О кафедре

Презентация кафедры вычислительной математики и компьютерного моделирования 2018 г.

Середина пятидесятых. Фантастический взлет научной мысли, стимулируемый разработкой принципиально новых видов техники, зарождающейся ядерной энергетикой, радиотехникой, ракето- и самолетостроением, потребовал не только создания новых технических средств вычислений, но и разработки принципиально новых вычислительных методов.
 
Имена К. Гаусса, А. Лежандра, П. Лапласа, П.Л. Чебышева, А.Н. Крылова навеки вписаны в историю прикладной математики. Сотни ученых, занимаясь проблемами физики, астрономии, математики, механики и др., создали фундамент современной вычислительной математики, во многом опережая вычислительные возможности своего времени. Не случайно, что Л.А. Люстерник, активно занимавшийся прикладными аспектами метода конечных разностей, в 1936 г. на страницах журнала «Успехи математических наук» настаивал на расширении возможностей созданного Вычислительного Центра АН СССР.
 
В 1953-1954 гг. появились созданная коллективом Ю. Базилевского первая отечественная серийная электронная вычислительная машина «Стрела» с быстродействием в 2-4 тыс. операций в секунду и оперативной памятью 2047 43-разрядных ячеек и скромный труженик «Урал» с его 100 операциями (разработчик Б. Рамеев). Естественно, их характеристики малы в сравнении с современными машинами, но для эпохи счетно-аналитических и аналоговых машин и механических арифмометров они внушали уважение. Но именно ограниченность их возможностей и заставила первые поколения вычислителей относиться к программированию как к искусству, что позволило решать задачи, которые и сейчас вызывают алгоритмические проблемы.
 
Возникла необходимость в подготовке математиков, которые могли бы использовать «мощную» технику того времени для решения насущных проблем науки и производства. В сентябре 1957 г. на механико-математическом факультете Томского государственного университета, старейшего вуза Сибири, по приказу министра высшего образования СССР В.П. Елютина была открыта первая за Уралом кафедра прикладной и вычислительной математики. С 29 октября 1957 г. заведующим кафедрой назначается доцент Георгий Александрович Бюлер, который был одним из инициаторов ее создания. С отличием закончив физико-математический факультет ТГУ в 1936 г., он через пять лет защитил кандидатскую диссертацию. Его имя стало известным благодаря публикациям по численному решению задач математической физики (теплопроводности, упругости, магнитодинамики и др.). Настоящий интеллигент, воспитанный в традициях старой школы образованный, тактичный, добросовестно относящийся к порученному делу и требующий этого от других Георгий Александрович всячески старался пробудить интерес студентов к науке, направлял этот интерес не только в его любимую математическую физику, но и в абсолютно новые области прикладной математики, заботился в меру своих возможностей о студентах, аспирантах и молодых коллегах. Примечательно, что он был против распределения выпускников кафедры 1961 г. по школам области, так как считал, что страна остро нуждается в математиках-программистах.
 
С 1 сентября 1957 по 31 января 1958 г. Г.А. Бюлер был направлен в МГУ на курсы переподготовки по вычислительной математике. Вместе с ним отправились учиться и первые преподаватели вновь открытой кафедры: Нинель Викторовна Семухина (Генина), которая в дальнейшем вела занятия по численному анализу и под руководством проф. П.П. Куфарева защитила кандидатскую диссертацию; Арнольд Петрович Михайлов, читавший курс лекций по программированию для машины «Стрела» первым выпускникам кафедры 1959 г. (позднее перешел ни работу в Сибирское отделение АН СССР); Эльвира Сергеевна Сазонова, которой досталась нелегкая работа учить техническому устройству вычислительных машин слушателей, с трудом отличавших триод от диода.
 
Первая группа математиков-вычислителей была сформирована весной 1957 г., когда математикам-третьекурсникам ММФ предложили перейти на новую специальность «Вычислительная математика» (никакого специального отбора или принуждения не было). Одни пошли из любопытства (что это такое вычислительные машины?), других влекло новое, неизведанное, остальные попросту остались в своей родной группе.
 
