Есть вещи, о которых советская наука предпочитала молчать. Не потому что стыдно, а потому что слишком сложно объяснить, как страна, запустившая человека в космос, умудрилась построить компьютер, работавший по принципам, от которых весь остальной мир отказался ещё в 1940-х.
Речь о троичной ЭВМ «Сетунь». И чем дольше в неё вглядываешься, тем больше она напоминает не технологическую ошибку, а опережение времени, зашитое в корпус из советского листового металла.
Когда математик идёт против течения
1958 год. Весь мир строит двоичные компьютеры. IBM, Bell Labs, британцы из Манчестера. Бит, нолик, единичка. Это уже не вопрос споров, это аксиома инженерной цивилизации.
В это время Николай Брусенцов, молодой исследователь из МГУ, садится и начинает считать. Не программировать. Именно считать: какая система счисления является наиболее экономичной с точки зрения соотношения элементов и выразимых значений?
Ответ его поражает. Это не двойка. Это число е, основание натурального логарифма. Примерно 2,718. А ближайшее целое число к нему, с которым можно работать в реальной электронике? Три.
Троичная логика не просто возможна. По расчётам Брусенцова, она оптимальна.
Так родилась «Сетунь», единственная в мире серийная троичная ЭВМ. Не прототип, не лабораторная игрушка. Серийная машина, которую выпускали на Казанском математическом заводе и которую реально эксплуатировали в университетах и научных учреждениях.
Что значит «троичная» и почему это странно
В двоичном компьютере каждый элемент хранит одно из двух состояний: ноль или один. В троичном — одно из трёх: минус один, ноль, плюс один. Этот базовый элемент называется «трит» (от trit — ternary digit).
Звучит как незначительная деталь. На деле это переворачивает всю архитектуру.
Во-первых, меньше элементов для хранения того же объёма информации. Десять тритов кодируют 59049 значений. Десять битов — только 1024. Разница колоссальная.
Во-вторых, отрицательные числа хранятся без всяких ухищрений. В двоичной арифметике для отрицательных чисел придумано несколько трюков: дополнение до двух, знаковый бит. В троичной симметричной системе минус три и плюс три существуют совершенно естественно, никаких костылей не нужно.
В-третьих, логика становится богаче. Вместо «да/нет» появляется «да/нет/может быть». Что неожиданно точно отражает реальные задачи — особенно в науке, где неопределённость не исключение, а норма.
Брусенцов не просто построил машину. Он построил другую вычислительную философию.
Судьба «Сетуни»: триумф, который не разрешили развить
С 1959 по 1965 год было выпущено около пятидесяти машин «Сетунь». Для советской электроники того времени это приличный тираж. Машины работали в Новосибирском университете, в Киеве, в Москве. Инженеры их хвалили. Математики были в восторге.
А потом пришло указание сверху: переходить на двоичные стандарты.
Причина была не техническая. Причина была геополитическая. СССР взял курс на копирование западной архитектуры, чтобы обеспечить совместимость с иностранным программным обеспечением и не изолировать советскую науку от мировых баз данных. Началась эпоха ЕС ЭВМ, советского клона IBM/360. Всё, что не вписывалось в двоичный стандарт, стало лишним.
Брусенцов продолжал работу в инициативном порядке. В 1970 году он создал «Сетунь-70» — ещё более радикальную машину, построенную на принципах стекового программирования и использующую диады (пары тритов). Это была архитектура, опередившая RISC-концепцию на добрые десять лет.
Серийного производства она так и не увидела.
О невероятных достижениях и секретных разработках ушедшей цивилизации мы рассказываем в нашем закрытом Мах-канале ОКБ "Прорыв". Присоединяйтесь!
А что делал остальной мир?
Здесь история становится ещё интереснее, потому что «странность» советских вычислений выглядит совсем по-другому на фоне того, что творилось у конкурентов.
США: когда секретность порождает монстров
В начале 1950-х ВВС США финансировали разработку компьютера SAGE для системы противовоздушной обороны. Одна машина занимала площадь в половину акра и потребляла три мегаватта электроэнергии. Она состояла из 55000 электронных ламп и требовала постоянного присутствия технического персонала.
