Семён Михайлович Раковский был студентом Винницкого педагогического института. Он собирался преподавать физику и математику. Неожиданно в этом году их программу обучения сократили на один семестр. Зимняя сессия, сдача экзаменов, а потом всем курсом они попали на полугодичные военные сборы. Парни — начальной военной подготовки и обучения на командиров низшего звена отделение-взвод. Девушки — обучение медсестрами, причём с практической стажировкой по больницам в обязательном порядке. Как стало известно, учебные планы для следующих годов обучения перерабатывались, а вот им, как всегда, досталась самая сложная участь: попали в переходный период. Поэтому лекции по некоторым предметам им дочитывали в воинских частях, благо, направляли группами. Физиков и математиков больше в артиллерию. Пусть за половину года и не выучить как следует, но делали всё, что могли. Их именно обучали, тренировки, общая физическая подготовка, маршировка — от этого никуда не деться, но больше было практической и теоретической нагрузки, штудирование уставов, даже стрельбы проводились регулярно, И не только из стрелкового оружия (артиллеристу тоже стрелковка положена), но и из орудий, а кое кому довелось поработать из миномётов.
Нельзя сказать, что армейская жизнь пришлась Сёме по вкусу, он был человеком не слишком дисциплинированным, но отлично знал математику, поэтому сложностей в расчетах при наводке орудий у него не было. Ему даже вручили грамоту за успехи в обучении. Но вот что получилось, будучи на учениях командиром орудия, бывший студент Раковский понял, что такое ответственность. За людей, которым тебе доверили. Военная служба не терпит расхлябанности, а он, как многие толковые математики часто витал в цифровых эмпиреях. А тут еще так получилось, что его познакомили с работой зенитного орудия, это был обзорный экскурс. Точнее, им объясняли, что зенитные пушки можно использовать и по наземным целям как обычные орудия при наличии соответствующих снарядов, в частности, им показали трехдюймовые зенитные орудия Лендера-Тарновского, которые были на вооружение еще во время Империалистической войны. Краском Звягинцев, преподававший им артиллерийское дело, рассказывал об основном недостатке этих пушек при ведении огня по самолётам: низкую точность и большой расход боеприпаса для поражения цели. Поскольку цели были не просто движущимися, а летающими, маневренными. И это Семёна зацепило. Он решил подойти к этому вопросу с точки зрения математики. Основной вид ведения зенитного огня был заградительный — облака шрапнели вспыхивали по курсу летящего самолета, если везло — какой-то поражающий элемент пробивал его обшивку, если не везло, то надо было просто сбить самолёт с курса, не дать нанести удар. И в свободное время (которого было очень мало) молодой математик посвятил созданию математической модели выстрела из зенитного орудия. Но не просто модели, а с наличием переменных параметров, которые влияют на его точность.
Примерно на тридцатый день своих расчетов он понял, что уперся в потолок понимания проблемы. Тогда он попросил Егора Тимофеевича Звягинцева свести его с опытным командиром зенитного орудия. Тот подумал, и решил помочь пытливому студенту. Через три дня после того разговора курсант Раковский познакомился с командиром зенитной батареи тех самых пушек Лендера, Михаилом Григорьевичем Черкасским. Невысокий шебутной зенитчик сразу же понравился долговязому и чуть флегматичному студенту. Как-то сразу они нашли общий язык, тем более что комбат Черкасский в математике тоже чуток шарил.
— Ты мне дай такой механизм, чтобы я ввел четыре параметра и получил на выходе хотя бы высоту, на которую надо снаряд забросить. А то все делаем методом тыка. Если еще бомбер по небу тащится, так это да, к тихоходу можно как-то приноровиться. А вот истребитель, новые И-5, у них же скорость за двести — двести пятьдесят километров в час. Попробуй, попади! А он первым делом будет зенитчиков выбивать, чтобы потом бомбардировщики всё причесали!
Семён чесал голову, механизм ему подавай!
— Сделать такой механизм, наверное, не проблема, Миша (они быстро с комбатом перешли на «ты» и по имени). Проблема сделать для механизма шаговый механизм расчета. Ведь ты стреляешь, когда самолет находится черт знает где от той точки, в которой должен взорваться снаряд, чтобы попасть. Значит, нам надо рассчитать наиболее вероятный курс и давай так, что мы будем учитывать? Смотри, наблюдатель видит цель. Так?
