Артём Кашканов | Текстовая версия подкаста

Для тех, кто любит почитать – текстовая версия подкаста «Знай наших!» с Артёмом Кашкановым, инженером-энтузиастом.

Марина Бугрова:

— Здравствуйте! Это медиа «Трамплин» с подкастом «Знай наших!». Сегодня у нас в студии Артём Кашканов, как он сам себя называет, днём — инженер-программист компании YADRO, в свободное время — инженер-энтузиаст, автор Телеграм- и YouTube-каналов, где собирает компьютеры на реле, лампах и воздухе, оживляет давно забытые технологии. Артём, здравствуйте!

Артём Кашканов:

— Здравствуйте!

— С чем вы пожаловали в Омск? Сейчас, я так понимаю, к нам приезжает очень много гостей с техническим уклоном в рамках ОМ ФЕСТ. Какова ваша цель?

— Моя цель — уже во второй раз посетить Омск. При этом в прошлом году я приехал с пустыми руками, делал один доклад по своим вычислительным устройствам. В этом году я привёз с собой эти самые вычислительные устройства.

— Их там много?

— Это ламповые компьютеры, старинные вычислительные машинки, индикаторы витиеватого типа и так далее. Очень большая коллекция.

— Очень большой интерес у вас к такой старинной технике. Вы занимаетесь этим, как уже сказали до записи, в свободное от работы время. Откуда такой интерес к ламповым компьютерам?

— Я до сих пор полного ответа так и не нашёл. Наверное, всё началось с очень малых лет. Мой дед — дай бог ему здоровья, ему 89 лет, он в прекрасной форме — работал шеф-монтёром компании «Русские моторы» и по всей стране, по Крайнему Северу, на Камчатке, Сахалине монтировал компрессоры, дизельные электростанции, нефтеперекачивающие станции. И вместо сказок на ночь он мне рассказывал об устройстве дизельных машин, о том, как работают форсунки высокого давления, рисовал максимально понятные чертежи — понятные ребёнку пяти лет. Наверное, это наложило некий отпечаток на мою будущую творческую карьеру.

— Вы действительно это впитали. Для какой цели всё это? Вот вы занимаетесь созданием — или не созданием — разбором, я не знаю, что именно вы делаете?

— Ну, во-первых, у самурая нет цели — есть только путь.

— Просто интересен процесс?

— Процесс интересен. Если говорить про релейный ламповый компьютер, то здесь главенствующим фактором является «потому что я могу». Учёные не задают вопросов «почему», учёные задаются вопросами «почему бы и нет?!».

— А задают вопрос «для чего»?

— Иногда задают, но… Во-первых, это очень круто. Во-вторых, если говорить о некоторых ответвлениях от компьютеров, то в те же 60-е, 70-е годы было придумано очень много интересных технологий, которые должны были решить насущные на тот момент проблемы. И эти технологии проиграли другим, которые мы с вами можем где-то встретить. Например, струйная логика — её активно применяли в блоках управления станками, оборудованием, потому что в 60-е годы транзисторы ещё очень дороги, ламповые системы управления крайне ненадёжны, а технологический процесс уже настолько сложный, что ручное управление крайне неэффективно, какие-то реле-регуляторы и прочее недостаточно функциональны, и нужны новые подходы. Искали максимально дешёвое, максимально простое решение. В 60-е годы одним из таких решений была струйная логика, которая — при всех своих достоинствах: очень дешёвая, очень простая и понятная — обладала значительными недостатками. Она в итоге оказалась не очень надёжной, потому что работает на воздухе, на очень большом расходе этого самого воздуха, и в итоге, если в нём есть малейшие пылинки, они, когда проходят через эти логические элементы, постепенно меняют их геометрию, и элементы перестают работать. И всё это ещё сопровождается безумными свистящими, рычащими звуками, от которых спустя час болит голова, а к концу рабочего дня «вытекают уши». В итоге пневмоника ушла в очень узкоспецифичную область — в космическую технику, потому что вот у нас есть сопло ракетного двигателя, горящий факел, ламинарная струя горящего газа, и мы с помощью струйных технологий можем этой струёй горящего газа управлять из баллона со сжатым газом, например. Это очень дешёвый способ управления вместо, например, того, чтобы поворачивать сопло в ту или иную сторону. Крайне проблематично управлять чем-то другим. То есть никакие физические заслонки не выдержат такой температуры. Использование эффекта прилипания струй и взаимодействия струй как раз позволяет горячей струёй управлять с помощью лёгкого напора холодной струи — из баллона со сжатым газом или от турбины.

