Лаборатория № 36 «Средств и методов оптимизации технических систем»

Лаборатория № 36 (тогда её номер был другим) образована ещё в те времена, когда Институт проблем управления назывался Институтом автоматики и телемеханики и «ютился» в доме на Ленинградском проспекте, здании бывшего ресторана «Спорт». Лаборатория тоже «ютилась», но даже не в комнате, а в «трубе», являвшейся переходом между двумя зданиями. Сотрудники сидели в жуткой тесноте, зато рядом с обычными людьми в той же «трубе» сидели такие корифеи, как Александр Аронович Фельдбаум, Александр Яковлевич Лернер и Лев Николаевич Фицнер — совершенно разные люди, удачно дополнявшие друг друга.

Александр Яковлевич Лернер был прекрасным организатором и высочайшим профессионалом в области систем автоматического управления. Он прекрасно читал лекции в самых разных местах и, в частности, в Институте стали, откуда «вербовал» для работы талантливую молодёжь. По-видимому, его лучшей находкой в этом Институте стал Анатолий Григорьевич Бутковский, одарённый и глубокий человек, ставший впоследствии специалистом мирового уровня по управлению распределёнными системами. Учеником Александра Яковлевича в Институте стали был также Кемер Борисович Норкин, заведующий лабораторией в настоящее время.

Лев Николаевич Фицнер был не столько теоретиком, сколько талантливым изобретателем. Он непрерывно выдумывал всякие электронные вычислительные и управляющие устройства. Помнится случай, когда он вместе с молодёжью сотворил особое самодвижущее устройство, которое передвигалось по полу, разыскивая наиболее освещённое место. 


ЛЕВ НИКОЛАЕВИЧ ФИЦНЕР

31.07.192216.03.1982

Фицнер Лев Николаевич Лев Николаевич Фицнер — доктор технических наук, профессор, завершал свой жизненный путь заведующим лабораторией самонастраивающихся систем Института проблем управления Академии Наук СССР и был одним из талантливейших учеников профессора А. А. Фельдбаума.

За выдающиеся работы в области создания нелинейной аналоговой вычислительной техники он был удостоен Государственной премии СССР (тогда она называлась Сталинской премией 1-й степени).

Лев Николаевич был крупным специалистом в области создания поисковых систем автоматического управления, предназначенных для решения сложных производственных задач. В частности, ему удалось создать такую систему управления процессом технологической обработки поверхностей лопаток высокоскоростных турбинных установок, что она позволила значительно увеличить выпуск этих сложных изделий при заметном улучшении их качества.

В последние годы жизни он вёл оригинальные работы по исследованию систем управления в живых организмах, и в частности управления двигательно-мышечной активностью. Львом Николаевичем было выдвинуто несколько смелых и интересных гипотез о системах управления, основанных на поисковых принципах работы.


Но, конечно, своему становлению лаборатория обязана, прежде всего, Александру Ароновичу Фельдбауму. Именно благодаря широте, глубине и системности его научного творчества, лаборатория оказалась способной гибко реагировать на радикальные изменения в стране. Этот замечательный человек оставил о себе добрую память. Его огромное научное наследие служит людям до сих пор. Его аспирантами и учениками были такие сегодня хорошо известные сотрудники Института проблем управления, как К. Б. Норкин, А. Б. Шубин, И. В. Тиме, Е. П. Маслов, Э. Е. Гачинский, академик АН Киргизии В. П. Живоглядов и многие другие. Тематика исследований лаборатории А. А. Фельдбаума была связана с теорией оптимальных систем. Впервые здесь были сформулированы постановки задач дуального управления, принципы построения унитарных вычислительных систем. Разрабатывалась теория оптимизации технологических процессов. Тогда ещё не было персональных компьютеров, и основными вычислительными средствами являлись аналоговые вычислительные машины — АВМ. Сотрудники лаборатории могли похвастать знанием прикладной электроники и умением моделировать на АВМ. Создавалась элементная база систем оптимизации. Например, автоматический многоканальный оптимизатор (детище А. Б. Шубина) позволял на основе измерений критерия оптимизации подбирать целенаправленно до 11 параметров объекта управления, добиваясь экстремума выбранного критерия. Другим устройством, необходимым для синтеза систем оптимизации, был настраиваемый функциональный преобразователь, с помощью которого можно было, в частности, формировать оптимальные законы управления. Таким образом, в лаборатории разрабатывался комплекс аппаратуры, позволяющий исследовать и решать множество интересных и важных задач не только на моделях, но и непосредственно на реальных объектах.

В лаборатории проводились также поисковые работы. Так, на основе сетей из аналоговых пороговых элементов (такую сеть называли персептроном — прообраз будущих нейронных сетей) синтезировались обучаемые распознающие системы.

Вспоминает сотрудник Института Юрий Сагалов: «В небольшой комнате на пятом этаже на Каланчёвке, куда наша лаборатория вскоре переехала, был собран „советский персептрон“. Так сотрудники лаборатории называли между собой довольно громоздкий макет устройства для распознавания букв алфавита. Макет состоял из большого количества реле, шаговых искателей, операционных усилителей. Во время работы всё это трещало и сверкало контрольными лампочками. На экране задавалась какая-либо буква. Автомат обходил её по контуру и после некоторого времени обучения формировал специфические для этой буквы признаки. В дальнейшем автомат безошибочно классифицировал предъявляемые буквы, которым был ранее обучен.

Как-то под конец рабочего дня в комнату, где кроме меня никого не было, совершенно неожиданно быстро вошли В. А. Трапезников и О. И. Авен — в те времена учёный секретарь Института. Они почему-то были очень возбуждены, и спросили — действительно ли у нас есть персептрон и мог бы я его продемонстрировать? Я показал на приборные стойки и сказал, что это он и есть. Было видно, что они торопятся, и попросили коротко пояснить, что это такое. Задав несколько вопросов, они поблагодарили и так же быстро ушли. На следующий день я рассказал о визите директора, и мы стали бурно обсуждать возможные последствия этого визита. Однако никаких, известных мне, последствий не было. Впрочем, после этого визита лабораторию стали посещать выдающиеся люди. Наши „достижения“ смотрели, в частности, А. Н. Косыгин, академик А. И. Берг, А. Ф. Засядько, Эрнесто Че Гевара, делегация кубинских революционеров и многие другие высокопоставленные гости. Кстати, Засядько повёл себя очень странно. Посмотрев на используемый в качестве регистрирующего прибора самописец, он сказал, что подобные системы видел ещё до войны на шахтах».

Ещё один курьезный случай. По идеям Л. Н. Фицнера, А. А. Фельдбаума и К. Б. Норкина в Чебоксарах был изготовлен комплекс аппаратуры автоматического синтеза оптимальных систем управления. Комплекс был установлен на первом этаже. К нашему удивлению, он уже через день вышел из строя. Мы нашли отказавшее реле и заменили его. На следующий день всё повторилось. Оказалось, что шеллак, которым были пропитаны реле, пришёлся по вкусу мышам, которые легко проникали из подвала в помещение первого этажа. Была проведена мощная операция по их устранению, причём, как мы потом узнали, заявляемый масштаб ущерба, нанесённого мышами, увеличивался на каждом уровне иерархии, обеспечивавшей эту операцию, в 10 раз и на самом верхнем уровне достиг 10 млн. руб.

Следует отметить, что с развитием цифровой вычислительной техники аппаратура, которая тогда была создана, утратила свою прежнюю значимость. Всё это железо оказалось выброшенным, но от разработанных в те времена идейных принципов построения систем оптимизации в основе своей отказываться не пришлось. Более того, умение осмысливать поведение весьма сложных систем, состоящих из, говоря образно, «целеустремлённых автоматов», работает до сих пор.

В лаборатории был решён ряд прикладных задач оптимизации. Система оптимизации углеобогатительных фабрик позволяла повысить производительность фабрики за счёт определения оптимальных соотношений степени обогащения угля разного класса крупности. Эта работа была награждена медалью ВДНХ.

Очень интересной и нестандартной была работа по оптимизации продуктивности растений (томатов, огурцов и др.), выращиваемых в теплицах. Была сконструирована специальная камера — фитотрон, в которой выращивались тепличные растения. В фитотроне производились измерения интенсивности фотосинтеза растений и подбирались такие параметры среды, которые её повышали. Оптимальные значения параметров задавались и поддерживались в теплице. В системе использовалась управляющая ЭВМ ПС-300, разработанная в Институте в лаборатории И. В. Прангишвили. Интерес к этой работе был проявлен не только у нас в стране, но и за рубежом, в частности в Финляндии, где сотрудники лаборатории выступили с докладами. К сожалению, от этой работы остались лишь отчёты, статьи и авторские свидетельства. Видимо, она всё ещё дожидается своего времени. В любом случае, важным результатом этой работы стало выделение особого класса объектов управления, которые, во-первых, имеют собственные цели и, во-вторых, эти цели не совпадают с целями системы управления. Эта ситуация встречается в реальной практике весьма часто и научиться управлять в такой ситуации совершенно необходимо.

Ещё одна «сельскохозяйственная» задача касалась управления распределением температуры и влажности по толщине субстрата в камерах шампиньонных комплексов. Здесь для управления использовалась адаптивная модель.

Достижения Семёна Борисовича Клейбанова, без преувеличения, вывели его в «корифеи» теории оптимизации каналов передачи данных. Подобный вывод напрашивался сам собой: в лаборатории буквально дневали и ночевали сотрудники НИИ связи. Оптимальная настройка корректоров в телефонных линиях связи позволяла во много раз увеличивать скорость передачи по ним цифровых данных. И когда мы пользуемся высокоскоростной передачей данных по телефонным каналам в системе Интернет, то, в какой-то степени, используем научные результаты и его работ.

В секторе, руководимом А. Б. Шубиным, при активном участии А. Т. Пасечника и Г. Г. Харченкова совместно с ВНИИ «Зернопродукт» был успешно решён ряд проблем для предприятий переработки зерна. Разработаны влагомеры зерна и влажных органических продуктов (один из вариантов которых серийно выпускается заводом «Электроприбор» в Кишинёве), система автоматического управления зерносушилкой, информационная система для мукомольного завода. Совместно с «Мостеплоэнерго» разработана система оперативного дистанционного контроля аварийного состояния теплопроводов. 


КЕМЕР БОРИСОВИЧ НОРКИН РУКОВОДИТ ЛАБОРАТОРИЕЙ 36 ЛЕТ

Норкин Кемер БорисовичКемер Борисович Норкин родился в 1933 г. В настоящее время он — доктор технических наук, профессор. Работает в Институте с 1957 г., с 1973 г. — заведующий лабораторией.

Является известным специалистом в области вычислительной техники и её применения для управления различными технологическими процессами, включая создание средств и методов оптимизации.

Им опубликовано множество печатных работ и несколько монографий, сделано несколько десятков изобретений.

К. Б. Норкин, объездив почти весь мир от Мексики до Китая, неоднократно выступал с докладами на российских и международных конференциях.

В лаборатории Кемер Борисович организовал цикл крупномасштабных работ по оптимизации условий жизнеобеспечения высших растений, возделываемых в контролируемой среде.

Резкое изменение жизни в стране пробудило в нём желание заняться серьёзной общественной деятельностью. На раннем этапе перестройки его избирают в Московский совет. Затем он переходит на работу в Департамент мэра Москвы, где работает и в настоящее время в должности Советника мэра. Кемер Борисович участвует в разработке структурной политики устойчивого развития такого огромного города, каким является столица России. Впрочем, несмотря на сильную загруженность работой в Правительстве Москвы, он еженедельно обсуждает с сотрудниками ход их повседневной научной деятельности, активно участвуя в работе своей лаборатории.


Время шло. Оно выдвигало новые идеи и новые задачи. Так сложилось, что заведующий лабораторией доктор технических наук, профессор Кемер Борисович Норкин был приглашён для работы в Правительство Москвы. Поэтому, естественно, современная тематика лаборатории связана с задачами управления развитием города. Задачи управления развитием города сформулированы как задачи поиска оптимального баланса конечного потребления и инвестиций в производство, инфраструктуру и компенсацию вредных антропогенных и техногенных воздействий на городскую среду. В рамках этой тематики написано и издано несколько монографий. Небольшая книжка К. Б. Норкина «Рыночная экономика большого города» широко цитируется в Интернете. В соответствии с традициями системного подхода, заложенными в лаборатории А. А. Фельдбаумом, продолжают развиваться классические разделы теории автоматического управления — прежде всего те, что позволяют совершенствовать методы управления сложнейшими социально-экономическими системами. Это, прежде всего, методики оценивания тенденций развития при наличии интенсивных помех и неточностей измерения. И. В. Тиме предложил методы нахождения оценок оптимального риска снизу в задачах дуального управления. Сформулированы новые подходы к сжатию звуковых сообщений и анализу турбулентных потоков в жидкостях. Разработаны новые алгоритмы нелинейной фильтрации аномальных отсчётов.

Два Александра: Фельдбаум и Шубин за работойА. Б. Шубиным разрабатываются и исследуются на ЭВМ алгоритмы оптимального программного управления сложными динамическими объектами. Решение этой задачи потребовало использования и существенного развития создававшихся ещё при А. А. Фельдбауме алгоритмов идентификации параметров динамических объектов. Полученные результаты позволили предложить конструктивные алгоритмы управления гибкими космическими конструкциями. Ю. Э. Сагаловым предложены конструктивные методы оценивания качества управления в мегаполисах и крупных городах.

В последние годы лаборатория активно сотрудничает с Правительством Москвы, разрабатывая методы оптимизационного управления социально-экономическим развитием такой крупной и чрезвычайно сложной системы, какой является современный мегаполис. Используются и радикально совершенствуются практически все принципы, которые составляют научный багаж лаборатории: идентификация динамических систем, оценивание в условиях помех, дуальное управление, теория управления активными системами. В настоящее время лаборатория привлекается для разработки антикризисных мер Правительства Москвы.