Но самым удивительным и примечательным в составе научного комплекса является многоуровневая система автоматизированного сбора, распределения, обработки и хранения данных научных исследований, включающая 12 мини– и специализированных микро-ЭВМ. Она объединяет в единое целое разнообразные измерительные и аналитические приборы в лабораториях, линии связи и центральный комплекс ЭВМ в судовом ВЦ.
Интересно, что судно после вступления в строй было занесено в «Книгу рекордов Гиннесса». В этой книге наряду с самыми эксцентричными рекордами типа «наибольшая продолжительность путешествия на руках при положении путешественника вниз головой» фиксируются и технические достижения. Так, в 1981 г. НИС «Академик Мстислав Келдыш» считалось крупнейшим в мире плавучим центром автоматизированной обработки данных и по этому поводу было занесено в «Книгу рекордов».
Как же функционирует эта система? Вначале результаты измерений параметров и данные анализов по линиям связи поступают в лабораторные ЭВМ. Оттуда после предварительной обработки данные передаются в ВЦ. Там информация, поступающая из разных точек, собирается, и ее массивы записываются на магнитных лентах.
Последующая обработка информации производится либо сразу в ВЦ, либо позднее на берегу. Сама запись идет в международной стандартной форме, поэтому обмен результатами исследований с другими советскими и иностранными исследовательскими организациями максимально облегчен.
Лабораторные ЭВМ, установленные в основных семи лабораториях, представляют собой настольные образцы микро-ЭВМ, оснащенные дисплеем, клавиатурой для ввода исходных данных, а также памятью на гибких магнитных дисках. К ним подключено печатающее выводное устройство и графопостроитель.
Гибкость их использования необычайна. Во-первых, ученые имеют возможность работать на них как на автономных ЭВМ и решать определенные локальные научные задачи по индивидуальным программам. Для этого каждая лабораторная ЭВМ снабжена индивидуальной библиотекой программ по обработке и анализу собранных научных данных (исходя из профиля лаборатории) и вывода их в случае необходимости на графопостроитель.
Второй режим предусматривает использование лабораторных ЭВМ в качестве разнесенных терминалов (оконечцых составных частей) ВЦ. Для этой цели разработаны специальные программы, позволяющие использовать вычислительные средства ВЦ из лабораторий. В свою очередь, ВЦ имеет возможность задействовать мощности лабораторных ЭВМ в интересах решения общей задачи.
И наконец, в третьем режиме лабораторные ЭВМ используются для автоматизации процесса сбора, накопления и обработки результатов измерений в реальном масштабе времени. При этом массивы данных фиксируются на гибких дисках или передаются в ВЦ. Одновременно массивы данных от лабораторных ЭВМ можно вывести на дисплей, печатающее устройство и на графопостроитель, выдающий графики и схемы.
На судне установлена автоматизированная навигационная система, основой которой является навигационная ЭВМ. Что же она умеет делать? Очень многое. Навигационная ЭВМ оценивает и анализирует данные о курсе скорости судна, поступающие от судового гирокомпаса и лага, а также радиосигналы от навигационных ИСЗ и береговых радионавигационных систем. В результате анализа определяется местонахождение судна, причем параметры точки, где находится судно в данный момент, высвечиваются на видеомониторах, расположенных в рулевой и штурманской рубках, в ряде лабораторий и в других местах.
При необходимости данные о местоположении судна автоматически печатаются на специальных бланках и передаются в ВЦ.
Затем навигационная ЭВМ обеспечивает автоматическое вычерчивание маршрута движения судна на навигационных картах. И наконец, эта же ЭВМ может управлять автоматическим удержанием судна на курсе при его движении по определенным исследовательским линиям. Так, можно проводить автоматическое удержание судна на курсе при плавании по дуге большого круга, отрезок которой является кратчайшим расстоянием между географическими пунктами.
По заранее разработанной программе навигационная ЭВМ обеспечит автоматический переход судна с одного исследовательского маршрута на другой, выдавая команды на руль для поворота в намеченных программой точках.
Мозговым центром всей системы автоматизированной обработки данных на судне является ВЦ. Именно туда по линиям связи стекаются все многочисленные данные от лабораторных ЭВМ, навигационной системы, автоматический метеостанции, исследовательских эхолотов. В ВЦ установлены две мини-ЭВМ, которые называются «ЭВМ регистрации данных» и «ЭВМ обработки данных». Сами названия определяют их основное назначение, хотя обе центральные ЭВМ полностью взаимозаменяемы. К ним подключены блоки дисковой памяти, устройства с магнитными лентами, где записаны массивы данных, печатающие вводно-выводные устройства, видеомониторы и многое, многое другое.
ЭВМ регистрации данных по специальной программе может регистрировать данные в реальном масштабе времени, поступающие от нескольких измерительных комплексов непосредственно либо через лабораторные ЭВМ.
Все результаты измерений при регистрации объединяются в массивы стандартного формата и, что особенно ценно, автоматически снабжаются заголовками, которые включают сведения о дате, времени, местонахождении судна в момент проведения измерений, а также метеоусловия в это время. После этого происходит автоматическая перезапись массива на магнитные ленты.
Все заложенные в память ЭВМ измеренные значения параметров водных масс и анализов проб составляют базу данных. Каждый параметр имеет свой алфавитно-цифровой код, каждый заголовок – свой индекс, кодируются также обозначения экспериментов, к которым относится тот или иной массив информации.
Вся эта подробная кодификация позволяет по специальной программе запроса разыскать в памяти ЭВМ и извлечь оттуда те или иные сведения по определенному научному направлению. Значит, ученые имеют возможность в любой момент получить необходимые данные по проведению экспериментов, причем не просто набор данных в заданном научном разрезе, а обработанные данные в соответствии с программами, имеющимися в судовой библиотеке программ, если нужно, то в виде графиков, схем, контурных карт.
Для этого к ЭВМ подключены специальные самописцы. Работе картопостроителя помогает устройство оцифровки. С его помощью с карт и различных схем можно автоматически считывать значения координат опорных точек и записывать их в массив данных. А в последующем по другой программе можно вывести эти данные на графопостроитель и вновь построить контурные карты и схемы.
Надо прямо сказать, что наличие системы автоматизированного сбора и обработки данных с помощью ЭВМ позволило вывести исследования океана на новую ступень, а ученым выявить новые закономерности, определяющие изменения во времени сложной физической системы под названием «океан – атмосфера».
Океан и тайны эволюции биосферы
Многие загадки океана были раскрыты учеными с помощью подводных аппаратов (ПА). Поэтому на НИС «Академик Мстислав Келдыш» также установили ангар и спуско-подъемное устройство для ПА. Вначале на судне разместили обитаемый исследовательский ПА «Пайсис», способный погружаться на глубину до 2000 м. Эти отличные ПА освоены советскими учеными из Института океанологии АН СССР и успешно используются для проведения исследований во многих районах Мирового океана.
ПА «Пайсис» имеет водоизмещение всего 11,3 т, а длину – 6 м. Гребной электродвигатель, получающий электропитание от аккумуляторной батареи, обеспечивает дальность плавания около 10 миль при скорости до 2 узлов. Экипаж ПА состоит из двух пилотов-гидронавтов и гидронавта-наблюдателя. Система жизнеобеспечения ПА позволяет экипажу работать непрерывно в течение трех суток.
Как же экипаж ПА определяет свой курс, как ориентируется в толще вод на океанских глубинах? Работа ПА на глубине обеспечивается оригинальной гидроакустической системой ориентирования и локальной навигации. Эта система позволяет определять положение ПА относительно донных акустических маяков, которые устанавливаются в борта НИС – носителя ПА перед началом работ. Точность определения места с ее помощью – несколько метров при дальности действия до 4 км.