«К.А.Р.А.Т.» (далее — «Карат») звучит как название секретного проекта из научной фантастики. В публикациях и обсуждениях его иногда называют чуть ли не «советским искусственным интеллектом для управления реактором». Обычно в таких историях фигурируют автономный контроль мощности, сложные алгоритмы принятия решений и другие детали, которые хорошо смотрятся в ретроспективе.
Реальность интереснее. «Карат» действительно был одной из первых вычислительных систем, внедренных на советской атомной станции. Но ценность проекта заключалась не в мифическом ИИ, а в попытке передать машине часть рутинного контроля за реактором в эпоху, когда большинство операций еще выполнялось вручную.
На связи Владимир Багаутдинов, риск-аналитик в ПСБ. Разберемся, что представлял из себя «Карат» на самом деле и какое место он занимает в истории автоматизации атомной энергетики.
Как все начиналось?
1954 год. Обнинск. Запущена первая в мире атомная электростанция. Для страны это был технологический прорыв, но очень быстро стало понятно: эксплуатация реактора требует огромного количества ручного контроля.
Операторы непрерывно следили за десятками параметров, сравнивали показания приборов, фиксировали отклонения и принимали решения в режиме реального времени. Чем сложнее становились реакторы, тем очевиднее становилась необходимость автоматизации.
В конце 1950-х годов в СССР начались работы по созданию информационного-вычислительных систем для атомной энергетики. Одним из первых подобных проектов стал «Карат».
Сегодня точную расшифровку этой аббревиатуры можно встретить в разных вариантах (например: Комплексная Автоматизация Реактора АТомного или Координационная Автоматизированная Реактивная Аварийная Техника), однако по сути речь шла о комплексе автоматизированного контроля и обработки информации для реакторной установки.
Что реально делал «Карат»?
Сразу стоит развеять популярный миф: «Карат» не управлял реактором самостоятельно.
Он не принимал решений вместо персонала и не заменял системы аварийной защиты. Его задачей был непрерывный сбор, обработка и анализ технологической информации.
Комплекс выполнял несколько важных функций:
собирал данные с большого количества датчиков;
преобразовывал измеренные (аналоговые) сигналы в цифровую форму;
рассчитывал параметры работы реактора;
контролировал отклонения от заданных режимов;
выдавал предупреждения оператору;
вел журнал технологических событий.
По современным меркам это напоминает промышленную систему мониторинга или SCADA-комплекс. Для середины 1960-х годов подобный уровень автоматизации был весьма передовым.
Особенно важно, что машина могла выполнять расчеты непрерывно и без усталости – именно это считалось ее главным преимуществом перед человеком.
Кто создал систему?
Создание «Карат» стало результатом работы нескольких организаций, связанных с атомной отраслью и вычислительной техникой.
Ключевую роль сыграл Ленинградский ВНИИЭМ и его специализированное конструкторское бюро.
Вычислительным ядром комплекса стала управляющая ЭВМ УМ1-НХ – одна из первых советских машин, специально разработанных для промышленной автоматизации. Главным конструктором УМ1-НХ был Филипп Георгиевич Старос (1917-1979). Его биография сама по себе выглядит как сюжет шпионского романа. Уроженец США, инженер-электронщик, после переезда в Советский Союз он стал одним из заметных организаторов разработки отечественной микроэлектроники. Вместе со Старосом работал Иосиф Вениаминович Берг (1916-1998), ведущий разработчик и главный инженер коллектива. Именно разработанная ими УМ1-НХ использовалась в качестве вычислительной основы системы, внедренной на втором блоке Белоярской АЭС.
Важно отметить, что сам «Карат» не был отдельной ЭВМ. Это был комплекс аппаратуры и программных средств, построенный вокруг вычислительной машины и предназначенный для работы в составе атомной станции.
Кстати, позже существовало и другое семейство вычислительных машин под название «Карат», созданное киевским НПО «Квант». Оно использовалось преимущественно в военно-морской сфере и не имело прямого отношения к атомной энергетике.
Из чего состоял «Карат»?
Когда сегодня говорят о вычислительных системах 1960-х годов, многие представляют огромные шкафы, заполненные электронными лампами. В случе с «Карат» ситуация была интереснее.
Вычислительным ядром комплекса служила ЭВМ УМ1-НХ, построенная на полупроводниковой элементной базе. Для своего времени это была достаточно компактная и надежная машина, рассчитанная именно на промышленное применение.
Однако сама система включала значительно больше оборудования, чем одна ЭВМ. Помимо вычислительных блоков использовались устройства ввода данных, средства сигнализации, коммутационная аппаратура и специализированные интерфейсы для связи с оборудованием реактора.
Объемы памяти измерялся килобайтами. Программы загружались с внешних носителей, а любое изменение алгоритмов требовало полноценной инженерной процедуры.
Интерфейс оператора тоже выглядел характерно для эпохи: панели сигнализации, цифровые индикаторы, кнопочные пульты и телетайпная печать событий. Сегодня такой подход кажется архаичным, но в середине 1960-х он находился на переднем крае промышленной автоматизации.
Работа на Белоярской АЭС
В конце 1967 года второй энергоблок Белоярской АЭС с реактором АМБ-200 был введен в эксплуатацию. Именно там начала работать система «Карат».
Комплекс помогал персоналу контролировать состояние реакторной установки, вести технологические журналы и выполнять расчеты, связанные с эксплуатацией блока.
Нельзя сказать, что машина полностью изменила работу станции. Окончательные решения по-прежнему принимали люди. Однако появление вычислительной системы позволило сократить объем рутинных операций и повысить информированность операторов.
Для отрасли это был важный эксперимент, показавший, что вычислительная техника может эффективно использоваться непосредственно на действующих энергетических объектах.
Был ли это искусственный интеллект?
Если использовать современное определение – нет. «Карат» не обучался, не строил собственных моделей и не принимал самостоятельных решений. Его работа основывалась на заранее заданных алгоритмах, расчетах и контрольных значений.
Но важно другое – для конца 1960-х сама идея выглядела необычно: часть функций наблюдения за сложным объектом передавалась вычислительной системе. Машина непрерывно собирала данные, выполняла расчеты быстрее человека и помогала замечать отклонения, которые можно было пропустить в потоке показаний приборов. Сегодня такой подход кажется очевидным, но тогда он был шагом к тому, что позже назовут компьютеризированным управлением технологическими процессами и системами поддержки принятия решений.
Поэтому «Карат» правильнее считать не ранним искусственным интеллектом, а одним из предшественников современных цифровых систем управления.
Что было дальше?
Опыт, полученный при создании «Карат», не пропал. В последующие десятилетия в советской атомной энергетике появились более совершенные вычислительные комплексы.
Одним из наиболее известных стала система «С.К.А.Л.А.», использовавшаяся на реакторах РБМК. По сравнению с «Карат» это был уже следующий этап развития вычислительной техники: более мощная элементная база, большие возможности обработки данных и более тесная интеграция с технологическими системами станции. Однако сама идея оставалась прежней: помочь оператору видеть состояние реактора быстрее и точнее, чем это возможно при полностью ручном контроле.
Именно поэтому «Карат» заслуживает места в истории – не как забытый «Советский ИИ» или «Чудо-машина опередившее время на полвека», а как один из первых реальных шагов к цифровизации атомной энергетики.
Источники и материалы
Б.Н. Малиновский. «История вычислительной техники в лицах»;
Материалы по истории Белоярской АЭС;
Публикации по истории советской промышленной автоматизации и управляющих ЭВМ.