Второе современное применение именно струйных логических элементов — в бытовых газовых счётчиках. Если у вас дома стоит бытовой газовый счётчик, то с очень большой вероятностью там будут эти струйные элементы. Идея такова, что три таких элемента соединены кольцом, и когда через пакет пластин этой формы проходит газ, он начинает внутри колебаться, элементы переключаются. И частота переключения этих элементов зависит от расхода. Там сверху стоит датчик, измеряющий эту частоту, и уже пересчитывает её в расход. В производствах пневмоника очень быстро сошла на нет и была заменена уже пневматикой, то есть это клапаны, штоки, поршни и так далее. Они не работают на расходе воздуха, они работают на давлении, то есть это потенциальные приборы. У них нет тех проблем, какие есть у пневмоники: надо воздух максимально очищать и подавать большой расход. Пневматика используется очень активно до сих пор, особенно на различных взрывоопасных производствах. Банально: лакокрасочный цех, где в воздухе витает взрывоопасный аэрозоль (или может летать). Датчики у нас работают на воздухе, исполнительный механизм — штоки, поршни — на воздухе, логика — на воздухе. Не надо бояться, что электричество вызовет искру и произойдёт взрыв и пожар. В случае электрических систем надо какое-то взрывозащищённое исполнение делать и осторожно к этому подходить.

— Сегодня, обладая такими знаниями, над каким проектом вы работаете?

— У меня одновременно несколько проектов. Я в течение одного-двух месяцев работаю над одной маленькой частью одного проекта, потом переключаюсь на другой, чтобы не выгореть от каких-то больших проектов. Наверное, самый главный проект последних лет — это разработка лампового компьютера, то есть полноценно работающей ламповой машины, которая должна быть одновременно и инженерно совершенной, унифицированной и, самое главное, эстетичной.

— По сути, вы соединяете прошлое с будущим, сказала бы я, даже не с настоящим.

— Я занимаюсь инженерным творчеством. Это такое инженерное искусство.

— Ваш ламповый компьютер, который вы сейчас разрабатываете, на что будет заточен?

— Он заточен на исполнение программ, написанных на одном эзотерическом языке программирования. Железо в современном мире не живёт без экосистемы программного обеспечения. Либо производитель предоставляет и то, и другое и тратит свои ресурсы и на программное, и на аппаратное обеспечение, либо он подключается в какую-то общую систему. Если говорить про современную среду, то есть аппаратная платформа от Intel х86. Intel выпускает свои процессоры, разработчики программного обеспечения выпускают программы. На ОРМ то же самое, на RISC-V. В моём случае я выбрал максимально безумный, максимально неэффективный язык программирования, на котором большое сообщество тренируется писать какие-то программы: язык Тьюринг-полный. То есть на нём можно написать всё что угодно, но ввиду того, что там всего лишь восемь инструкций и они максимально неэффективны, процесс разработки хоть чего-то сложнее, чем а+b, может занять недели, месяцы или годы. Ведь это такой академический язык программирования. Но при этом есть огромное количество программ, которые на нём написаны, и если я разрабатываю компьютер, который их умеет воспроизводить, то я автоматически закрываю вопрос с программами. Могу брать любую, которая мне понравится, сам это писать не буду, потому что я пытался: у меня три вечера ушло на то, чтобы написать программу деления 22 на 7. В современных процессорах это делается одной строчкой; в моём случае надо три вечера потратить на то, чтобы дойти до файла в 100 инструкций.