— Так!
— Мы определяем высоту и дистанцию до неё, так?
— Так!
— Скорость цели надо учитывать?
— Обязательно!
— Снос от ветра?
— Ну да…
— Что еще влияет на полет снаряда. Мы берем идеальную ситуацию. То есть все снаряды одинаковой навеской пороха, рабочие, сам понимаешь…
— По больному режешь, давай, прикинем.
По результатам их совместных усилий появилась математическая работа, моделирование алгоритма поражения воздушной цели зенитным орудием. Но вот что дальше с этой работой делать? Когда закончилась полугодовая экспресс-подготовка, Семён поехал на распределение в родной ВУЗ. Винницкий педагогический институт был создан в 1912 году как институт повышения учительской квалификации, выпускники его (а их было немного, не более ста человек на курсе) имели право преподавать любой предмет. Потом, в 1921 году был организован на его базе институт народного просвещения с педагогическими курсами, который просуществовал недолго, в 1924 его объединили с Каменец-Подольским институтом народного образования, перевели туда кадры, а в Виннице организовали педагогический техникум, на базе которого уже в тридцатом создали институт социального воспитания, и уже на его базе в 1932 — педагогический институт, при этом первоначально планировалось четырёхлетнее образование, которое потом скостили до двух с половиной лет. Стране нужны были учителя в большом количестве. Тут работал известный математик и педагог Александр Матвеевич Астряб, именно к нему и направил стопы молодой человек. При всей своей занятости профессор принял выпускника своего института, посмотрел работу и ухмыльнулся, подкрутил кончики рано поседевших усов, после чего предложил пригласить своего коллегу, физика Виктора Константиновича Бернацкого. И дальше они уже трудились коллективом, разбирая статью «на троих». Астряб нашел две ошибки в преобразованиях, которые необходимо было исправить, а Бернацкий порекомендовал представить зону поражения в виде шара и описывать его не как точку, а именно как шар. Пусть и не совсем точно, но намного ближе к конечной цели исследования. И предложили после того, как Раковский внесет в работу коррективы, собрать по этому поводу консилиум.
Раковский не заморачивался распределением, направили его работать учителем физики и математики в первую городскую школу, что на Каличе, но всё лето доводил свою работу до ума. Его предупредили, что консилиум будет 12 августа. На это число работа была завершена. Её обсуждало девять человек, почти все работники Винницкого педагогического института, правда, было и трое приглашенных во главе с Михаилом Михайловичем Копельовичем, директором Харьковского электротехнического института, который как раз в это время создавался. Михаил Михайлович не мог похвастаться выдающимися достижениями в науке, но был толковым организатором. А поэтому, когда ему позвонил приятель из Винницы и рассказал про перспективную работу молодого ученого, тот решился поехать немедленно, взяв с собой двух помощников, один из которых специалист в математике, а второй в электротехнике. После довольно бурного обсуждения работы, во время которого поломали немало копий, тем более. что работу нельзя было назвать абсолютно бесспорной, Копельович посоветовался со своими помощниками и предложил Стёпе Раковскому аспирантуру в своём институте. Ему очень понравилась тема работы, тем более что под неё можно было получить и финансирование от военного ведомства, а если удастся создать прибор на основе этой разработки — так тогда его институт прогремит на всю страну! Как толковый директор, он клещами вцепился в молодого человека, пообещал решить все вопросы с трудоустройством. А статью предложил напечатать в профильном математическом журнале.
Поскрёбышев положил на стол вождю папку с материалами — тут было краткое изложение новых научных статей в разных направлениях, по каждой интересной работе буквально несколько предложений. Название одной из них заинтересовало вождя. Он вспомнил, как в одной из докладных записок, которую он получил перед командировкой товарища Строителя в Германию, описывался путь получения системы управления артиллерийским огнем зенитного орудия и построенного на аналогичном принципе счетного устройства для получения точного бомбометания.
