Доклад о котельникове и его научных результатов
Обновлено: 19.05.2024
Выдающийся ученый и академик Владимир Котельников стал зачинателем и основоположником отечественной криптографии. Во время Великой Отечественной войны он вместе со своими коллегами создал несколько уникальных аппаратов, с помощью которых доносились секретные сведения и поручения.
Ранние годы
Выдающийся ученый и инженер Котельников Владимир Александрович родился в Казани. Он появился на свет 6 сентября 1908 года. Мальчик принадлежал к потомственной семье профессоров – его отец и дед работали в местном университете. Неудивительно, что с такими родственниками маленький Володя уже к 6 годам научился читать и писать, а также освоил основы алгебры, арифметики и географии.
Школьные годы ребенка пришлись на период Первой мировой и Гражданской войны. Из-за этого семья Котельниковых постоянно переезжала с места на место. Владимир получал образование дома, а в школе он проучился только последние три класса. Мытарства военных лет не сломили в нем интереса к науке. Подросток увлекся радиотехникой. Это хобби определило всю его будущую жизнь.
Образование
В 1926 году Владимир поступил в МВТУ имени Баумана. Учеба в этом университете сопровождалась посещением курсов на физико-математическом факультете МГУ. Во время пребывания Котельникова в МВТУ из его структуры выделился МЭИ – Московский энергетический институт, который и окончил молодой человек.
Престижное образование позволило ему стать инженером в Научно-исследовательском институте связи Красной армии. Затем Котельников Владимир Александрович поступил в аспирантуру МЭИ, одновременно работая главным инженером и начальником лаборатории в НИИ.
Важное открытие
Продолжение карьеры
И тем не менее уже в 30 лет советский ученый Котельников Владимир стал кандидатом технических наук СССР. Он получил степень даже без защиты диссертации. Вскоре, в 1941 году, инженер сформулировал несколько ключевых принципов, по которым должна была строиться будущая стойкая система засекречивания сигналов.
Тезисы Котельникова были революционными. Ключевой инновацией было преобразование старых аналоговых сигналов в цифровые. Предполагалось, что аппаратура для таких операций будет работать согласно теореме отсчетов. Как и в случае со своими теоретическими изысканиями, ученый вновь опередил свое время. Техника, которую он предсказал, появилась только после Великой Отечественной войны.
На секретных предприятиях
В конце 30-х годов Котельников Владимир Александрович стал руководить лабораторией по созданию многоканальной аппаратуры радиосвязи. С ее помощью позже была создана коротковолновая линия между Москвой и Хабаровском. Вместе с Котельниковым над этим проектом работали выдающиеся изобретатели Александр Минц, Константин Егоров и другие. Также ученый руководил двумя лабораториями, в которых разрабатывались технологии засекречивания телефонной и телеграфной информации. Коллектив, работавший на этих объектах, комплектовался за счет инженеров, недавно окончивших институт связи.
Во время Великой Отечественной войны советским специалистам удалось перейти от устаревших систем шифрования информации к новому синхронному, линейному засекречиванию радио и телефонных переговоров. Огромный вклад в этот успех внес Котельников Владимир Александрович. Биография ученого показалась руководству страны достойной того, чтобы поручить ему важное задание. Изобретатель принялся за решение задачи государственной важности – создание устройства для шифрования речевых сигналов, стойкого к расшифровке противником. После нападения Германии на СССР такая аппаратура стала жизненно необходимой.
После войны
Но эта публичная часть деятельности блекла на фоне работы в знаменитой Марфинской шарашке. Это неофициальное название стало широко известным, закрепилось благодаря книгам писателя и нобелевского лауреата Александра Солженицына, также работавшего там. Формально же это была специальная лаборатория №8, созданная по распоряжению советского правительства. В штате шарашки находилось 490 человек. Все они разрабатывали секретную телефонию, новую аппаратуру для шифрования информации и т. д. Часть штата состояла из отбывавших тюремный срок ученых и изобретателей.