Осенью для вычислителей наступила «свобода»: пока преподаватели учились в Москве, студенты сдавали экзамены по обязательным предметам (по плану), а недостающее количество зачетов компенсировалось дисциплинами по собственному выбору. Ходили к физикам учиться изумительному педагогическому мастерству А.Б. Сапожникова и к радиофизикам знакомиться с идеями молодых кибернетиков Ф.П. Тарасенко и А.Д. Закревского, с их единомышленниками, слушали теорию релейно-контактных схем в изложении молодого талантливого алгебраиста В.И. Альбрехта. Учились считать на арифмометрах «Феликс» и «Рейнметаллах».
 
Вернувшиеся из Москвы преподаватели пытались передать знания своим первенцам, однако не все слушатели были достаточно серьезно настроены на этот процесс. Один из авторов данной публикации до сих пор смущенно вспоминает, что зачетную программу к решению задачи Дирихле для уравнения Лапласа «скомпилировал» у все знавшей и понимавшей Тамары Резник (в дальнейшем она долгие годы работала в Академгородке, явилась автором многих изящных программ знаменитой библиотеки ИС-22 и победителем международных конкурсов по компьютерным технологиям).
 
Поскольку на просторах Сибири еще не было вычислительных машин, то в декабре 1958 г. томские студенты прибыли на практику в Вычислительный центр МГУ. Руководителем практики был Юрий Яковлевич Попов. Первая же его лекция по программированию сделала предмет абсолютно понятным для всех, и последующее составление программ оказалось столь кратким, что Юрий Яковлевич был приятно удивлен. Несколько недель ожидания начала практики (говорили, что идут расчеты по очередному спутнику) были заполнены экскурсиями в Архангельское и Кусково, Третьяковку, Пушкинский, Оружейную палату, посещением балетов Большого театра с Улановой, Лепешинской, Плисецкой и молоденькой Максимовой (для провинциалов, не видевших телевизора, это было чудом). Наконец наступил первый день практики. Пройдя через два КПП и зал подготовки данных (программа и числовые данные готовились на перфокартах, на перфокарты же и выводились результаты счета затем их можно было распечатать на бумажную ленту), практиканты-томичи впервые оказались в машинном зале «Стрелы». Незабываемое впечатление, недоступное для нынешних программистов: громадный зал, выстроившиеся буквой П двухметровые сдвоенные стойки, шуршание магнитной ленты почти метровой ширины в барабане, рычащие входной и выходной перфораторы и мерцающий в полумраке сотнями лампочек пульт управления. Кстати, еще долгое время от профессионального программиста требова¬лась ювелирная работа за пультом быстрота ответной реакции на машинные сообщения (машинное время стоило весьма дорого).
 
Окончилась практика, начался процесс дипломирования. И здесь свобода: возможность выбора темы дипломной работы и ее руководителя (кроме Г.А. Бюлера, руководили работами Е.Д. Томилов, Ф.П. Тарасенко, А.П. Закревский и многие молодые ученые СФТИ, ТГУ, ТПИ). Наконец, государственные экзамены, защита дипломной работы, для юношей месяц военных лагерей и первое поколение выпускников кафедры ушло в жизнь.
 
В 1959 г. состоялся первый в Сибири выпуск 24 математиков - вычислителей 443-й группы. В составе этой группы были Акулова Зоя, Алабушева Людмила, Андриенко Галина, Былино Нина, Васина Галина, Галузина Нина, Дубровская Надежда, Желтоногова Валентина, Захаров Виктор, Зыль Лиля, Лебкова Инна, Макарина Светлана, Никонова Галина, Потолов Алексей, Резник Тамара, Румянцева Евгения, Савинона Светлана, Селина Нина, Сивцева Галина, Соловых Людмила, Тынкевич Моисей, Чернильцева Людмила, Шибер Юлий, Яскина Нина. Многие из них остались на работе в вузах и НИИ Томска. Часть выпускников отправилась в Бийск и Дзержинск в НИИ, в Новосибирский академгородок, который только начал строиться; Галина Андриенко yеxала в Пензу к Рамееву на знаменитый завод счетных машин, а Алексея Потолова томичи узнали как одного из первых дикторов томского телевидения. До сих пор выпускники ММФ 1959 г., работающие по всей стране (в Москве и Севастополе, Рязани и Красноярске, Владивостоке и Одессе), вспоминают родной Университет и каждые пять лет встречаются в любимой университетской роще около Научной библиотеки, где провели тысячи часов своей молодости. Вспоминают своих учителей З.И. Клементьева, Н.Г. Туганова, П.П. Куфарева, Г.А. Бюлера, Е.Д. Томилова, И.Х. Беккера, В.И. Альбрехта, П.П. Астафьева и др.
 
С 1959 г. начал работу на кафедре один из первых ее выпускников Моисей Аронович Тынкевич. Читал курс программирования сначала для «Стрелы» и «Урала», а затем для ЭВМ семейства М-20. В связи с дефи¬цитом учебной литературы в короткий срок подготовил и издал уникальное по тем временам учебное пособие «Программирование для трехадресной вычислительной машины», по которому еще 10 лет учились программированию в кодах студенты ТГУ. Помимо студентов, книгой Тынкевича пользовались программисты СФТИ, НИИПММ, политехнического института и других учебных заведений Томска. Студенты кафедры, уезжавшие на практику или дипломирование в другие города, способствовали популяризации этого пособия.
 
В 1960 г. в Университете заработала ЭВМ «Урал-1». Поместили ее в правом крыле коридора второго этажа главного корпуса рядом с гербарием. Машина не отличалась быстродействием: когда нужно были решать нетривиальную задачу по уже отлаженной программе, программист приходил часов в 10 вечера, устанавливал перфоленту с программой (зачерненную кинопленку с пробивками) в читающее устройство, запускал программу и дремал рядом на стульях, откликаясь на звонок при прерываниях, и так до утра.
 
В это же время при кафедре прикладной и вычислительной математики в главном корпусе ТГУ был создан кабинет вычислительной техники. В конце пятидесятых начале шестидесятых годов студенты ММФ здесь выполняли задания по «Методам вычислений» на арифмометрах «Феликс» и Рейнметаллах, составлявших парк кабинета. Сегодняшним студентам трудно представить, какой шум стоял в аудитории, когда несколько человек одновременно выполняли операции умножения и особенно деления. При возникновении деления на нуль шум еще более возрастал, пока лаборант Владимир Ваганян не выводил машину из этого состояния: вставлял отвертку в отверстие для отмены операции и ударял по отвертке. Шум прекращался и наступала тишина. В те времена кафедра, так же как и факультет, находилась на третьем этаже южного крыла главного учебного корпуса ТГУ в аудитории 313.
 
Практику первые поколения вычислителей проходили в ВЦ МГУ, а с 1965 г. на ВЦ ИМ СОАН, ВЦ СОАН СССР и на заводе математических машин в Томске, где была установлена М-20. Здесь располагался ВЦ ТГУ. В конце 60-х вычислительный центр был переведен во второй учебный корпус, и студенты-вычислители, так же как и другие студенты механико-математического факультета, проходили учебную практику, выполняли курсовые и дипломные работы на БЭСМ-4, М-220, ЕС-ЭВМ. В эти годы изучались языки Алгол, PL-1, Алгол-ГДР, Ляпас и Фортран. Многие из выпускников уже в студенческие годы достигли совершенства в программировании (выпускница 1961 г. Галя Рогова славилась в Томске умением писать программы, не требующие отладки). Быстрое развитие вычислительной техники вызвало появление на кафедре новых спецкурсов «Основы Алгола-60» (32 часа) и «Автоматизация программирования» (48 часов).
 
Значительно расширился круг задач, рассматриваемых в дипломных работах. Наряду с задачами математической физики, решаемыми аналитическими и численными методами, возник интерес к совершенно новым в то время методам и разделам прикладной математики: в тематике работ появились методы Монте-Карло (Г. Акимова, 1960; В. Кубрак, 1961), линейное программирование (В. Пуряева, 1961), динамическое программирование (Л. Талдыкина, 1961), сетевое планирование (И. Рабинович, 1963) и др. Из собственного любопытства и для расширения кругозора выпускников М.А. Тынкевич организовал спецкурсы по теории графов (48 часов) и исследованию операций. Любопытствующие студенты и молодые педагоги посещали и факультетский семинар по конечной математике, организованный В.И. Альбрехтом. Постепенно пополнялись ряды преподавателей кафедры, в основном за счет своих выпускников. Наряду со студентами ММФ с программированием и вычислительной математикой стали знакомиться студенты других факультетов. 30 сентября 1961 г. Г.А. Бюлер оставил заведывание кафедрой (позднее он станет доцентом кафедры математической физики физико-технического факультета, созданного в 1962 г. на базе бывшего спецфака).
 
Новым руководителем кафедры стал выпускник ММФ 1953 г. Юрий Семенович Завьялов. Ещё студентом он активно занимался научной работой, после окончания ТГУ поступил в аспирантуру и в 1956 г. защитил кандидатскую диссертацию по проблемам сверхзвуковой газовой динамики. О научном уровне этого труда говорит тот факт, что результаты, приведенные в диссертации, были опубликованы в двух статьях в Докладах АН СССР по рекомендации академика Л.И. Соболева. Создатель научной школы по теории сплайнов, он внес крупный вклад в развитие этой теории и в 1972 г. защитил одну из первых в стране докторских диссертаций по теории сплайнов. Ю.С. Завьялов  автор более 70 публикации, в том числе 4 монографий. Среди его учеников 16 кандидатов и 2 доктора наук. Заведующим кафедрой Юрий Семенович проработал до 1 декабря 1962 г., после чего перешел на ФТФ, а в 1963 г. по приглашению академика Г.И. Марчука переехал в Новосибирск, в Институт Математики СОАН СССР. Юрий Семенович не порывал связей с Томском, приезжал на конференции и читал лекции для студентов и преподавателей ММФ.
 
В 1961 г. начала работу на кафедре Лидия Константиновна Трегубова. Она читала лекции и вела практические занятия для студентов дневного отделения экономического факультета по «Вычислительным машинам и программированию» (лекции 40 ч, практика 20 ч). Курс математического программирования для третьего курса этого факультета (40 ч) первоначально вели М.А. Тынкевич и ассистент Валентин Александрович Сапожников, а для вечернего отделения ЭФ доцент Н.В. Генина. Курс программирования на физическом факультете вел Алексей Иннокентьевич Абеляшев вместе с Ириной Сергеевной Ворониной и Галиной Петровной Прищепой. И.С. Воронина с 1966 г. читала курс лекций по автоматизации программирования.
 
Во второй половине 60-х курсы программирования и автоматизации программирования на ММФ читали ассистенты Геннадий Васильевич Сибиряков и И.С. Воронина, практические занятия вели ассистенты A.И. Абеляшев, Г.П. Прищепа, В.Н. Берцун. В 1969-1970 гг. вычислителям Г.П. Прищепа читала спецкурсы «Нелинейное программирование» (30 ч), «Математическая теория устойчивости решения дифференциальных уравнений» (32 ч) и «Теория игр» (23 ч).
 
В конце 60-х гг. студент кафедры Е. Арайс начал работать над языком программирования автоаналитик под руководством доцента Г.В. Сибирякова. С 1 декабря 1962 г. заведующей кафедрой была избрана выпускница ММФ 1952 г. доцент Роза Михайловна Малаховская. Она заведовала кафедрой дважды: с 1.12.1962 г. по 1.03.1970 г. и с 30.06.1976 г. по 1.04.1981 г. Роза Михайловна проработала на кафедре 41 год. Читала курсы по методам вычислений, теории конечно-разностных схем, теории обобщенных функций, прямым методам. На базе прочитанных ею лекций были изданы два учебных пособия, две монографии, пять учебно-методических пособий. Около 50 работ опубликовала P.M. Малаховская в математических журналах, трудах конференций различного ранга. Весом вклад Розы Михайловны в установление контактов между кафедрой и ИМ и ВЦ СО АН СССР. Здесь ей существенную помощь оказали выпускники ММФ ТГУ: академик Николай Николаевич Яненко и Юрий Семенович Завьялов. Благодаря этому сотрудничеству, «студенты-вычислители» проходили преддипломную практику и выполняли дипломные работы у ведущих ученых Академгородка и имели доступ к ЭВМ «БЭСМ - 6». Еще один пример сотрудничества ученых Новосибирского Академгородка и кафедры прикладной и вычислительной математики связан с научной работой академика Н.Н. Яненко. Сразу же после выхода в свет его монографии «Метод дробных шагов решения многомерных задач математической физики» книга была привезена в Томск выпускником кафедры В.А. Сапожниковым (аспирантом Н.Н. Яненко) и изучалась на семинаре кафедры под руководством P.M. Малаховской, что сыграло важную роль в развитии нового научного направления по численным методам решения многомерных краевых задач. Плодотворным был и период с июня 1968 г. по январь 1970 г., когда наряду с большой педагогической и научной работой, Роза Михайловна руководила коллективом ММФ, будучи деканом факультета.
 
С 1960 г. ежегодный набор по специальности «Вычислительная математика» составлял 50 человек. После окончания ТГУ выпускники кафед¬ры поступали в аспирантуру к своим научным руководителям, пополняли ряды специалистов Новосибирского Академгородка, НИИ и предприятий Томска, Бийска, Красноярска, Новокузнецка, Кемерова, Омска, Иркутска, Челябинска, Миасса, Свердловска, Москвы и т.д. Решали задачи в разных областях науки и техники, создавали вычислительные центры на заводах и службы управления технологическими процессами, автоматизированные системы управления.
 
Одним из основных курсов, читавшихся кафедрой для студентов ММФ в 60-е гг., был курс по «Методам вычислений», составлявший 136 ч лекций и такой же объем практических занятий. Первые лекции по данной дисциплине у математиков начала читать Р.М. Малаховская, а позднее Н.В. Генина. Практические занятия вели ассистенты Т.Г. Авдеева, Г.П. Прищепа, В.Н. Берцун, В.А. Сибирякова. Наряду с другими спецдисциплинами для вычислителей четвертого курса читался курс лекций «Математические основы газовой динамики» (доцент Л.В. Комаровский).
 
1 марта 1970 г. заведующим кафедрой вычислительной математики был избран по конкурсу профессор Геннадий Алексеевич Медведев. Выпускник радиофизического факультета Геннадий Медведев как ученый сформировался под влиянием кружка, созданного для выполнения крупной НИР, где он возглавил направление по защите сигналов от помех. Многие выпускники РФФ его поколения (А. Закревский, Ф. Тарасенко, В. Тарасенко) и их ученики в дальнейшем стали крупными учеными, основателями научных направлений в области кибернетики. Являясь одним из инициаторов открытия в ТГУ факультета прикладной математики (ФПМ), Геннадий Алексеевич уже 1 сентября 1970 г. стал деканом факультета прикладной математики и возглавил там кафедру прикладной математики (новый факультет создан 13 июля 1970 г. приказом министра ВССО РСФСР; туда были переведены две группы студентов ММФ и преподаватели кафедры В.А. Сибирякова и М.Н. Головчинер).
 
С 1 сентября 1970 г. исполняющим обязанности заведующего кафедрой прикладной и вычислительной математики стал выпускник ММФ 1962 г., старший преподаватель Алексей Иннокентьевич Абеляшев. Срок его полномочий завершился 10 октября 1971 г.
 
С 10.10.1971 по 23.06.1976 г. обязанности заведующего кафедрой выполнял выпускник ММФ, доцент Владимир Александрович Штанько. Последующее пятилетие кафедру возглавляла P.M. Малаховская.
 
В конце 70-х и в начале 80-х гг. курс лекций по программированию для студентов механиков и математиков вели доценты В.А. Антонов и Л.И. Шахтмейстер. Специальные курсы по решению некорректных задач и задач оптимизации читал доцент В.Н. Трушников.
 
С 3 апреля 1981 г. заведующим кафедрой вычислительной математики стал выпускник ММФ 1967 г. доцент Владимир Николаевич Берцун. За последние 20 лет существенно изменилась вычислительная техника и технология преподавания. Вместо калькуляторов и машин типа ЕС-ЭВМ в учебный процесс стали внедряться персональные компьютеры. В 1988 г. была создана учебная лаборатория кафедры (первоначально с персональными компьютерами «ДВК-3» и «Искра» в количестве 10 и 8 компьютеров соответственно). Изменились планы преподавания базовых курсов «Информатика» и «Методы вычислений», причем проведение практических занятий по этим курсам было ориентировано на персональную вычислительную технику. Появились новые спецкурсы, такие как «Теория сплайнов», «Вычислительные методы в задачах экологии», «Базы данных», «Основы компьютерной безопасности». Современные технологии высокопроизводительных вычислительных систем эффективное средство моделирования сложных задач науки и техники, таких как расчет прогноза погоды и траекторий космических аппаратов, решение задач Стефана, компьютерной томографии и систем автоматизации проектирования, хранения и передачи информации, систем управления и оптимизации работы энергетических установок, задач массового обслуживания и искусственного интеллекта. Математическое моделирование получает все более широкое применение в экономике и химии, биологии и геологии, медицине и спорте, криминалистике и музыке, прогнозировании техногенных катастроф.
 
В 2001 г. на кафедре была открыта новая специализация «Математическая теория интеллектуальных систем». В декабре 2001 г. сотрудники кафедры В.Н. Берцун, А.В. Старченко и учебный мастер Т.В. Саженова активно участвовали в проведении Сибирской школы-семинара по параллельным вычислениям (17-20 декабря 2001 г.). В связи с необходимостью подготовки специалистов по высокопроизводительным вычислениям в 2002 г. открыта третья специализация «Параллельные компьютерные технологии». В 2002 г. в ТГУ открыта научная лаборатория высокопроизводительных вычислений (зав. лаб. проф. А.В. Старченко).
 
Сотрудники кафедры вычислительной математики и компьютерного моделирования ведут научные исследования по темам «Численные и аналитические методы решения задач математической физики», «Теория интеллектуальных систем» и «Параллельные компьютерные технологии», привлекая к работе студентов кафедры, а также аспирантов. Трое аспирантов кафедры В.В. Тютеров, О.Л. Крицкий и В. Бурлуцкий в этой области успешно защитили кандидатские диссертации в 2001-2002 гг.
 
Увеличение количества специализаций было востребовано жизнью. Выпускников перестали распределять по госзаказу и, чтобы быть полезным обществу, выпускник кафедры должен свободно ориентироваться в компьютерных технологиях, быть способным использовать свои знания в научных и прикладных задачах. Кроме того, сколько-нибудь серьезное исследование нереально без владения методами вычислительной математики, без математической культуры, без фундаментальной математической подготовки, которая всегда была характерна для механико-математического факультета Томского университета.
 
Об этом свидетельствуют дипломные работы юбилейного выпуска КВМ и КМ 2002 г. Все девятнадцать выпускников (Астахова Людмила, Касперский Александр, Сенчурова Юлия, Старовойтова Наталья, Суворов Александр, Суворова Елизавета, Шагабутдинова Рината, Лащева Людмила, Ольшанский Антон, Никитина Марина, Еремкина Ирина, Минакова Елена, Сычева Алевтина, Маслова Надежда, Волнин Леонид, Заврина Екатерина, Логинов Максим, Пурзал Ирина, Кули-Оглы Вадим) защитили дипломные работы на «хорошо» и «отлично». Семеро выпускников этой группы Астахова Людмила, Касперский Александр, Сенчурова Юлия, Старовойтова Наталья, Суворов Александр, Суворова Елизавета, Шагабутдинова Рината, получили дипломы с отличием.
 
В 2001-2002 гг. студенты кафедры участвовали в двух всероссийских (Новосибирск и Красноярск) и четырех городских конференциях в Томске (ТГУ, ТГПУ, ТПУ и НИИПММ). Вычислители сделали 65 докладов. По итогам конференций было получено 5 дипломов и грамот.
 
Сотрудниками кафедры были подготовлены и изданы два учебно-методических пособия по «Методам вычислений» и учебное пособие по «Нейронным сетям». Штатными сотрудниками кафедры профессором Старченко Александром Васильевичем, доцентами Федоровой Ольгой Петровной, Берцуном Владимиром Николаевичем, старшими преподавателями Меркуловой Ниной Николаевной, Михайловым Михаилом Дмитриевичем, Гольдиным Виктором Даниловичем, Каминской Еленой Владимировной и Лаевой Валентиной Ивановной был подготовлен и издан задачник по программированию. В 2001 г. этот труд был рекомендован НМС УМО университетов РФ в качестве учебного пособия. В октябре 2002 г. кафедре вычислительной математики и компьютерного моделирования исполнилось 45 лет. Главный итог ее работы 1500 специалистов, выпущенных в жизнь.
 
Несмотря на свой возраст, кафедра вычислительной математики и компьютерного моделирования сохраняет юношескую увлеченность наукой, непрерывный поиск и стремление готовить специалистов экстракласса, которыми спустя годы сможет гордиться не только университет, но и вся страна.


В настоящее время на кафедре работают следующие преподаватели: