Seigei A. Lebedev, cha đẻ máy tính của Liên Xô
Ngay tại đất nước Ucraina đổ nát sau chiến tranh vào những năm 1930,
chiếc máy tính đầu tiên của nước Nga Xô Viết đã ra đời với cái tên Mailaia
elektronnaia schetnaia machina. Cha đẻ của nó chính là kỹ sư điện tử Seigei
Alexeievitch Lebedev, người anh hùng lao động của đất nước rộng lớn này.
Seigei Alexeievitch Lebedev là một trong những người anh hùng trong bóng tối của
ngành tin học mà người ta sẽ phải ngả mũ đón chào, bên cạnh những tên tuổi lớn
khác như Charles Babbage, John von Neumann Alan Turing. Vai trò tiên phong
nhưng ít được biết tới của kỹ sư người Nga này giờ đã được công nhận. Ông đã làm
ra được chiếc máy tính kỹ thuật số, chạy điện, được lập trình đầu tiên tại Châu Âu
trong điều kiện bị cô lập ở Ucraina và làm việc với những điều kiện hết sức thảm hại.
Đây có thể được coi là cuộc phiêu lưu lãng mạn nhất của công nghệ.
Ấp ủ giấc mơ
Cách 400 cây số về phía đông của Moskva là thành phố Nijni-Novgorod (được đặt lại
tên là Gorki trong khoảng thời gian 1932-1990), hiện là thành phố lớn thứ ba của
nước Nga với gần 2 triệu dân. Chính nơi đó Seigei Alexeievitch Lebedev đã được khai
sinh ra vào ngày 2.10.1902 trong một gia đình nhà giáo. Người ta biết rất ít về thời
thơ ấu của ông. Lebedev đã theo học tại trường Đại học kỹ thuật Moskva và tốt
nghiệp năm 1928 với chuyên môn được đào tạo là điện cao thế. Đây là một ngành
hấp dẫn vì lúc đó Liên bang Xô Viết đang ưu tiên phát triển điện của mình. Công việc
của các kỹ sư điện là đem ánh sáng tới cho mọi người dân để thúc đẩy sự nghiệp
hiện đại hóa đất nước. Luận văn tốt nghiệp của Lebedev do GS. K.A.Krug hướng dẫn
đề cập tới việc ổn định các lưới điện kết nối giữa các trung tâm điện với nhau.
Thời ký đầu mới ra trường, Lebedev giảng dạy trong một ngôi trường mới thành lập
và bắt đầu các nghiên cứu tại Viện công trình điện mà người đứng đầu vẫn là giáo sư
Krug. Công việc của ông liên quan tới việc thiết kế các trung tâm và mạng lưới điện.
Điều này đòi hỏi phải giải quyết các bài toán phức tạp. Lebedev bắt đầu quan tâm tới
các phép tính toán tự động. Lúc đầu ông bị thu hút bởi phép tính tương tự (analog).
Chiếc máy phân tích khác biệt của Vannevar Bush, một chiếc máy có khả năng phân
biệt các phương trình khác nhau, hoạt động từ năm 1931 tại Viện Công nghệ
Massachusetts đã thức tỉnh tâm trí. Cùng với Lebedev, hai đồng sự khác là I.S Bruk
và L.I.Gutenmakher đã cùng làm việc để chế tạo chiếc máy tính đầu tiên.
Chiến tranh ập tới đã khiến phòng thí nghiệm của Lebedev phải rời sâu vào một địa
điểm bí mật và hoạt động hai năm liền ở Sverdlovsk, một khu vực hẻo lánh nằm
cách chỗ cũ khoảng 100 cây số về phía đông. Sau thời kỳ khó khăn này, Lebedev
được bổ nhiệm làm giám đốc Viện năng lượng thuộc Viện Hàn lâm khoa học Kiev vào
tháng 5.1946. Vẫn bị các phép tính analog cuốn hút, ông và nhóm nghiên cứu mới
của mình tiếp tục các công việc thiết kế một chiếc máy tính.
Ngay từ đầu năm 1947, Lebedev quay sang nghiên cứu các phép tính số và ngay lập
tức bị chúng cuốn hút. Theo các nhà nghiên cứu lịch sử tin học Gregory Crowe và
Seymour Gooman, một nhóm các nhà toán học, vật lý và kỹ sư đến từ khắp nơi trên
nước Nga đã cùng tập hợp tại phòng thí nghiệm của Lebedev để bàn thảo, trao đổi
và tìm ra cách chế tạo các máy tính. Ngày 6.11.1950, tức là sau 4 năm nghiên cứu
miệt mài, chiếc máy MESM (Mailaia elektronnaia schetnaia machina, tạm dịch là
chiếc máy tính nhỏ chạy điện) ra đời.
Lebedev bên cạnh chiếc MESM ở Viện hàn lâm khoa học Ucraina
Vượt khó
Trong suốt thời kỳ này, Lebedev chuẩn bị các điều kiện cần thiết, thành lập các quỹ,
chuẩn bị cơ sở lý thuyết và thực hành để lắp đặt chiếc máy tính đầu tiên. Các điều
kiện vật chất thật khắc nghiệt: Kiev là thành phố bị tàn phá tan tành. Mọi thứ đều
thiếu thốn. Lebedev đã phải cùng vợ của mình thuê một căn hộ để ở. Về mặt kỹ
thuật thì ông đã phải vá níu mọi thứ có thể, chế ra các dụng cụ và thiết bị cần thiết
để lắp máy tính. Tiếp đến là việc tìm kiếm các kỹ sư điện. Những kỹ sư lành nghề
không thể tìm được thời buổi sau chiến tranh. Thế là ông phải kiếm những người
ham thích về các phép tính số để đào tạo. Thông tin ở bên ngoài có thể đến được với
ông? Các nhà viết sử về tin học gặp rất nhiều khó khăn trong việc xác định liệu
Lebedev và các cộng sự của ông ta có thể biết đến các tiến bộ kỹ thuật lúc đó ở Anh
và Mỹ hay không. Seymour Goodman cho rằng các công bố của Phương Tây liên
quan tới những chiếc máy tính đầu tiên là Eniac (Đại học Pennsylvania), chiếc máy
tính điện tử đầu tiên nhưng lại chạy bằng chương trình lập sẵn qua đường cáp hoặc
nhiều dự án hoặc chương trình máy tính lúc này đã được ghi nhận như Edsac (Đại
học Cambridge, Anh) có thể đã tới được Kiev. Tuy nhiên, một điều có thể khẳng định
được là MESM không hề giống với bất kỳ chiếc máy tính nào chế tạo ở Phương Tây và
như vậy không có chuyện Lebedev chế tạo được chiếc máy tính nhờ các thông tin là
tình báo Nga chuyển đến.
Phải mất tới 2 năm rưỡi chuẩn bị thì Lebedev mới định hình được chiếc khung cho
máy tính điện tử đầu tiên của Xô Viết cũng như chế tạo được các linh kiện cần thiết.
Mùa hè năm 1949 là thời điểm chiếc máy tính bắt đầu được lắp ráp. Lebedev có được
một phòng làm việc mới tuy không phù hợp lắm với mục đích chế tạo chiếc máy tính
những bù lại cũng khá rộng. Nhóm của ông làm việc trong một phòng rộng 500 m2.
Căn phòng này vốn là một khu nội trú của tu viện cổ Feofania nằm cách Kiev 15 km.
Những điều kiện làm việc ở đây cung thật kinh khủng. Feofania dường như bị cô lập
với bên ngoài. May mắn thay, nhóm làm việc có được một chiếc xe tải để chở thiết bị
cũng như người từ Kiev tới. Khi trời mưa, con đường thật lầy lội và các kỹ sư luôn
phải xuống đẩy xe qua con đường mòn khốn khổ. Mặc dù những khó khăn, cực khổ,
công việc vẫn tiến triển. Vào cuối năm 1949, hình dạng cuối cùng của chiếc máy
cũng đã được phác thảo xong. Ấn tượng nhất vẫn là những chiếc tủ đựng linh kiện
hai tầng lớn tới 50 m2. Người ta bắt đầu công việc lắp ráp và nối hệ thống đường dây
điện chằng chịt. Máy đã lắp xong và chạy thử. Khổ nỗi, nó không hoạt động như dự
tính và người ta lại tiếp tục phải thay đổi các linh kiện, nghĩ ra tất cả các phương án
có thể. Cuối cùng người ta đã quyết định phải khoét một lỗ thủng ở trên trần nhà để
thoáng khí, tạo điều kiện “hạ nhiệt” cho chiếc máy khổng lồ này, Anne Fitzpatrick,
nhà khoa học hiện đang làm việc tại phòng thí nghiệm Los Alamos kể lại. Cần nhớ là
một chiếc máy này chứa tới 6.000 tấm tỏa nhiệt và tiêu thụ lượng điện tới 25 KW.
Thành công
Lebedev dường như không biết nhiều về thông tin lúc đó ở Manchester. Vào ngày
21.6.1948, Freddie William và các cộng sự đã rất hạnh phúc khi “Baby”, chiếc máy
tính đầu tiên của họ đã bắt đầu hoạt động. Tuy nhiên, chiếc máy tính thô sơ này,
được gọi là Manchester Mark 1 chỉ có thể thực hiện được 7 câu lệnh trong đó có phép
tinh trừ và phép phủ định nhưng không thể làm được tính cộng. William, theo yêu
cầu của von Neumann cũng đã tạo ra được bộ nhớ 32 từ 32 bit. Đối với chiếc máy
tính MESM, Lebedev nhắm tới đích xa hơn. Cả phép tính cộng và trừ được thực hiện
nhờ các mạch “song song” trong khi chiếc máy “Baby” chỉ làm việc theo chuỗi và
chạy rất chậm. Không những thế, các phép tính nhân và chia cũng được đưa vào
“thực đơn” của MESM ngay từ đầu. Một bộ nhớ cho phép nhớ được 31 số 17 bit và 63
lệnh 20 bit.
Ngày 6.1.1950, máy tính MESM đã chạy thử thành công chương trình đầu tiên của nó
với tốc độ 50 phép tính/giây. Hai tháng sau đó, chiếc máy tính được chạy thử trước
một hội đồng các nhà khoa học thuộc Viện hàn lâm khoa học Ucraina. Không kịp nghỉ
ngơi vì thắng lợi này, Lebedev tiếp tục các công việc hoàn thiện chiếc máy tính và
bắt đầu chế tạo BESM (Bistrodeistvuiushchaia elecktronnaia schetnaia machina),
nghĩa là Máy tính điện tử tốc độ cao. Lần này, ông được sự hỗ trợ nhiều hơn từ Viện
hàn lâm, nhất là từ chính bản thân Mikhail Alexeievitch Lavrentiev, phó chủ tịch Viện
hàn lâm. Từ năm 1947, ông này đã cho rằng ngành tin học vừa khai sinh có rất
nhiều tiềm năng và cần phải dành cho nó nhiều ưu tiên đặc biệt. Thế là hàng loạt các
nhà khoa học tên tuổi đã tới Feofania để thực hiện các chương trình tính các quỹ đạo
đạn đạo hoặc tính toán các vụ thử hạt nhân.
Lần này Lebedev có một đối thủ thực sự. Một nhóm nghiên cứu do Youri Bazilevskii
đứng đầu bắt đầu làm việc trên một dự án máy tính có tên Stela tại Matxcơva. Tuy
nhiên, chiếc máy BESM của Lebedev nổi trội hơn nhiều. Bộ nhớ trung tâm rất độc
đáo của máy tính chứa tới 1024 từ 39 bit và khi hoạt động tốt vào tháng 4.1953,
BESM có thể thực hiện được 1000 phép tính trong mỗi giây. Vào đầu năm 1955, với
một bộ nhớ mới, tốc độ tính toán của máy tính đã len tới 8000 phép tính/giây.
Cho tận tới ngày ông mất (Lebedev mất năm 1974 – ngocson52), Lebedev vẫn
không ngừng sáng tạo ra những chiếc máy tính khác. Kết quả: 15 chiếc máy tính đã
ra đời trong suốt cuộc đời của ông. Loại máy BESM-2 ra đời vào năm 1958 đã được
sản xuất công nghiệp. Đến thế hệ máy tính BESM-4, các transitor đã biến mất. Năm
1965, thế hệ máy tính BESM-6 đã có thể thực hiện được 1 triệu phép tính/giây. 350
chiếc máy tính thế hệ này đã được sản xuất và chúng đã đóng góp rất nhiều vào
công cuộc chinh phục vũ trụ của người Nga Xô viết.
NGUYỄN HOÀNG dịch từ La Recherche
(ngocson52 - diendantoanhoc)
. Nga Xô Viết đã ra đời với cái tên Mailaia
elektronnaia schetnaia machina. Cha đẻ c a nó chính là kỹ sư điện tử Seigei
Alexeievitch Lebedev, người anh. (Mailaia elektronnaia schetnaia machina, tạm dịch là
chiếc máy tính nhỏ chạy điện) ra đời.
Lebedev bên cạnh chiếc MESM ở Viện hàn lâm khoa học Ucraina
Vượt