма чувствительные электронные приборы — термосопротивления и фотосопротивления.
Вскоре наша промышленность организовала выпуск разработанных лабораторией термосопротивлений типа ММТ-1, ММТ-4, ММТ-8, ММТ-9, КМТ-1 и КМТ-4 с большими температурными коэффициентами, лежащими в пределах от — 2,4 до — 6,0 процента на 10 С.
Значительные успехи были достигнуты также е создании фотосопротивлений. Освоенные в производстве фотосопротивления типа ФС-А1. ФС-А4, ФС-Б2, ФС-К1 и ФС-К2 обладают очень большой чувствительностью, намного превышающей чувствительность вакуумных фотоэлементов. Для сравнения можно привести такой пример. Один из лучших и наиболее распространенных фотоэлементов типа СЦВ обладает чувствительностью всего около 100 мка/лм, а чувствительность фотосопротивления типа ФС-К1 при напряжении 400 в равна 1200000 мка/лм.
В настоящее время появилась возможность создания на основе селенида кадмия новых фотосопротивлений, обладающих примерно в десять раз большей чувствительностью, чем фотосопротивление типа ФС-К1. Лаборатория уже провела большую работу по изысканию объектов применения термо- и фотосопротивлений. В шестой пятилетке эти изыскания будут продолжены.
В новой пятилетке термосопротивления найдут широчайшее применение в самых разнообразных областях техники. Они будут использованы для дистанционного измерения и автоматического регулирования температуры, для систем автоматического теплового контроля и пожарной сигнализации, для температурной компенсации различных элементов электрических цепей и ограничения импульсов пусковых токов двигателей и других электрических приборов, для измерения теплопроводности жидкостей и газов и скорости их течения и т. д.
Фотосопротивления с успехом заменят вакуумные фотоэлементы при автоматизации таких технологических процессов, как счет изделий на конвейере, контроль за качеством тканей и бумаги в процессе их производства и в ряде других случаев. Выполняя задачи, поставленные XX съездом КПСС перед советской наукой, работники лаборатории будут продолжать изучение различных полупроводниковых материалов, работать над созданием термосопротивлений, обладающих еще меньшей инерционностью, чем существующие, над расширением диапазона их рабочих температур, которые в настоящее время лежат в пределах от —70 до +180° С, и уменьшением инерционности термосопротивлений, над созданием новых рациональных конструкций этих приборов и расширением сферы их применения в народном хозяйстве.
Многое предстоит сделать и в области фотосопротивлений. Мы продолжим работу по изысканию новых полупроводниковых материалов, которые позволили бы осуществить дальнейшее повышение чувствительности этих приборов, уменьшить их инерционность и расши¬рить спектральную чувствительность. Необходимо также провести ряд работ по созданию новых рациональных конструкций фотосопротивлений, в .том числе по разработке и организации выпуска герметизированных фотосопротивлений, надежно работающих в условиях большой влажности и в жидких средах.
Сотрудники нашей лаборатории полны энтузиазма с честью выполнить задачи по созданию новых типов полупроводниковых приборов и широкому внедрению в народное хозяйство уже разработанных и изготовляющихся промышленностью полупроводниковых термосопротивлений и фотосопротивлений.
Электронно-счетные машины.
Советские ученые при постоянной и действенной поддержке Коммунистической партии и Советского правительства достигли выдающихся результатов в ряде областей науки. Одним из замечательных достижений наших ученых является создание электронных быстродействующих вычислительных машин, значение которых для нашей страны трудно переоценить.
Редакция обратилась к академику Сергею Алексеевичу Лебедеву с просьбой познакомить читателей журнала «Радио» с работой быстродействующей электронной счетной машины—БЭСМ, созданной под его руководством в Институте точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР. Сергей Алексеевич рассказал следующее:
— Решение многих важных задач, выдвигаемых современной техникой, связано с колоссальным объемом сложнейших вычислений. Обеспечить их обычными средствами, с помощью ручных или электрических арифмометров практически невозможно. Понятно поэтому, какой переворот в применении математики для решения важнейших проблем физики, механики, астрономии, химии и других областей науки совершило появление электронных вычислительных машин, способных производить сложнейшие вычисления с невиданной ранее скоростью.
Чтобы представить себе все значение этого выдающегося достижения технической мысли, достаточно сказать, что современная электронная вычислительная машина за несколько часов выполняет столько расчетов, сколько опытный вычислитель не сможет сделать за всю свою жизнь.
Созданная в Институте точной механики и вычислительной техники Академии наук СССР быстродействующая электронная счетная машина БЭСМ совершает в среднем семь — восемь тысяч математических операций в секунду. Иными словами, она заменяет собой работу десятков тысяч вычислителей, открывая неограниченные возможности перед научно-исследовательскими институтами, конструкторскими бюро и проектными организациями.
Наша электронная машина работает уже около двух лет. За сравнительно небольшой срок с ее помощью решено множество задач из различных областей науки и техники. Это позволило сэкономить государству сотни миллионов рублей.
Можно привести много примеров, показывающих, какую поистине незаменимую роль играет электронная счетная машина при необходимости произвести громоздкие вычисления или очень быстрые расчеты. Для международного астрономического календаря, например, за несколько дней были подсчитаны орбиты движения, около семисот малых планет солнечной системы с учетом воздействия на них Юпитера и Сатурна. На десять лет вперед определены их координаты, точно высчитано, где они будут находиться через каждые сорок дней. Ранее такие расчеты требовали многих месяцев работы большого вычислительного бюро.
При составлении карт по данным геодезической съемки местности приходится решать систему алгебраических уравнений с большим числом неизвестных. Задачи с 800 . уравнениями, требовавшие выполнения до 250 миллионов арифметических действий, решались на электронной машине менее чем за двадцать часов.
На электронной машине были подсчитаны таблицы для определения форм контуров наиболее крутых, неосыпающихся откосов каналов. Интересно отметить, что 15 вычислителей в течение ряда месяцев безуспешно пытались решить эту задачу хотя бы для одного варианта. На электронной же машине подсчеты для десяти вариантов заняли менее трех часов. Не трудно понять, какую это дает большую экономию материальных средств и времени в гидротехническом строительстве.
Электронная вычислительная машина выполняет не только математические задачи, но и может решать ряд логических задач. С ее помощью можно, например, переводить, научные и технические тексты с одного языка на другой. Опытный, перевод научного текста с английского на русский язык был осуществлен в конце 1955 года. Любопытно, что этот перевод машина сделала быстрее и грамотнее, чем любой из трех специалистов-переводчиков, работавших одновременно для сравнения.
У вычислительных машин — большое будущее. Не случайно в Директивах XX съезда КПСС предусмотрено усилить в шестой пятилетке работы по конструированию и производству автоматических быстродействующих вычислительных машин для решения сложных математических задач и счетно-математических машин для автоматизации управления производственными процессами.
У нас, советских ученых, имеются все условия и возможности с честью решить эту большую и важную задачу. Развитие электронной автоматики позволит существенно улучшить показатели электронных счетных машин как в отношении скорости выполнения арифметических действий, так и в отношении уменьшения количества аппаратуры и размеров машины.
