Богатырёв Р. П. Никлаус Вирт — патриарх надежного программирования

Никлаус Вирт — патриарх надежного программирования

копии http://www.osp.ru/pcworld/2004/03/167598/, http://www.osp.ru/pcworld/2004/03/1346791/ и http://www.osp.ru/pcworld/2004/03/1346794/ от 12.02.2014


Никлаус Вирт (Клагенфурт, Австрия, август 2003 г.)

Никлаус Вирт… Это имя в России известно многим. Три с лишним десятилетия назад профессор Вирт создал в далекой Швейцарии язык программирования Паскаль. Казалось бы, одного этого было достаточно, чтобы навечно вписать его имя в летопись компьютерных наук. Но в жизни нередко бывает так, что признание и известность получают далеко не самые лучшие и не самые совершенные творения. Вот и в случае с Паскалем мы видим лишь вершину айсберга, а большая часть творчества Вирта до сих пор для многих остается неизвестной.

Никлаус Вирт родился 70 лет назад — 15 февраля 1934 г. — в небольшом городке Винтертуре в предместье Цюриха. Родился Никлаус в семье Уолтера и Хедвиг Вирт. Они жили неподалеку от школы, где преподавал его отец. В их доме была хорошая библиотека, где Вирт находил немало интересных книг, рассказывавших про железные дороги, турбины и телеграф.

Небольшой городок Винтертур имеет многовековую историю и славится своим машиностроением: там выпускаются локомотивы и дизельные двигатели. С детских лет Вирт увлекался техникой, особенно авиамоделированием. Он буквально грезил небом. Но для запуска ракет нужно было топливо, и потому он занялся химией. Юный Вирт оборудовал в подвале школы «секретную» лабораторию. Ничто не могло его остановить: однажды сделанная им модель отклонилась от заданной траектории и угодила под ноги директору школы. Однако Вирт все равно продолжал упорно идти к намеченной цели.

Спустя несколько десятилетий Никлаусу Вирту, как и Кену Томпсону, автору UNIX, довелось полетать на МИГе с военного аэродрома в Кубинке, что находится под Москвой. Сбылась его заветная мечта. Лучше всего мотивацию профессионального творчества Вирта раскрыл его коллега по Стэнфордскому университету (США), профессор Дональд Кнут: «Вирт всегда хотел создавать аэропланы, и ему нужен был самый лучший инструментарий. Вот почему он проектировал много компьютерных языков и микрокомпьютеров…»

От строительства моделей Никлаус довольно быстро перешел к разработке дистанционного управления для них. Когда ему исполнилось 18 лет, он с еще двумя цюрихскими авиамоделистами получили из Англии желанную радиоаппаратуру. Это предопределило его дальнейшую судьбу — в 1954 г. Вирт поступил на факультет электроники в цюрихский ETH (Eidgenoessische Technische Hochschule, Швейцарский федеральный технологический институт). После четырех лет обучения Вирт получил степень бакалавра в области электротехники. А затем начинается славное десятилетнее заокеанское научное «турне» будущего «отца Паскаля» и «короля компиляторов» по маршруту Швейцария — Канада — США — Швейцария.

Свое обучение Вирт продолжил в Лавальском университете г. Квебека (Канада), где в 1960 г. получил степень магистра. Затем его пригласили в университет Калифорнии в Беркли (США) — будущую жемчужину Кремниевой долины. Там под руководством профессора Хаски в 1963 г. Никлаус Вирт защитил диссертацию, посвященную развитию Алгола средствами Лиспа (язык Euler). Эта работа в буквальном смысле дала ему путевку в жизнь: Вирта приметили мэтры программирования и пригласили в Комитет IFIP по стандартизации Алгола. Та школа не прошла даром: на всю жизнь Вирт запомнил, что доказывать свою правоту нужно делом, особенно когда тебя не хотят слышать. В разработке языков он навсегда отказался от абстрактно-научного подхода в пользу математически-инженерного. По его словам, лучше сначала реализовать язык и лишь потом следует о нем писать.

С 1963 по 1967 г. Вирт работал доцентом (assistant professor) в Стэнфордском университете и в 1967 г. вернулся в этом звании в университет Цюриха. А в 1968 г. он получил в ETH звание профессора компьютерных наук и начал возводить на родине свой «швейцарский» Стэнфорд. Двадцатилетие с 1969 по 1989 г. было, пожалуй, самым плодотворным периодом в жизни Вирта (табл. 1). Он продолжал строить свою школу, уделяя немало времени организационной деятельности. C 1982 по 1984 г. (а потом и с 1988 по 1990 г.) Вирт возглавлял в ETH факультет компьютерных наук, а с 1990 г. руководил Институтом компьютерных систем (Institute of Computer Systems) при ETH. На пенсию профессор Вирт ушел 1 апреля 1999 г. по достижении 65-летнего возраста.

Романтические 1960-е годы положили начало дружбе трех патриархов структурного программирования — голландца Эдсгера Дейкстры, англичанина Энтони Хоара и швейцарца Никлауса Вирта. Этих «нобелевских» лауреатов (премия Тьюринга, присуждаемая ассоциацией ACM, вручается раз в жизни и приравнивается в компьютерных науках к Нобелевской) сблизили не столько абстракции компьютерных наук, сколько четкая профессиональная позиция.

Самым известным достижением профессора Вирта считается язык Паскаль. Безусловно, многие об этом языке слышали и знают его. Паскаль сыграл огромную роль в формировании мировоззрения нескольких поколений программистов. Но этот язык далеко не идеальный. В свое время Брайан Керниган, известный популяризатор языка Си, соавтор классического руководства по Си (K&R), написал критическую статью «Почему Паскаль не является моим любимым языком программирования». Если с ней внимательно ознакомиться, то можно решить, что Никлаус Вирт сделал из нее правильные выводы и в языке Modula-2 под воздействием статьи устранил многие изъяны канонического Паскаля. Однако следует иметь в виду одно немаловажное обстоятельство. Наделавшая шума работа Кернигана была написана 2 апреля 1981 г., т.е. через два года (!) после реализации группой Вирта в ETH первого компилятора Modula-2 и через год после выпуска аппаратной реализации Modula-2 — персонального компьютера Lilith. В апреле 1993 г. на Конференции ACM по истории языков программирования Вирт в ответ на вопрос одного из своих коллег поставил языку Modula-2 оценку «6 баллов» (наивысшая оценка в школах Швейцарии).

Компьютерная индустрия отставала от работ Вирта как минимум на 5—7 лет. В том же 1979 г. намного уступавший Lilith легендарный компьютер Apple II только-только обрел компилятор Apple Pascal, ориентированный на UCSD-реализацию Паскаля. До появления первого скромного Turbo Pascal Андерса Хейльсберга оставалось целых четыре года! Впоследствии Вирт с грустью говорил о том, что с проектом Lilith швейцарская промышленность упустила свой уникальный шанс.

Подлинной жемчужиной творчества Вирта стал проект Oberon. Созданная почти два десятилетия назад система Oberon (Oberon System, http://www.oberon.ethz.ch) играет в наши дни приблизительно ту же роль, что в начале 1980-х годов играли проекты Alto и Xerox Star знаменитого центра Xerox PARC, откуда взяли начало современные персональные компьютеры и текстовые редакторы. Для таких корпораций, как Microsoft, IBM и Sun Microsystems, проект Oberon стал источником плодотворных идей, среди которых можно выделить документо-ориентированный интерфейс, браузеры, промышленные языки разработки ПО (Java и C#), машинно-независимый мобильный код (JVM и .NET CLR), аплеты, компонентное ПО, динамическую компиляцию (JIT, AOC, DAC), смарт-теги, веб-службы и др.

Мы живем в эпоху торжества безумной технологической гонки и надуманной сложности. Всю свою жизнь Никлаус Вирт посвятил борьбе с этими пагубными явлениями, но его не слышат или не хотят слышать. «Крайнюю степень ума, — писал Блез Паскаль, — обвиняют в безумии точно так же, как полное отсутствие ума. Хороша только посредственность».

В короткой статье невозможно даже мимоходом рассказать о других замечательных проектах Вирта. Поэтому просто посмотрите табл. 1.

Вирт был и остается последователем европейской инженерной культуры. Американские достижения давали ему богатую пищу для размышлений: многие идеи он пропускал через себя и выкристаллизовывал самое ценное. Все три ключевых языка (Паскаль, Modula-2 и Oberon) были созданы Виртом буквально два-три года спустя после возвращения из-за океана. (В 1967 г. Вирт завершал работы по компилятору Algol-W в Стэнфорде, а в 1976 г. и 1984 г. на год уезжал в лаборатории Xerox PARC.) Работы Вирта создавались не в ваккуме. Его окружали единомышленники — коллеги и ученики, среди которых можно выделить Юрга Гуткнехта (соавтора по проекту Oberon), Ханспетера Мессенбока (соавтора языка Oberon-2), Ричарда Орана (соавтора при создании Lilith), Куно Пфистера (основателя Oberon microsystems и идеолога инструментария BlackBox), Клеменса Шиперски (идеолога компонентной архитектуры в Oberon System) и Михаэля Франца (автора концепции динамической кодогенерации, прообраза JIT-компиляции Java).

Большую роль в популяризации в нашей стране языков и систем Никлауса Вирта в 1980—1990-х годах сыграла рабочая группа по Modula-2, бессменным руководителем и вдохновителем которой был Д. М. Сагателян из Института общей физики АН СССР. Нельзя не вспомнить и работы группы профессора И. В. Поттосина из Сибирского отделения АН СССР (НГУ и Институт систем информатики им. А. П. Ершова). Создание инструментария для бортового ПО отечественных спутников (проект СОКРАТ), семейство компьютеров KRONOS (Дмитрий Кузнецов, Алексей Недоря, Евгений Тарасов, Владимир Васекин и др.), XDS-семейство компиляторов Modula-2/Oberon-2 — вот, пожалуй, самые яркие страницы отечественной истории, связанные с именем Вирта. Нарастающая волна интереса к Oberon, вершине творчества патриарха надежного программирования, в связи с острой потребностью в высококачественном программном обеспечении, в частности, в физике, привела к возникновению проекта «Информатика-21» (http://www.inr.ac.ru/~info21/), к которому с огромным интересом относится Вирт. Более того, в марте этого года в швейцарском Центре ядерных исследований (CERN), где 15 лет назад взяла свое начало сеть World Wide Web, специально для физиков проводился Oberon Day (http://cern.ch/oberon.day).

Никлаус Вирт заложил традицию присвоения языкам программирования имен математиков прошлого. В 1963 г. он дал имя Леонарда Эйлера, великого швейцарского математика, много лет проработавшего в России, своему первому творению — языку Euler. А в 1970 г. Блез Паскаль, великий французский математик и философ, творчеством которого восхищались Н. Г. Чернышевский и Л. Н. Толстой, был увековечен Виртом в языке Паскаль. Интересные параллели: 11 мая 1994 г., выступая в С.-Петербургском университете, Дональд Кнут подчеркнул, что для него особенно приятен тот факт, что звание почетного доктора информатики ему присуждает университет, в котором преподавал еще великий Эйлер. Никлаус Вирт 27 июня 1996 г. надел почетную докторскую мантию в Новосибирском Академгородке, созданном М. А. Лаврентьевым и С. Л. Соболевым по образу и подобию того самого Стэнфорда, который Вирт взял за основу строительства своей европейской школы в ETH. Вклад Вирта в развитие компьютерных наук и программной инженерии был оценен по достоинству. Он не только стал членом трех академий (Swiss Academy of Engineering, U.S. Academy of Engineering, Berlin-Brandenburg Academy), но и лауреатом самых престижных наград (табл. 2).

Жизненное кредо Никлауса Вирта лучше всего, пожалуй, передают слова великого Блеза Паскаля, написавшего три с лишним столетия назад: «Все наше достоинство заключено в мысли. Не пространство и не время, которых мы не можем заполнить, возвышают нас, а именно она, наша мысль. Будем же учиться хорошо мыслить…

Об авторе: Руслан Богатырев — научный редактор «Мира ПК», главный редактор «Мир ПК - диска», bogatyrev@pcworld.ru.

Полную версию статьи см. в электронном альманахе «Искусство программирования», опубликованном в мартовском приложении «Мир ПК-диска» (№ 3/04).


Мы живем в сложном мире и стараемся решать сложные по своей сути проблемы, которые зачастую для своего решения требуют сложных устройств. Однако это не значит, что мы не должны найти элегантные решения, убеждающие своей ясностью и эффективностью. Простые элегантные решения более эффективны, но найти их труднее, чем сложные, и для этого требуется больше времени.

Никлаус Вирт (Швейцария, Швейцарский федеральный технологический институт). Из речи при вручении премии Тьюринга (Сан-Франциско, США, октябрь 1984 г.).


Когда компьютеров еще не было, то программирование не составляло никакой проблемы. Когда у нас появилось несколько маломощных компьютеров, то программирование стало проблемой средней сложности. Теперь же, когда мы располагаем гигантскими компьютерами, то и программирование превращается в гигантскую проблему.

Эдсгер Дейкстра (Нидерланды, Эйндховенский технологический университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Бостон, США, 14 августа 1972 г.).


Почти все в программном обеспечении может быть реализовано, продано и даже использовано, если проявить достаточную настойчивость… Но существует одно качество, которое нельзя купить, — это надежность. Цена надежности — погоня за крайней простотой. Это цена, которую очень богатому труднее всего заплатить.

Энтони Хоар (Великобритания, Оксфордский университет). Из речи при вручении премии Тьюринга (Нэшвилл, США, 27 октября 1980 г.).

Таблица 1. Проекты Никлауса Вирта

Год Проект Комментарий
1963 Язык Euler Диссертация Вирта, диалект Алгола, реализация прообраза P-кода
1966 Язык Algol-W Ревизия языка Algol-60; реализован в Стэнфорде на IBM/360
1968 Язык PL360 Низкоуровневый язык для IBM/360
1970 Система Venus Операционная система разделения времени для CDC Cyber
1970 Язык Паскаль Концепции структурного программирования
1973 Система Pascal-P Инструментальная система, виртуальная машина, переносимый P-код
1976 Язык Modula Реализации копцепции мониторов Хоара, мультипрограммирование
1976 Система Hexapus ПО для локальной сети в ETH
1979 Язык Modula-2 Концепция модуля, переносимый M-код, идеи языка Mesa (Xerox PARC)
1980 Компьютер Lilith 16-разрядная аппаратная поддержка языка Modula-2
1986-90 Компьютер Ceres 32-разрядная аппаратная поддержка языка Oberon (станции Ceres-1, Ceres-2, Ceres-3)
1988 Язык Oberon Концепция расширения типа, альтернатива ООП, идеи языка Cedar (Xerox PARC). Язык назван в честь спутника Урана, который был открыт аппаратом «Вояджер»
1988 Система Oberon System Концепция активного документа, прообраз браузеров (совместно с Ю. Гуткнехтом)
1995 Язык Oberon-2 Типизированные процедуры-методы (совместно с Х. Мессенбоком)
1996 Язык Lola Язык для спецификации программируемых устройств (FPGA)
1998 Система Olga (Oberon Language Goes Airborne) Система управления бортовым ПО для вертолета, аппаратное обеспечение на основе StrongARM, FPGA и PLD. Используется в легких беспилотных летательных аппаратах фирмы weControl
1998 Язык Oberon-SA Подмножество языка Oberon для программирования систем реального времени и с ориентацией на процессор StrongARM

Таблица 2. Награды Никлауса Вирта

Год Звание Организация Страна
1978 Почетный доктор York University Великобритания
1978 Почетный доктор Ecole Polytechnique Federale, Lausanne Швейцария
1980 A.M. Turing Award, лауреат премии ACM США
1983 IEEE Emanuel R. Priore Award, лауреат премии IEEE США
1987 Award for Outstanding Contributions to Computer Science Education, лауреат премии ACM США
1987 Почетный доктор Universite Laval, Quebec Канада
1988 Computer Pioneer, лауреат премии IEEE Computer Society США
1989 Award for Outstanding Contributions to Computer Science Education, лауреат премии ACM США
1989 Prix Max Petitpierre, лауреат премии Правительство Швейцарии Швейцария
1989 IBM Europe Science and Technology Prize, лауреат премии IBM Europe -
1990 Marcel Benoit Prize, лауреат премии - -
1992 Почетный доктор University of California, Berkeley США
1993 Почетный доктор Johannes Kepler Universitat, Linz Австрия
1996 Почетный доктор Новосибирский государственный университет Россия
1996 Orden Pour le Merite, орден - Франция
1997 Почетный доктор The Open University Великобритания
1998 Почетный доктор University of Pretoria ЮАР
1998 Почетный доктор Masaryk University, Brno Чехия
1999 Leonardo da Vinci Medal, медаль SEFI Франция
1999 Outstanding Research Award in Software Engineering, лауреат премии ACM SIGSOFT США
2002 Eduard-Rhein Technology Prize, лауреат премии Мюнхен Германия
© 2005-2017 OberonCore и коллектив авторов.