Академик
В 1953 году ученый стал академиком АН СССР. Если кто среди специалистов по шифрованию связи и заслуживал это звание, то это точно был Котельников Владимир. Фото и макеты его изобретений сейчас находятся в многочисленных музеях, чьи экспозиции посвящены этой тематике. Академик руководил лабораториями, создававшими устройства по заказу Министерства обороны и КГБ. Кроме того, он возглавлял комиссии, контролировавшие качество новых изобретений других инженеров.
Последние годы
После развала Советского Союза, несмотря на почтенный возраст, продолжал свою активную деятельность Котельников Владимир. Дата рождения (6 сентября 1908 года) и множество заслуг перед страной не были для него поводом останавливаться и почивать на лаврах.
Владимир Александрович Котельников — советский и российский учёный в области радиотехники, радиофизики, информатики, радиолокации планет. Академик Российской академии наук .
Родился 24 августа 1908 года в Казани. Его дед и отец были профессорами Казанского университета. К шести годам, Владимир Котельников уже хорошо читал, писал, освоил начальные курсы арифметики, алгебры и геометрии.
Образование он получал самостоятельно по имевшимся в их доме книгам. В школе он учился только последние три класса, и закончил её в 1925 году. В 1926 году поступил Московский Государственный технический университет имени Н.Э. Баумана
Одновременно с учёбой он слушал интересующие его курсы на физико-математическом факультете Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.
В 1931 году Владимир Александрович Котельников был зачислен в аспирантуру
Московского.
В начале 50-х гг. в нашей стране назрела необходимость реформы радиотехнического образования. Это было обусловлено быстрым развитием радиотехники, появлением в годы войны таких новых направлений как радиолокация, радионавигация и др. В значительной степени благодаря авторитету и личному энтузиазму В. А. Котельникова была разработана и принята новая учебная программа, и подготовка радиоинженеров в стране стала вестись на современном научном уровне.
Вместе со своими учениками и коллегами Котельниковым в 1961, а затем в 1962 и 1964 гг. были получены научные результаты, являющиеся важнейшими открытиями XX века. Была уточнена астрономическая постоянная — расстояние между Землей и Солнцем, что позволило уточнить размеры Солнечной системы, а также обеспечить необходимую точность управления космическими аппаратами.
С именем В.А.Котельникова связано становление и развитие нового направления в исследовании космоса -планетной радиолокации, его идеи используются при создании систем управления и контроля космических аппаратов. Под его руководством была проведена радиолокация Венеры, Меркурия, Марса, Юпитера. За эти работы в 1964 году он был удостоен Ленинской премии.
Выдающимся мировым достижением явились радиолокационные съемки северной части Венеры, осуществленные в 1983-1984 годах с помощью аппаратов "Венера-15" и "Венера-16", благодаря которым удалось получить радиоизображение северной части планеты в больших масштабах. В результате изучения этих уникальных данных был создан и издан первый в истории науки "Атлас поверхности Венеры", главным редактором которого является академик В.А.Котельников.
В 1953 году В.А. Котельников избирается действительным членом АН СССР, с 1954-1988 годы возглавляет Институт радиотехники и электроники АН СССР.
С 1968 по 1990 год В.А. Котельников был также профессором, заведующим кафедрой Московского физико-технического института.
В течение многих лет В.А.Котельников является главным редактором журнала "Радиотехника и электроника", возглавлял Научный совет Академии наук по проблеме "Радиоастрономия". На протяжении ряда лет возглавлял Совет по международному сотрудничеству в области исследования и использования космического пространства "Интеркосмос". С 1961 по 1983 гг. В. А. Котельников в соавторстве со своими сотрудниками опубликовал около 50 научных работ, посвященных радиоэлектронике и космонавтике.
На всех этих постах он работал с полной отдачей, добиваясь концентрации усилий академических учреждений на главных направлениях научно-технического прогресса. Академик В.А. Котельников пользовался заслуженным авторитетом не только у нас в стране, но и за рубежом. Он являлся членом многих научных организаций, в том числе: 16 российских, международных и зарубежных академий, вице-президентом Международной академии астронавтики (1983-1995), членом международного Института инженеров по электронике и электротехнике IEEE (избран в 1964 г., с 1987 г. – почетный член), членом Международного научного радиосоюза (1957-2005). Владимир Александрович был избран депутатом Верховного Совета РСФСР (1971-1980), Председателем Верховного Совета РСФСР (1973-1980), депутатом Верховного Совета СССР (1979-1989).