— Поделить...

— Ну, есть определённый алгоритм деления. По сути, там реализовано известное деление в столбик, причём вычитанием. То есть мы постепенно вычитаем 7 из 22, считаем, сколько раз у нас получилось вычесть, берём остаток, повторяем эту процедуру и так далее.

— Если говорить простым ненаучным языком, к чему вы идёте?

— У самурая нет цели — есть только путь! (оба улыбаются)

— Но так или иначе это будет что-то ощутимое, какая-то программа, приложение — что это?

— Нет, в случае с ламповым компьютером это будет полноценная серверная стойка, где будут стоять 4-юнитовые ящики каждый весом до 40, под 50 килограммов. Она будет светиться, греться, шуметь вентиляторами и выполнять эти самые программы.

Если говорить про другие проекты, они тоже все материальные. Например, пневмонический вычислитель. Сложно будет назвать его компьютером, но он будет использовать нейроморфную архитектуру: как у нас нейроны, например, работают. Логический элемент — там у него же есть несколько управляющих входов; почему сделать не два входа, а десять, например, за счёт распределения весов сделать небольшой перцептрон. Скажем, на входе будет ставиться карточка с отверстиями в форме какого-нибудь числа, а перцептрон должен будет попыхтеть своими внутренними воздушными мозгами и выдать цифру, которую мы ему показали.

— Хочу вернуться к вашей коллекции, которую вы привезли в Омск. Она уже нашла отклик у посетителей?

— Конечно, нашла! Очень много интересующихся. Все, кто заходит в то пространство, сразу поворачивают налево в сторону уголка с коллекцией.

— А что удивляет людей?

— В первую очередь, наверно, релейный компьютер, который моргает своими лампочками и сразу обращает на себя внимание. Потом — газоразрядный телевизор, газоразрядная панель, на которой воспроизводится мультик.

— Можно даже посмотреть какой-то фрагмент?

— Там в непрерывном ключе воспроизводится один известный мультипликационный клип Bad Apple — это такой культовый клип без полутонов, то есть он только чёрный и белый. И соответственно он является своеобразным бенчмарком на любом древнем индикаторе, который не умеет передавать полутона, то есть оттенки серого, который умеет быть только включённым или выключенным. Это идеальный способ показать работоспособность.

— Вопросы какие-то задают по этой коллекции, спрашивают что-то?

— Самый главный вопрос — а что это такое? Например, пишущие машинки привлекают внимание более взрослой публики: «О, я на этом работал!» Или: «О, я это видел на экскурсии в каком-то музее». Я говорю: «Сейчас, погодите». Включаю, отправляю на печать последовательность Фибоначчи с эмулятора. Они такие: «Ух, как оно всё трясётся!»

— Ваша профессиональная цель какая? Только не говорите, что у самурая есть путь (улыбается).

— Ну, в третий раз уже повторяться не буду. Мне интересно изучать древние, забытые технологии. Например, есть коллекция электролюминесцентных индикаторов, они тоже были придуманы в 60-е годы. Очень много всего было придумано в 60-е годы. Они, например, летали в космос. Если вы придёте в космический музей, заглянете в посадочные модули «Союза», вы увидите именно индикаторы такого типа. Потому что они твердотельные; в 60-е годы был единственный твердотельный индикатор; они не боятся вибраций, перегрузок, перепадов температур, они будут работать и в минус 100, и в плюс 100, вот пока плавиться от жары не начнут — будут работать. В этом их преимущество. Есть и недостаток — примерно через 100 часов работы они вдвое теряют в яркости. И для бытового применения они практически нигде не использовались. В некоторой аппаратуре они всё-таки применялись иногда, но в бытовых каких-то устройствах, банально — в часах; вы их нигде никогда не найдёте по причине крайне ограниченного срока службы.