Иосиф Виссарионович обладал прекрасной памятью, он достал эту докладную записку, в ней говорилось о том, что огромный расход снарядов зенитной артиллерией связан именно с невозможностью точного прицеливания и прогнозирования места, где окажется цель после выстрела из пушки. Еще большей проблемой было прицельное бомбометание: оно возможно в двух случаях: на малой высоте и скорости, что позволяет точнее попасть в цель, либо при применении пикирования — приема, когда пилот целится самим самолетом, наводя его на цель, и бомба отрывается от самолета и летит по точной траектории. В первом случае самолет легко уязвим перед автоматическим оружием, а во втором летчик испытывает серьезные перегрузки, не все могут таким приемом уверенно овладеть. В тоже время к началу войны американцы разработали прибор, который использовал гироскопы для стабилизации расчетной платформы, но при этом давал гарантированное попадание с большой высоты (свыше трех-пяти тысяч метров) практически в любую цель! Незначительные погрешности вполне компенсировались весом бомбы.
Гироскопы в СССР начали делать в Ленинграде. А в Харькове стали делать математическую модель расчетов попадания зенитной пушкой! И это было весьма интересно! А если вспомнить то, что в царском флоте три процента попаданий из корабельных орудий считалось отличным результатом стрельбы, то… Стало ясно, что эту тему надо развивать. Приборы управления артиллерийским огнём! Прицелы для бомбардировщиков! Создание пикирующего бомбардировщика и автомата выхода из пикирования. Так, кто у нас за этой статьей? Коллектив харьковских молодых ученых? Очень интересно. Надо их свести с ленинградскими товарищами, что там говорил Строитель по поводу продажной девки империализма — кибернетики? Что целая наука выросла из попытки решить задачу точной стрельбы зенитного орудия? Значит, эта наука должна у нас появиться.
На девятнадцатое октября было решено собрать совещание по этому вопросу. На него пригласить серьезных математиков, работающих в этой теме или хотя бы в приближенной к ней областях. В назначенное время в кабинете Сталина собралась группа ученых. Это был один из авторитетнейшим и старейших математиков, Николай Николаевич Лузин, профессор и заведующий кафедрой математики Иваново-Вознесенского технического института, создатель нескольких школ математиков, кроме того, его учениками считали себя не одна сотня советских ученых[17]. Он был выдающимся математиком и не менее выдающимся педагогом. В этом году ему должно исполнится шестьдесят лет, но он при этом профессор полон сил и энергии. Кроме этого, приглашен один из его учеников, Андрей Николаевич Колмогоров, которому только исполнилось тридцать лет, но он уже стал профессором МГУ, получил мировую известность, разрабатывал вместе с Александром Яковлевичем Хинчиным теорию вероятности, из которой и вырастет в последующем кибернетика. Хинчин на сегодня заведующий кафедрой математического анализа Второго Московского университета, человек недюжинной работоспособности и энергии, считался признанным авторитетом в той же теории вероятности, немало работал над теорией чисел. Еще одним приглашенным на это заседание стал профессор Московского государственного университета, начальник отдела теоретической геофизики Государственного астрофизического института Вячеслав Васильевич Степанов. Кроме него присутствовал еще один ученик Лузина, заведующий кафедрой высшей геометрии МГУ Павел Сергеевич Александров, самым молодым ученым оказался ученик самого Александрова, доцент кафедры алгебры Московского госуниверситета Лев Семёнович Понтрягин. Несколько неожиданным было присутствие на совещание известного советского ученого, заведующего кафедрой физиологии Нижегородского государственного университета Петра Кузьмича Анохина, пока еще только начинающий свой путь в науке.
— Товарищи ученые! — Сталин начал совещание, привычно прохаживаясь по кабинету, сжимая в руке трубку, но даже не собирался ее раскуривать. — Мы собрали вас тут для того, чтобы выработать практическое решение одной проблемы. Пока что одной, но мы думаем, что решение этой задачи откроет перед наукой пути преодоления очень интересных и важных практических проблем. Каждый из вас занимается серьезными теоретическими исследованиями в разных областях математики. К сожалению, я подчеркиваю это, к сожалению, мы вынуждены направить наши теоретические изыскания на решения задач, связанных с военным делом. Не открою вам большого секрета, если скажу, что большая война не за горами. Наше правительство делает всё, чтобы избежать этого или быть готовым к любому повороту событий. Перед нашей встречей я просил вас ознакомится с одной статьей молодых ученых из Харькова. Итак, перед вами теоретическая задача — как создать математический аппарат, который позволит прогнозировать координаты взрыва снаряда зенитного орудия с тем, чтобы увеличить вероятность поражения летящей цели. Прошу высказываться.
Первым взял слово Николай Николаевич Лузин, как авторитетнейший из ученых.
— Товарищ Сталин, молодые ученые предложили интересный метод прогнозирования, создав идеальную модель, в которой есть свои недостатки. Она перегружена параметрами. При практической реализации эта модель окажется сложно реализуемой, потому что важна и скорость расчета. А на существующей базе мы не сможем создать вычислитель, который учитывает сразу несколько десятков параметров. То есть необходима оптимизация, которая позволит без особого снижения эффективности получить оптимальный результат. Считаю, этих молодых ребят надо пригласить в Москву и начать работу в этом направлении. Создать рабочую группу. Но тут нужна и материальная база, чтобы теоретические разработки проверять на практике.
— Хотите, чтобы мы вам дали зенитное орудие? — поинтересовался Сталин.
— Лучше всего не одно, нам нужна статистика, чтобы получить удовлетворительный результат.
— Нам надо определить, товарищ Сталин, что еще считать оптимальным результатом. — вклинился в разговор Колмогоров. Хотя бы понимать, какова сейчас точность попадания зенитной артиллерийской установки, например, если сейчас это один процент, то поднять до девяноста будет нереальной задачей.
— Согласен с вами, но сейчас это намного меньше одного процента. И да, мы решим этот вопрос, у вас будет на полигоне подразделение, которое будет испытывать ваши наработки на практике.
— Товарищ Сталин, проблемой рассеивания снарядов при стрельбе занимались еще в дореволюционное время, особенно при стрельбе из морских орудий большого калибра. Дорогой снаряд, при максимально возможной эффективности в пять процентов попаданий это было очень мало. Многое упиралось в измерительные приборы и их возможности. Конечно, сейчас наука продвинулась, но мы должны понимать и то, с какими погрешностями вычислительных систем мы встретимся, чтобы сделать принципиально оптимальной последовательность шагов: обнаружение цели, ввод данных, получение результата, наведение орудия и выстрел. То есть создать систему принятия решения на основе полученных данных. — это уже высказался Хинчин.
— Значит некая теоретическая база всё-таки имеется? — Уточнил вождь.
— Несомненно, только она нашла свое выражение в таблицах стрельб, которые должны были знать командиры орудий, но их главным недостатком было слишком малое количество вводимых данных. Нам же надо найти то оптимальное количество, которое не перегрузит военного специалиста, будет быстро обработано и даст приемлемый результат.
— Понятно, вот почему мы пригласили на это совещание товарища Анохина. Вы спросите, зачем нам нужен тут физиолог? Есть такое мнение, что принцип решения поставленной задачи должен совпадать с принципом принятия решения организмом.
— Наиболее быстрый ответ мы получаем в результате рефлекторной деятельности, описанный академиком Павловым. Мы пока только нащупываем принципы связи в организме, но наша нервная система работает как надежный механизм, в котором принятие критически важных решений происходит без участия головного мозга, проще говоря, неосознанно. Например, действие огня — рецептор воспринимает тепловой импульс, перерабатывает его в сигнал, который следует в спинной мозг, откуда обратный сигнал поступает к мышцам, которые сокращаются — рука одергивается от огня. Боль приходит намного позже по меркам физиологии, конечно же. То есть, в организме существует система обратной связи, которая реализуется шагами воздействие — сигнал — обработка сигнала — ответный сигнал — ответное действие.
— Скажите, товарищ Анохин, вы можете сказать, какой принцип этой связи? Она уменьшает или усиливает входящий сигнал?
— Простите, товарищ Сталин, я пока что не могу ответить на это вопрос, скорее всего, связь эта уменьшает сигнал в случае рефлекторного действия. Но это следует уточнить.
— Вот и прекрасно, товарищ Анохин, пока товарищи математики будут рассчитывать свою задачу, попробуйте уточнить этот вопрос, очень может быть, он поможет нам решить нашу общую сложную задачу. А товарищи из ГАУ помогут решить организационные вопросы.
Некоторые биографы считают, что учениками Лузина можно считать примерно около пятисот известных математиков.