Древние мудрецы подчеркивали значение такой человеческой особенности, как способность удивляться. Любознательность одна из основных черт, которой обязательно должен обладать крупный ученый. Это качество всегда было присуще В. А. Котельникову и являлось стимулом в постановке им новых научных проблем. Решение этих проблем привело к важнейшим результатам теории связи теореме отчетов и теории потенциальной помехоустойчивости. В.А.Котельников внес большой вклад в подготовку научных и инженерных кадров в нашей стране. Многие выдающиеся радиотехники и радиофизики страны считают себя учениками Владимира Александровича.
Ценность творений человеческих заключается не в них самих, но в развитии, которое они получают от прочих людей и от последующих обстоятельств.
В. А. Котельников не только выдвинул новые идеи, разработкой которых занялись многие ученые во всем мире, но и, как талантливый организатор научных исследований, создал два крупнейших отечественных научных центра — Отдельное конструкторское бюро в Московском энергетическом институте (ОКБ МЭИ) и Институт радиотехники и электроники (ИРЭ) АН СССР. Эти научные центры в сотрудничестве с другими научными институтами нашей страны выполняли исследования и разработки, имеющие мировое значение. В. А. Котельников является, по сути, полководцем большой армии отечественных ученых, штурмовавших в XX столетии важнейшие научные и технические проблемы, вставшие перед человечеством.
Многомерное обобщение теоремы отсчетов
Обобщению этой важной теоремы были посвящены работы многих ученых — как в нашей стране, так и за рубежом. Ими исследовались важные вопросы представления функций с ограниченным спектром отсчетами, взятыми через неравные промежутки времени, либо отсчетами как самой функции, так и ее производных (в этом случае появляется возможность увеличить промежутки времени, через которые следует брать отсчеты функции) и т. д. В нашей стране подобные исследования были выполнены в конце 50-х гг. прошлого столетия видными отечественными учеными-профессорами Я. И. Хургиным, Б. С. Цыбаковым и В. И. Яковлевым [2].
Важные исследования, связанные с обобщением теоремы В. А. Котельникова на случай функции многих переменных (случай трех измерений особенно важен для телевидения), были выполнены в НИИР известным ученым проф. Н. К. Игнатьевым 3. В данных работах содержался принципиально важный переход от ортогональных решеток дискретизации к неортогональным (в двухмерном случае — к гексагональным). Использование неортогональных решеток дискретизации позволяет повысить ее эффективность в смысле снижения удельной плотности отсчетов в пространстве сигналов при сохранении ширины спектра многомерного сигнала. Отыскание оптимальной структуры многомерной дискретизации фактически может сводиться к отысканию плотнейших укладок многомерных сфер. На интуитивном уровне гексагональная дискретизация (в вертикальной временной плоскости) всегда использовалась в телевидении в виде чересстрочной развертки. Более сложные варианты трехмерной неортогональной дискретизации нашли широкое применение в цифровом телевидении. Они описаны, в частности, в [6]. В настоящее время аппарат многомерной дискретизации стал общепринятым рабочим инструментом исследователей в области передачи многомерных сигналов.
В работах B. C. Мельникова была определена потенциальная помехоустойчивость всех основных, используемых в те годы, методов передачи сигналов с помощью амплитудной, фазовой и частотной манипуляции и двухканальной частотной телеграфии. B.C. Мельниковым была выполнена одна из первых и немногих работ, в которых рассматривались вопросы приема сигналов в системе с обратной связью при прерывистой радиосвязи. Он показал, что введение прерывистой связи при рэлеевских замираниях позволяет существенно повысить пропускную способность канала.
Теория разнесенного приема сигналов для каналов с дискретной многолучевостью, основанная на физической модели канала связи, была развита М. А. Быховским [14]. Модель позволяла определить зависимость помехоустойчивости от физических параметров лучей, приходящих в место приема (от их направления прихода, поляризации и относительного запаздывания), от величины разноса между сигналами, разнесенными по частоте, и от параметров приемной антенной системы (расположения антенн на антенном поле и их поляризации). Из выполненных исследований следовал важный для проектирования системы разнесенного приема вывод, что кратность разнесения не следует выбирать большей, чем количество лучей, приходящих в место приема, так как это усложняет систему, но не приводит к повышению помехоустойчивости приема сигналов.
Накопление шумов и замираний в РРЛ
В 1954 г. в ИРЭ организуется лаборатория радиорелейной связи и радиоприема, руководителем которой становится известный ученый, чл.-корр. АН СССР В. И. Сифоров. Здесь разворачиваются теоретические исследования прикладных вопросов теории кодирования и проблем радиорелейной связи.
В 1955-1957 гг. В. И. Сифоров, будучи директором НИИР, выполняет большую научно-производственную работу, направленную на создание первого поколения отечественных РРЛ, предназначенных для передачи сигналов многоканальной телефонии и телевидения. Им было выполнено исследование важной для проектирования РРЛ проблемы накопления в магистральных многоканальных РРЛ шумов и замираний [16].
В последующие годы НИИР возглавлял крупный ученый А. Д. Фортушенко, и специалистами института было разработано современное оборудование РРЛ, на базе которого развивалась национальная сеть отечественных РРЛ, покрывшая всю территорию нашей страны. Этими разработками руководили профессора В. А. Смирнов и С. В. Бородич, к. т. н. Е. С. Штырен, В. П. Минашин, Н. Н. Каменский, А. В. Соколов и др. Для проектирования РРЛ С. В. Бородичем были проведены фундаментальные исследования нелинейных искажений, возникающих при прохождении частотно-модулированных сигналов через тракты РРЛ. Под руководством А. И. Калинина была разработана методика расчета трасс РРЛ, которая использовалась во всех проектных организациях нашей страны. В этих работах участвовали ведущие специалисты НИИР к. т. н. В. М. Минкин, Л. В. Надененко, д. физ.-мат. н. В. В. Троицкий, а также Р. К. Панова и В. В. Святогор.
Частотное планирование сетей звукового и телевизионного вещания
С ИРЭ связано еще одно важное направление работ НИИР — частотное планирование сетей вещания. Начало этим работам также было положено В. И. Сифоровым, совмещавшим в середине 50-х гг. работу в ИРЭ и в НИИР. Под его руководством в НИИР был разработан метод частотного планирования на основе регулярных сеток, который был использован для перспективного планирования сетей телевизионного и звукового радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ. Это, в частности, послужило солидной базой для подготовки к Региональной международной конференции радиосвязи Стокгольм-61. На этой конференции в рамках общеевропейского плана был создан частотно-территориальный план для станций телевизионного вещания на европейской части СССР, который лег в основу действующих ныне планов России и ряда других стран.
В НИИР разрабатывались как национальные частотные планы для обеспечения развития службы телевизионного и звукового вещания страны, так и международные частотные планы для защиты частотных интересов службы радиовещания и других служб.
Первые частотные присвоения для телевизионных передатчиков в крупных городах СССР были составлены известным российским специалистом, председателем 11-й Исследовательской комиссии Сектора радиосвязи МСЭ проф. М. И. Кривошеевым еще в начале 50-х гг. Впоследствии разработка Генеральной перспективы развития телевизионного и звукового радиовещания велась в НИИР под руководством д. т. н. И. С. Шлюгера, которому принадлежит несколько научно-технических статей по этой проблеме.
Вопросам частотного планирования сетей радиовещания посвящены основополагающие научные работы специалистов НИИР: статья проф. С. В. Новаковского и к. т. н. А. К. Кустарева [17], излагающая основы частотного планирования передающей сети (1956 г.), сборник [18], Н. М. Санкина и В. И. Трунова, в котором впервые в нашей стране систематизированы все необходимые для планирования сетей ТВ и ОВЧ ЧМ вещания исходные технические данные и приведены методологические рекомендации по построению практических частотных планов передающих сетей (1960 г.).