Что мне, например, дают те же видео — это широкая известность в узких кругах. Это знакомство с такими же увлечёнными энтузиастами, это знакомство с какими-то профессионалами. Мне тут человек пишет после Нового года: «Слушай, у нас тут в Пущино (700 км от меня) выкидывают установку вакуумного магнетронного напыления. Тебе надо?» Говорю: «Давай». Садимся в машину и едем за 700 километров, грузим эту установку и возвращаемся обратно. Я собрал у себя дома установку для напыления, могу после некоторого завершения этой установки напылять на ней какие-то простые структуры на кремний. То есть моя цель — это изготовить мемристорную память — мемристорный элемент, изготовить транзисторы и попробовать изготовить простой пимосовский микропроцессор.

— Кто вы больше — физик или всё-таки изобретатель? Ну, изобретатель тоже всеми знаниями не обладает...

— Я инженер, я решаю практические задачи. С теорией у меня не всё идеально. Я, конечно, понимаю физику, но я не очень глубоко в неё погружён. С другой стороны, если мне что-то интересно, то как в том анекдоте: «Методичка есть? Сейчас докурим и пойдём сдавать». Вот примерно в таком духе я исследую какие-то новые области знаний. В том числе и по медицине, по медицинским устройствам. Мне тут месяца три-четыре назад подарили аппарат УЗИ. Игрушки для тех, кому за 30 (смеются).

— Давайте рассказывайте!

— Человеку жалко было сдавать его на металл, потому что в советской измерительно-вычислительной технике использовали драгмет для сохранения работоспособности: золото предотвращает окисление контактов. Но есть и обратная сторона: в советских электронно-вычислительных машинах (какая-нибудь СМ-1420) суммарно 100-200 граммов золота. Вот четыре огромных ящика серверные стойки.

— Уже килограммчик набрался.

— Ну вот на всё это граммов 200 золота. И в итоге всё ушло на аффинаж обратно по определённым законам. То есть государство предоставило драгметаллы для производства электроники — государство хочет их забрать обратно. Из-за этого у нас практически не осталось старой вычислительной техники. Очень много ушло на металл. Повезло только лишь тем аппаратам, предприятия которых успели обанкротиться чуть раньше, чем всё это сдали на металл, и это где-то забылось на складах, в гаражах и пр. Вот это постепенно где-то всплывает, что-то передаривается, что-то перепродаётся и оседает у различных энтузиастов.

Если говорить про аппарат УЗИ, он 1992 или 1993 года выпуска. При этом, как мне сказал один товарищ, который занимается обслуживанием этих аппаратов, аппараты этого типа списывались сразу после выхода с завода — настолько они были плохие. Но других тогда не было. Он рабочий, но у меня нет на него ни документации, ни схем, ничего. Надо полностью делать реверс-инжиниринг всего, что там происходит.

— То есть вы будете разбирать и описывать?

— Моя цель — запустить на нём тетрис. Там стоит микропроцессор, аналог Intel 8080, соответственно, для него можно написать какую-то прошивку, есть телевизионный экран, есть кнопки. Почему бы его не использовать не только как аппарат УЗИ, но и как часы? Для этого надо достать прошивку, понять, как она работает, и попробовать написать своё.

— Вы этим займётесь на ближайшее будущее?

