Máy tính điện tử Minsk-22: Điểm khởi đầu của công nghệ thông tin Việt Nam
Hơn 50 năm trước đây, tòa nhà 39 Trần Hưng Đạo, nơi đặt trụ sở của Ủy ban Khoa học và Kỹ thuật nhà nước (cơ quan tiền thân của Bộ KH&CN), đã chứng kiến mốc khởi đầu của nền công nghệ thông tin Việt Nam. Và giáo sư Tạ Quang Bửu (nguyên Phó Chủ nhiệm Ủy ban KH&KT), lúc đó là Bộ trưởng Bộ Đại học và Trung học chuyên nghiệp, đã có tác động quan trọng để thành lập Phòng Máy tính đầu tiên của nước ta (24/5/1968) tại đây với Minsk-22, chiếc máy tính vạn năng giúp giải quyết nhiều bài toán lớn của đất nước.
Bàn điều khiển và Phòng máy tính Minsk-22.
Có lẽ, khi bàn thảo đi đến quyết định thành lập Phòng máy tính Minsk-22, với tầm nhìn chiến lược của mình, những người như giáo sư Tạ Quang Bửu đã nghĩ đến những triển vọng phát triển trong tương lai của cả một ngành mới với những ứng dụng không chỉ cho riêng lĩnh vực KH&CN mà còn cho nhiều ngành nghề khác trong xã hội, xuất phát từ điểm mốc quan trọng này. Tuy nhiên thuở ban đầu, mục tiêu đặt ra thật khiêm tốn so với tiềm năng của nó, “thực tế lúc bấy giờ, sự mong mỏi có một phương tiện tính toán nhằm giải quyết các vấn đề trong lĩnh vực KH&KT, cũng như trong công tác đào tạo là một nhu cầu rất lớn của đội ngũ cán bộ KHKT của nước ta…”, TS. Nguyễn Lãm, nguyên trưởng Phòng Máy tính đầu tiên của nước ta và là sĩ quan biệt phái từ Quân đội sang, nhớ lại.
Điểm khởi đầu
Vào thời điểm đó, Minsk-22 là một trong những máy tính hiện đại nhất của Liên Xô và Đông Âu. Thuộc thế hệ thứ hai dòng máy tính lớn dùng linh kiện bán dẫn (chưa phải mạch tổ hợp) kết hợp với cơ khí chính xác, Minsk-22 được thiết kế và chế tạo tại Belarus, Liên Xô. Hiện nay, khó ai có thể hình dung ra chiếc máy tính đặc biệt này: diện tích đặt máy khoảng 80m2 với một đơn vị trung tâm, dung tích bộ nhớ gồm 4096 ô, mỗi ô có 37 ngăn (bit), khoảng 19kb.
Để chuẩn bị tiếp nhận, quản lý và vận hành Minsk-22 thì Việt Nam đã có bước chuẩn bị khá bài bản: vào đầu năm 1967, Ủy ban KH&KT Nhà nước cử đoàn thực tập sinh sang Liên Xô học tập về sử dụng, vận hành với năm người, trong đó có ba kỹ sư phần cứng là Nguyễn Ngọc Hoàng, Vũ Hồng Sơn, Bạch Hưng Khang và hai cử nhân toán học tính toán về lập trình là Nguyễn Văn Kỷ và Nguyễn Chí Thành. Tại Viện Hàn lâm khoa học Belarus ở thủ đô Minsk, Belarus, cả năm đều cố gắng học tập, thực hành, lập trình ứng dụng giải một số bài toán thực tiễn đơn giản. Do Minsk-22 là máy tính thuộc thế hệ thứ 2, lập trình chủ yếu bằng ngôn ngữ máy nên “lúc đầu chúng tôi cũng có khó khăn. Lâu dần chúng tôi cũng quen và trở nên thành thạo đến mức có thể can thiệp vào hệ điều hành của máy tính”, ông Nguyễn Chí Thành, nguyên cán bộ phần mềm Phòng Máy tính Minsk-22, kể lại. Sau gần một năm thực tập, các cán bộ đã nắm vững kiến thức và đủ khả năng làm chủ hoàn toàn Minsk-22.
Vào giữa năm 1968, Minsk-22 được chuyển bằng đường sắt về đến Hà Nội, thật may mắn trước đúng một ngày trước khi cầu Long Biên bị máy bay Mỹ đánh hỏng. Ngay sau đó, đoàn chuyên gia Belarus đã sang Hà Nội tiến hành lắp ráp, hiệu chỉnh và bàn giao máy tính cho Ủy ban KH&KT Nhà nước. “Tôi nhớ là trước lúc bàn giao, có chuyên gia hỏi về hệ điều hành của máy Minsk-22. Rất may là khi đi thực tập về, tôi có mang theo hệ điều hành trên băng đục lỗ chuyên dụng của máy nên ngay lập tức tôi nhập vào máy tính để vận hành thử nghiệm. Kết quả máy đã hoạt động ổn định, và cũng kể từ đây bắt đầu việc lập trình giải nhiều bài toán ứng dụng phục vụ chiến đấu và sản xuất giữa lúc cả miền Bắc đang tập trung chống chiến tranh phá hoại của Mỹ”, theo hồi ức của ông Nguyễn Chí Thành.
Chắc chắn ở thời điểm hiện nay, khi đã quen thuộc với các máy tính thế hệ mới, không ai có thể tưởng tượng nổi những thao tác và vận hành trên một chiếc máy tính thế hệ cũ như Minsk-22 ngày ấy. Để được vào chạy máy, chương trình bằng ngôn ngữ máy trong hệ 8. Cả chương trình và số liệu lại phải được viết bằng tay lên giấy mẫu quy ước. Sau đó tất cả gom giấy mẫu đưa đến Phòng đục lỗ để các cán bộ ở đó đục ra băng giấy. Máy đục lỗ giống máy đánh chữ, vừa đục lỗ lên băng giấy, vừa đánh mực in lên băng giấy khổ hẹp để kiểm tra lỗ đục, có lỗ đục là 1, không có lỗ đục là 0 trong hệ 2. Sau khi đục lỗ, mỗi người nhận được cuộn băng giấy đục lỗ và một mẩu giấy in chương trình, số liệu để kiểm tra. Phải thuộc lòng mã M-2 và dò băng giấy trước khi đến phòng máy. Nóng đổ mồ hôi để dò tương ứng các lỗ theo hệ 2 với các chữ số hệ 8 và hệ 2-10 quy ước. Khi phát hiện sai sót, máy đục thiếu lỗ, bộ phận kỹ thuật đục sai, lại phải dùng lưỡi dao cạo (tốt nhất là tìm được lưỡi CROMA của CHDC Đức, rất hiếm hồi đó) để cố gắng khoét tròn lỗ bị thiếu hay lỗ chưa thủng (đường kính cỡ 1,5 mm) hoặc dán che lỗ lại.
Thủ tướng Phạm Văn Đồng gặp gỡ và làm việc với giáo sư Tạ Quang Bửu, giáo sư Hoàng Tụy cùng một số nhà khoa học máy tính.
Những câu chuyện như thế cứ diễn ra thường nhật. Ai cũng hồi hộp muốn xem kỹ thuật viên lắp giấy vào máy đọc như thế nào nhưng chưa kịp định thần thì máy đã đọc xong rồi và chỉ trong tích tắc, đoạn băng (bề rộng cỡ 35 mm) đã chạy vào qua dãy tế bào quang điện và một chuỗi tiếp theo: đèn báo lỗi sáng lên bảng điều khiển báo hiệu chương trình sai, hoặc do lỗi đục lỗ. Vậy là lại phải cuộn vội băng giấy mang về chuẩn bị lại từ đầu. Đến lúc thành công, ai nấy cầm trong tay đoạn giấy khổ hẹp in kết quả, các chữ số in lượn sóng nhích lên, thụt xuống, chữ đậm, chữ nhạt, vỏn vẹn vài ba hàng mà vui như mở cờ trong bụng.
Bước đầu giải các bài toán lớn
Do khâu tiếp nhận và lắp đặt đã được chuẩn bị chu đáo nên không lâu sau khi được các chuyên gia Liên Xô lắp đặt, phòng máy tính Minsk-22 đã mở cửa cho các đơn vị khai thác tính toán và học tập. Chỉ sau một thời gian, nhu cầu tính toán của các nơi gia tăng khiến phòng máy tính phải tổ chức cho máy làm việc không phải chỉ là một ca (8 giờ) mà 2, 3 ca. Ai muốn tính toán phải đăng ký trước hàng tuần.
Một trong những nhiệm vụ đầu tiên của Minsk-22 là hỗ trợ xây dựng các bảng bắn cho pháo binh Việt Nam. Ông Nguyễn Chí Thành nhớ lại: “Tháng 8/1968, sau khi đến thăm phòng máy Minsk-22, Bộ tư lệnh pháo binh có công văn đề nghị Ủy ban KH&KT nhà nước giúp điều chỉnh hệ số các bảng bắn của Pháo binh (đều nhập từ nước ngoài) cho phù hợp hơn với thực tế nước ta, bởi vì những yếu tố như nhiệt độ, độ ẩm, hướng gió, tốc độ gió đều ảnh hưởng đến đường đạn. Bộ Tư lệnh pháo binh muốn dùng bộ số liệu khí tượng của nước ta để tính lại, hiệu chỉnh lại các bảng bắn”. Vì khối lượng tính toán rất lớn, Phòng máy tính Minsk-22 đã phối hợp với Bộ Tư lệnh pháo binh, Nha khí tượng Việt Nam tiến hành thu thập số liệu thống kê về hướng và tốc độ gió trong 20 năm, mỗi năm 4 mùa ở nhiều vùng miền của Việt Nam với nhiều độ cao khác nhau. Do khối lượng số liệu quá lớn, Bộ Tư lệnh Pháo binh phải cử hẳn 1 tiểu đội làm việc hơn 3 tháng ở Phòng máy tính chỉ để chuyển số liệu từ giấy sang băng đục lỗ để nhập vào máy tính. Dữ liệu khí tượng nhiều đến mức máy tính phải làm 2 ca/ngày mới bảo đảm tiến độ thời gian theo yêu cầu. Sau khi máy tính có dữ liệu số rồi, việc còn lại là lập trình theo các công thức toán học đặc dụng, theo đó máy tính xử lý và đưa ra kết quả làm cơ sở hình thành các bảng bắn phù hợp với thời gian và các vùng miền của Việt Nam.
Các kỹ sư và thao tác viên Phòng Máy tính Minsk-22, Trung tâm Máy tính quân đội trong một ca trực.
Ngoài các bài toán phục vụ chiến đấu, trong giai đoạn này Minsk-22 cũng giúp các nhà khoa học giải nhiều bài toán kinh tế xã hội ở miền Bắc thời điểm đó. Ví dụ như nhiệm vụ xử lý rung lắc trên con tàu đóng mới. Năm 1969, Cục đường biển ở Hải Phòng có gửi một văn bản tới Ủy ban KH&KT nhà nước cho biết vừa chế tạo một con tàu mới nhưng khi chạy thử thì bị rung lắc mạnh không rõ nguyên nhân và hướng giải quyết. TS. Nguyễn Văn Ngô, nguyên cán bộ của Phòng Nghiên cứu cơ học nhớ lại, công việc chính của phòng là nghiên cứu thuật toán để số hóa các bài toán trong tính toán và thiết kế kết cấu công trình nhằm sử dụng được máy tính điện tử Minsk-22 trong tính toán, thiết kế, nhất là đối với các bài toán kết cấu có độ tự do cao (hệ các phương trình đại số tuyến tính có nhiều ẩn số), trước đây không thể giải được nếu tính toán thủ công. Nhận nhiệm vụ, các cán bộ của Phòng đi khảo sát thực nghiệm và chạy thử con tàu. Họ đánh giá đây có thể là vấn đề cộng hưởng do sự kích động của máy nổ đặt trên tàu có tần số trùng với tần số riêng của con tàu. Sau khi đo đạc tính toán và đánh giá tình hình, các cán bộ đề nghị thay đổi kết cấu của vỏ tàu để tần số riêng của vỏ tàu lệch xa với tần số gây kích động của máy nổ. Đây là một công việc tương đối phức tạp và họ đã tính toán trên máy Minsk-22 để đề ra phương án sửa chữa. Sau đó, họ nhận được thông báo là con tàu đã khử được độ rung lắc.
Cũng theo hướng này, các cán bộ của Phòng Nghiên cứu Cơ học đã tham gia công tác bảo đảm giao thông ở Tổng cục Đường sắt với các nhiệm vụ tính toán phục vụ sửa chữa nhịp số 2 của cầu Long Biên bị đánh sập, khôi phục cầu Hàm Rồng… Theo ký ức của TS. Nguyễn Văn Ngô, trong việc khôi phục cầu Hàm Rồng, “công ty thiết kế của Tổng cục Đường sắt đã đưa ra phương án làm một vòng vây bằng tôn dày bao xung quanh trụ cầu rất tốn kém. Sau khi nghiên cứu, chúng tôi đề xuất dùng mô hình màng mỏng vào thiết kế vòng vây đó, theo kết quả tính toán trên Minsk-22, chúng tôi đề xuất chỉ cần dùng loại tôn dày 2 ly. Công ty thiết kế đó đã chấp nhận phương án này và công trường đã áp dụng thành công. Việc áp dụng mô hình này đã giảm 70% chi phí cho công trường”;
Một kỷ niệm đáng ghi nhớ nữa với việc dùng máy tính Minsk 22 phục vụ sự nghiệp giao thông là đầu những năm 1970, Trung Quốc có kế hoạch giúp Việt Nam xây dựng cầu Thăng Long. Cầu Thăng Long được Trung Quốc thiết kế hai tầng gần giống như cầu Trường Giang, chỉ khác phần người đi bộ hai bên. Bộ Giao thông vận tải một mặt cử đoàn kỹ sư sang Trung Quốc nghiên cứu thiết kế, phương án thi công, một mặt nhờ phòng Nghiên cứu Cơ học tính toán kiểm tra độc lập nội lực trong các thanh dàn và dầm cầu. Vượt qua những hạn chế của hệ thống máy tính, nhóm nghiên cứu đã xây dựng thuật toán và chương trình chạy trên Minsk-22 để tính toán và in ra biểu đồ ‘Đường Ảnh hưởng’ mô men và lực dọc các kết cấu cầu, kết quả tương đồng với thiết kế phía Trung Quốc gửi sang.
Không chỉ có vậy, Minsk-22 còn giúp giải nhiều bài toán thống kê như bài toán điều tra sức khỏe học sinh, xác định hệ số hô hấp, phân tích quặng, tính toán điều tra quy hoạch rừng, xác định chỉ tiêu than cho các đầu máy xe lửa, chỉnh lý số liệu địa chất cho thiết kế xây dựng, phân tích khách quan trường khí tượng ban đầu, quản lý cán bộ khoa học kỹ thuật… Giáo sư Nguyễn Lãm, nguyên phụ trách Phòng toán học tính toán của Ủy ban KH&KT nhà nước nhận xét: “Nội dung xử lý của loại bài toán này rất phong phú và thường đưa đến việc tính giá trị trung bình, tính tần suất, tính độ lệch chuẩn, xác định các hàm tương quan… Muốn sử dụng máy tính điện tử để phân tích số liệu một cách thuận lợi, cần tiến hành nghiên cứu cải tiến nhiều khâu trong việc thu thập số liệu từ nội dung các chỉ tiêu điều tra đến cách ghi chép, cách lưu trữ, cách đục lỗ số liệu, kiểm tra và cập nhật số liệu”. Điều đó cho thấy, việc phải giải những bài toán thực tế trên Minsk-22 đã tạo động lực để các cán bộ thực hiện nhiều đổi mới, cải tiến ở nhiều khâu liên quan.
Theo ký ức của ông, Minsk-22 cùng với các máy cơ điện như Cellatron, Robotron xử lý số liệu điều tra ngành lâm nghiệp: xử lý số liệu đo đếm rừng phục vụ thống kê tài nguyên của 70 lâm trường trong các năm 1968-1975, xử lý số liệu đo đếm rừng vùng nguyên liệu cho Nhà máy giấy Bãi Bằng (1968-1972), xử lý số liệu giải tích đo cây rừng để lập biểu thể tích cây gỗ, trọng lượng tre nứa và biểu tăng trưởng rừng trên toàn quốc, qua đó áp dụng cho dự án VIE/76/014 do Liên hợp quốc tài trợ (1979-1982)… “Thật khó hình dung là một máy tính với tốc độ chỉ 6000 phép tính/giây và bộ nhớ chỉ vẻn vẹn 32K mà lại giải các bài toán quy hoạch! Thâm nhập vào thực tiễn trong nhiều lĩnh vực hoạt động của kinh tế- xã hội lúc bấy giờ, các nhà toán học phân tích, tìm mô hình giải quyết, dẫn đến các bài toán quy hoạch và đã có một số bài toán cụ thể được tính trên Minsk-22 như quy hoạch điện miền Bắc, cân đối than, tính đường ống nước Hà Nội, phân phối các phương tiện vận tải…”, ông đánh giá hiệu suất của Minsk-22 và những người vận hành nó.
Hiệu quả của Minsk-22 không chỉ ở giải quyết các bài toán lớn mà còn nằm ở việc đào tạo. Các trường đại học, đặc biệt là Đại học Bách khoa và Đại học Tổng hợp (nay là ĐHQGHN) thường xuyên gửi sinh viên đến thực tập, qua đó Khoa Máy tính của Đại học Bách khoa ngày càng thu hút nhiều sinh viên còn Đại học Tổng hợp thì phát triển nhanh ngành phương pháp tính.
Với những đóng góp của mình, Minsk-22 đã góp phần đánh dấu cột mốc khởi đầu trong lịch sử phát triển ngành Máy tính-Công nghệ thông tin Việt Nam.
—
* Xin trân trọng cảm ơn TS Thái Lê Thắng, chủ biến cuốn sách “Nửa thế kỷ CNTT Việt Nam – Dấu ấn người lính” đã cung cấp thông tin, góp ý và biên tập bài viết này.