SAGE не был плохим компьютером для своего времени. Он был просто чудовищным по масштабу. Американцы решали задачи числом транзисторов там, где советские инженеры пытались найти математически элегантное решение.
Великобритания: компьютер, который жил в ванной
Manchester Baby, первый компьютер с хранимой программой, был собран в 1948 году в помещении, больше напоминавшем склад. Он умел выполнять только одну операцию — вычитание. Зато делал это с хранимой программой, что было революцией.
Британцы пошли путём итеративного усложнения: берём минимально работающую систему и наращиваем функциональность. Философия, диаметрально противоположная брусенцовскому подходу, который начинал с математического идеала и двигался к железу.
Япония: логика вместо арифметики
В 1960-х японские исследователи из Tohoku University разрабатывали так называемые «нейронные» машины — устройства, пытавшиеся имитировать не арифметику мозга, а его принципы распараллеливания. Проект был засекречен и мало известен на Западе.
Но принципиальная разница с «Сетунью» очевидна: японцы имитировали биологию, Брусенцов искал математический оптимум. Это разные вопросы, ведущие к разным ответам.
Германия: аналог вместо цифры
ФРГ в те же годы активно развивала аналоговые вычислительные машины для инженерных расчётов. Konrad Zuse, создатель первого в мире программируемого компьютера Z3, продолжал работать с аналоговыми системами, убеждённый, что непрерывные вычисления точнее дискретных для физических задач.
Zuse и Брусенцов, не зная друг друга, задавали одинаковый вопрос: а точно ли двоичная цифровая машина является единственно возможным вычислительным инструментом? И оба получали ответ «нет». Просто шли к нему разными дорогами.
Реабилитация через полвека
В 1990-х, когда советские архивы стали открываться, западные компьютерные историки с изумлением обнаружили «Сетунь». Несколько статей в IEEE Annals of the History of Computing вышли с нескрываемым восхищением.
Оказалось, что ряд идей Брусенцова независимо переоткрывался в разных местах. Троичная логика всплыла в работах по квантовым вычислениям — кубит, основная единица квантового компьютера, по своей природе трёхсостоянный объект. Суперпозиция это не метафора и не магия, это именно то, что Брусенцов называл «неопределённостью» в своей троичной системе.
Симметричная троичная арифметика была заново открыта в работах по криптографии как удобный инструмент для определённого класса алгоритмов.
Стековая архитектура «Сетуни-70» прямо предвосхищала Forth, язык программирования, который был независимо изобретён Чарльзом Муром в 1970 году и до сих пор используется в космических приборах, промышленных контроллерах и встроенных системах.
Почему это важно сегодня
Мы живём в мире, где архитектурная монокультура — двоичные процессоры с фон-неймановской архитектурой — достигла физических пределов роста. Закон Мура умирает. Тактовые частоты упёрлись в тепловой барьер. Индустрия ищет выходы в параллельных вычислениях, нейроморфных чипах, квантовых процессорах.
И каждый раз, когда инженер формулирует вопрос «а что если не бит, а три состояния», он оказывается в точке, где уже стоял советский математик из МГУ в 1956 году, рисуя в тетрадке схемы на ферритовых сердечниках.
«Сетунь» не была странным компьютером. Странным был мир, который не дал ей развиться.
Вместо послесловия
Николай Брусенцов дожил до 2014 года. Он увидел и мобильные телефоны, и нейронные сети, и первые квантовые прототипы. В интервью последних лет он был последователен: троичная логика остаётся незакрытым вопросом, и рано или поздно индустрия к нему вернётся.
Возможно, он прав. Возможно, следующий прорыв в вычислениях будет основан на системе счисления, которую советский математик исследовал в хрущёвскую оттепель, работая в кабинете с видом на Воробьёвы горы.
А «Сетунь» тем временем стоит в Политехническом музее. Тихая, серая, немного ржавая по краям. И совершенно не похожая на ошибку.