— Я поставил это в расписание на следующий год. Я стараюсь планировать на несколько месяцев вперёд, чем я буду заниматься. Потому что банальный пример: я сейчас разрабатываю себе маленькое устройство, которое будет тактировать мои частотомеры и генераторы с очень высокой стабильностью. То есть будут получать сигналы от ГЛОНАСС/GPS с точностью 10 в минус десятой (степени) — это условно погрешность в одну миллисекунду на 100 лет: очень высокостабильный сигнал опорной частоты. Я нарисовал принципиальную схему, мне теперь нужно заказать печатные платы и компоненты. Как только я это сделаю, мне придётся ждать три-четыре недели, пока мне всё это придёт. Чем я в это время буду заниматься? — Чем-то другим. Для какого-то другого устройства, например, нарисую печатную плату или разработаю прошивку, буду ждать, пока придут детали от этого проекта. И таким вот образом они (проекты) такими шашечками постепенно двигаются к своей логической реализации. Поэтому приходится планировать на три-четыре месяца вперёд — где, когда я должен что-то закончить. И когда наступает какая-то фаза ожидания — ожидания деталей, ожидания вдохновения... — банально, потому что вот по ламповому компьютеру вдохновение немножко пропало последнее время, потому что в YADRO я пришёл год назад и начал заниматься разработкой процессоров. А я с детства мечтал заниматься разработкой процессоров, реализовывать себя в эту сторону, делал релейный компьютер. Мне работа закрывает вот эту потребность в разработке. И мне банально не хочется пока двигаться в сторону реализации ламповой машины. Сейчас чуть-чуть устаканятся текущие задачи, перейду на какие-то боковые ответвления — может быть, вернётся желание. Пока занимаюсь какими-то более электронными вещами типа вот этого опорного сигнала.

— А какие-то организации, корпорации технической направленности предлагают сотрудничество с вами, поучаствовать в каких-нибудь проектах? Насколько вы открыты к сотрудничеству?

— На самом деле не очень открыт к сотрудничеству в каких-то чужих проектах. Я открыт к предложениям по помощи в моих проектах. Это проблема увлечённых инженеров. У меня есть множество своих проектов, мне до пенсии хватит и ещё немножко останется! Я не хочу чужими заниматься, я хочу своими заниматься. Если есть какие-то точки соприкосновения, например, установка вакуумного напыления, я общаюсь с представителями кафедры университета Лобачевского, которые занимаются мемристорными структурами и технологиями. Мне они что-то подсказывают, возможно, я им в будущем тоже чем-то помогу: скажем, у себя какие-то исследования проведу или помогу разработать какой-то блок для их установки. То есть я и себе его сделаю, и для них условно второй экземпляр.

— Такое взаимодействие?

— Да, взаимодействие, именно когда есть такие точки соприкосновения, какие-то смежные темы, смежные проекты. А вот так, чтобы сейчас я разрабатывал ламповый компьютер, а мне предлагают бороздить просторы вселенной — это совершенно перпендикулярные направления. Туда мне двигаться не хочется.

— На цифровом фестивале в Омске, на ОМ ФЕСТ, нашли единомышленников?

— Был очень интересный собеседник, пока играли в «настолки» (кедровая с мёдом очень классная «настолка»!). Он (а он занимается поиском финансовой поддержки различных проектов) предложил мне податься с ламповым компьютером в качестве проекта по популяризации истории вычислительной техники, то есть такой больше социальной направленности проект. Как бы я беру деньги, закрываю дыры в бюджете на реализацию — потому что это дорого!

— Несомненно.

— Каждый последующий проект дороже предыдущего. И приходится как-то договариваться со своей внутренней «жабой», чтобы немножко отщипнуть на мощный трансформатор, на закупку ламп, на изготовление корпуса и прочее. И ещё, с другой стороны, внешний грант даст какой-то внешний контроль над временем. То есть: сейчас я не хочу заниматься ламповым компьютером, на следующий год первые полгода в расписании его у меня нет; потом думаю — реализую корпус первого блока... А с грантом — жёсткие сроки: надо сделать!

— В тонусе надо быть, да.

— Надо быть в тонусе. Это может подстегнуть его доделать. Поэтому это направление тоже интересно.

Ещё была конференция разработчиков. В первый день была деловая программа, там большие дяденьки походили, посмотрели; я там что-то порассказывал. Но у них нет такого детского интереса, они большими мыслями загружены. А вот разработчики с интересом ходили по выставке, задавали вопросы. Но у них больше была такая созерцательная функция.

— Будем надеяться, что всё это пригодится им действительно и на практике. Спасибо большое, что пришли к нам!

— Спасибо вам, что позвали!

Полную версию видеоподкаста можно посмотреть здесь