Разработка планетарного радиолокатора
В середине 1960 г. в ИРЭ под руководством В. А. Котельникова были начаты комплексные исследования по подготовке к радиолокации Венеры, в которых приняли участие специалисты ряда отечественных научных институтов. Предстояло создать сложный комплекс приемного и передающего оборудования, а также установку для обработки принятого сигнала, которые позволяли бы проводить необходимые измерения с не виданной до этого точностью. К созданию передающего устройства планетарного радиолокатора были привлечены специалисты НИИРадио. Разработкой передатчика руководил известный специалист в области радиорелейной и спутниковой связи В. П. Минашин. В его лаборатории был создан мощный передатчик, работающий в дециметровом диапазоне частот. В состав передатчика входили несколько мощных блоков и устройство для сложения их мощностей. Передатчик работал в режиме непрерывного излучения, и на его выходе частота сигнала изменялась линейно по пилообразному закону. Способ создания линейной, с прецизионной точностью, частотной модуляции, который использовался в разработанном передающем устройстве, предложил сам В. А. Котельников. Частота гетеродина приемника также изменялась по пилообразному закону с задержкой на время запаздывания отраженного сигнала. Измерение разности частот принимаемого сигнала и гетеродина с помощью многоканального анализатора спектра позволяла с высокой точностью измерить время запаздывания отраженного от планеты сигнала. Измеряя с помощью многоканального анализатора спектра разность частот принимаемого сигнала и гетеродина, можно было с высокой точностью измерить время запаздывания отраженного от планеты сигнала.
В 1964 г. за создание этого передатчика и участие в работах по радиолокации планет Солнечной системы В. П. Минашину в составе руководимого В. А. Котельниковым творческого коллектива была присуждена Ленинская премия.
Разработки спутниковых систем связи
Вклад специалистов ОКБ МЭИ в эти работы состоял в создании высокоэффективных антенных комплексов ТНА-57, отличавшихся высокими техническими параметрами и хорошей технологичностью. Ими было разработано облучающее устройство, обеспечившее эффективное использование поверхности зеркала антенны. Применение данного антенного комплекса позволило существенно снизить стоимость земных станций.
Разработка устройств секретной связи
Существенное влияние оказали идеи В. А. Котельникова на работы по созданию устройств секретной связи, которые были развернуты в НИИР после Великой Отечественной войны. Сам В. А. Котельников начал заниматься этими проблемами еще в 1939 г., когда ему было поручено решение новой важной государственной задачи — создание шифратора для засекречивания речевых сигналов с повышенной стойкостью против их распознавания противником.
В те же предвоенные годы В. А. Котельников разработал первый в СССР полосный вокодер с выделением основного тона речи. Работа была доведена до действующего макета, который был испытан и продемонстрировал возможность использования этого принципа для сжатия речевого сигнала. В ходе работы В. А. Котельниковым был также предложен и опробован принцип артикуляционного тестирования систем передачи речи. На базе этого вокодера В. А. Котельниковым были задуманы принципы засекречивания речевого сигнала. Во время войны лаборатория В. А. Котельникова была переведена в Уфу, где работы по созданию засекречивающей телефонной и телеграфной аппаратуры были продолжены. В частности, под его руководством был разработан высококачественный шумовой генератор, положенный в основу шифрообразования.
В лаборатории В. А. Котельникова в Уфе работал тогда еще молодой специалист Л. А. Коробков, возглавивший после войны в НИИР большой коллектив, который под его руководством занимался разработкой проблем секретной связи. В институте были разработаны методы засекречивания информации, передаваемой по многоканальным радиорелейным линиям связи. Эти методы развивали идеи В. А. Котельникова и были основаны на случайной перестановке отсчетов определенного временного отрезка группового сигнала многоканальной телефонии, передаваемого по РРЛ.
Коллективом специалистов, возглавляемым д. т. н. Л. А. Коробковым, а позже — его учеником к. т. н. В. П. Кокошкиным, был разработан целый комплекс засекречивающей аппаратуры для многоканальных телефонных и телеграфных систем радиосвязи. Эти системы были широко внедрены на линиях связи СССР и продолжают работать на российских линиях связи.
Л. А. Коробков обладал широкой эрудицией и занимался не только проблемами ЗАС. Ему принадлежат десятки изобретений в области связи. В частности, он один из первых в мире предложил дельта-модуляцию — способ преобразования аналогового сигнала в цифровую форму, который сегодня широко применяется в цифровых системах связи.
Исследования в области распространения радиоволн
Еще одно из направлений тесного сотрудничества ученых ИРЭ и НИИР -исследования в области распространения радиоволн. Сотрудники НИИР А. И. Калинин и В. Н. Троицкий регулярно принимали участие в семинарах по актуальным проблемам распространения радиоволн, проводившихся в ИРЭ под руководством акад. Б. А. Введенского, учениками которого они всегда себя считали. Совместное обсуждение этих проблем помогало решению в НИИР многих практических задач.
Эти исследования стали основой для создания сети тропосферной связи и систем радиолокации в СССР, а также для решения проблем электромагнитной совместимости радиосредств, работающих в разных диапазонах радиоволн. В НИИР был выполнен также большой цикл работ, начало которым было положено в нашей стране Б. А. Введенским, по исследованиям дифракционного распространения сантиметровых и дециметровых радиоволн и их рассеяния препятствиями, В работе принимал участие большой коллектив сотрудников НИИР под руководством д. физ.-мат. н. В. Н. Троицкого. Эти исследования позволили создать ряд уникальных многоканальных радиорелейных линий тропосферной связи, в которых протяженность одного пролета доходила порой до 800 км.
Заключение
Благодаря В. А. Котельникову, открывшему новые направления в науке, были созданы предпосылки для становления на Земле в XXI столетии Информационного общества, перед учеными открылись новые горизонты, а в мире прибавилось гармонии.
ГОСТ
Владимир Александрович Котельников родился 24 августа 1908 года. Известен как российский и советский учёный в области радиолокации планет, радиосвязи и радиотехники, один из основоположников советской секретной телефонной и радиосвязи.
Биография
Владимир Котельников родился в Казани (нынешний Татарстан). Его отцом был известный российский и советский математик и механик Александр Петрович Котельников, а дедом – математик, доктор философии, профессор Казанского университета Петр Иванович Котельников.
Обучался Владимир Александрович с 1926 года в Московском высшем техническом училище (МВТУ) имени Н.Э. Баумана, в котором преподавал отец. На последних курсах обучения В. Котельников перевелся в Московский энергетический институт (МЭИ) и закончил его в 1930 году. После окончания учебы начал работать инженером в Центральном институте связи Народного комиссариата почт и телеграфов СССР. В 1931 году Владимир Александрович поступил в аспирантуру МЭИ и стал во главе группы, которая занималась разработкой передачи зашифрованного сигнала на большие расстояния.
Готовые работы на аналогичную тему
С 1947 по 1953 года Владимир Александрович занимал должность декана радиотехнического факультета в МЭИ, с 1948 по 1953 год работает на посту главного конструктора и директора Особого конструкторского бюро МЭИ, а с 1954 по 1988 год – заместитель директора и директор Института радиотехники и электроники РАН.
Владимир Александрович с 1980 по 1988 год назначен вице-президентом, а затем первым вице-президентом АН СССР.
Владимир Котельников умер в возрасте 96 лет 11 февраля 2005 года.
Научные достижения
Свои основные труды В.А. Котельников посвящал проблемам усовершенствования методов радиоприёма, изучения радиопомех и разработки методов борьбы с ними. Крупнейшее научное достижение Котельникова, которое оказало огромное влияние на развитие мировой науки, – создание теоремы отсчётов, названной его именем. Созданная им теория потенциальной помехоустойчивости дала инженерам и учёным возможность синтезировать оптимальные системы обработки сигналов в системах радионавигации, радиолокации, связи и других.
Котельниковым также были разработаны планетарные радиолокаторы, с помощью которых проведены пионерские исследования в радиолокационной астрономии, в частности радиолокационные исследования Меркурия, Марса и Венеры.
Награды
За свою деятельность Владимир Александрович в течение жизни был отмечен многими наградами и премиями, среди которых:
Читайте также: