Автор задач Пшеничного. Науково-популярний журнал для юнацтва «Країна знань» №6, 2023
В.В. Шкурба, Н.З. Шор, І.В. Сергієнко, В.С. Михалєвич, Б.М. Пшеничний, В.Л. Волкович.
Дискуії в телестудії наприкінці 1960-х рр.

Одним з яскравих представників вітчизняної математичної науки є академік Національної академії наук України Борис Миколайович Пшеничний (1937–2000), з життям і творчістю якого хочемо познайомити юного читача.

Математичні здібності Бориса Миколайовича проявилися ще в школі, і йому дуже поталанило, що його шкільний учитель математики був людиною, відданою своїй професії, і ставився до учнів неформально, завжди вирізняв серед них особливо талановитих, докладав багато зусиль, щоб цей талант розвивався і не згасав.

Борис Миколайович Пшеничний
Борис Миколайович Пшеничний
(1937-2000)

Закінчивши в 1954 році середню школу у Львові, Б.М.Пшеничний вступив на механіко-математичний факультет Львівського державного університету імені Івана Франка. На той час цей університет зосередив у своїх стінах видатних математиків польської школи. Саме тут тривалий час працював один з основоположників функціонального аналізу Стефан Банах. Його учень – відомий спеціаліст у галузі диференціальних рівнянь Я.Б. Лопатинський і був науковим керівником молодого талановитого студента.

Слід відзначити, що математична наука так, що в 50-х роках в основному були сформульовані її фундаментальні результати. Вчені звернули увагу на задачі практичного спрямування. Тому наступні роки характеризуються як роки розвитку саме прикладної математики.

Перед математикою відкривалися великі перспективи. Уже склалась і достатньо розвинулась формальна мова алгебри та аналізу, почала створюватись мова алгоритмів, поштовхом до розвитку якої було створення перших обчислювальних машин. Усе це сприяло появі такого розділу сучасної прикладної математики як математичне моделювання та оптимізація. 

Отже, перші дослідження молодого вченого здійснювалися саме в цьому напрямку. Пізніше вони стали основою його кандидатської дисертації  «Численні  методи розрахунку транспортних мереж» (Київ, 1963).  Робота була пов'язана з розрахунками газопроводів високого та середнього тиску, оптимального вибору діаметрів труб.

У подальшому Борисові Миколайовичу поталанило з тим, що саме в той час у Києві організовувався новий математичний заклад – Інститут кібернетики АН УРСР, який тепер носить ім'я його засновника – Віктора Михайловича Глушкова.

До складу співробітників залучалися як відомі досвідчені вчені, так і талановита молодь. У 1959 році він почав працювати в цьому інституті на посаді інженера у відділі обчислювальних методів. З цим інститутом і відділом, завідуючим якого він згодом став, пов'язано практично все його життя.

Б.М. Пшеничний вирізнявся потужною математичною інтуіцією і майстерністю володіння математичною технікою доведень. Звичайно ж, це було результатом величезної тривалої роботи над собою, над своїм інтелектом. Але саме ці якості є необхідними для математика і саме вони дали йому змогу досягнути фундаментальних результатів відразу в декількох галузях сучасної математики.

Важливою якістю Бориса Миколайовича було те, що він завжди орієнтувався на практичні потреби і способи їх математичної формалізації. Він умів дуже глибоко проникати в суть явища, уявити його модель, формалізувати її і застосувати до неї математичні способи дослідження та оптимізації. Це цілком підтверджується багатьма створеними ним моделями ігрової ситуації (переслідування одного рухомого об'єкта іншим, уникнення зустрічі рухомих об'єктів, ситуації пошуку одного рухомого об'єкта іншим у замкненій ділянці і т. д.). Подібні задачі тоді вважалися найважливішими для військового комплексу. І перед ученими поставали ряд специфічних задач, серед яких були і задачі автоматичного керування (задачі знаходження оптимального з певної точки зору способу керування рухомим об'єктом (ракетою, підводним човном, снарядом). У цій галузі, що зветься теорією ігор, вчений  досяг значних результатів.

Розуміючи важливість практичної інтерпретації подібних задач, він постійно працював над їх популяризацією, шукаючи їх практичні аналоги. Зокрема Борис Миколайович придумав цілу низку цікавих задач, які згодом стали відомі як «Задачі Пшеничного».

Отримані результати цілком органічно пов'язані з важливими досягненнями Б.М.Пшеничного в теорії оптимізації. На початку 70-х років великою популярністю серед учених користувалась теорія необхідних умов екстремуму та методів оптимізації. Завдяки роботам таких учених як Ю.М.Єрмольєв, Н.З.Шор, Б.М.Пшеничний, І.В.Сергієнко київська математична школа зайняла в цьому напрямку провідну світову позицію.

Б.М.Пшеничному вдалося отримати визначні результати в теорії екстремальних задач, що принесло молодому вченому світове визнання. Монографії «Необхідні  умови екстремуму» і «Випуклий аналіз і екстремальні задачі» були видані в Москві у видавництві «Наука» та перекладені англійською і німецькою мовами і видані у США та Німеччині.

Тут звернемо увагу на особливості розвитку в той час деяких розділів математики. Зокрема, створення перших ЕОМ вимагало від учених також роботи в галузі створення й удосконалення чисельних та наближених алгоритмів, найбільш придатних для програмування на комп'ютері і розв'язання практичних завдань.

Слід сказати, що наближені та чисельні методи існують у математиці із самого її виникнення. З іменами Ньютона, Ейлера, Лобачевского, Гаусса та інших видатних учених пов'язані добре відомі і широко застосовувані в чисельному аналізі способи наближеного розв'язку рівнянь, інтерполювання та чисельного інтегрування функцій.

Безперервне удосконалення ЕОМ сприяло швидкому розвитку чисельного аналізу. Однак цей розвиток полягав не тільки у збільшенні кількості нових чисельних методів, але і в докорінній зміні точки зору на їх відносну та абсолютну цінність. Така переоцінка відносних цінностей чисельних методів була пов'язана з тим, що дуже часто методи, придатні для ручного підрахунку, виявлялися незручними для використання їх у ЕОМ, і навпаки.

Найважливішою була переоцінка абсолютної цінності чисельних методів. У період до комп’ютерної математики існувала чітка різниця між чисельними та аналітичними методами розв'язку задач. Вона була настільки глибока, що математик вважав задачу повністю розв'язаною лише тоді, коли знаходив її аналітичний розв'язок.

Чисельний же розв'язок, яка б не була його практична цінність, у рамках «чистої» математики сприймався як свого роду «сурогат», з яким доводиться миритися у випадку неможливості знаходження «повноцінного» аналітичного розв'язку. Широке використання комп'ютерів у нашому житті взагалі певною мірою знецінило значення аналітичної математики, оскільки як зовнішня мова спілкування з комп'ютером (мова алгоритмів), так і внутрішні процеси в ньому мають виключно дискретний, чисельний характер.

Борис Миколайович, звичайно, не міг обминути в своїй роботі цей аспект розвитку сучасної математики, оскільки тогочасні теоретичні досягнення з оптимізації вимагали їх практичного застосування. Тому велика частина його досліджень присвячена саме розробці чисельних методів, причому методів, необхідних для розв'язання саме практичних задач оптимізації.

Серед найважливіших результатів у цій галузі, які здобули світове визнання, є метод лінеаризації для розв'язування задач лінійної та нелінійної оптимізації, розв'язування систем рівностей та нерівностей, міні-максних задач та інших проблем. Вперше він був опублікований у 1970 році, а потім розвивався й удосконалювався.

Книжка «Метод линеаризации», видана у 1983 році, і досі користується попитом як у нас, так і за кордоном (вона була перекладена англійською і видана німецьким видавництвом).

Суть методу полягає в послідовному наближенні до розв'язку задачі шляхом заміни на кожному кроці вихідної задачі нелінійної оптимізації її лінійним аналогом, розв'язок якого отримати вже значно простіше.

На перший погляд здається, що тут усе досить просто, однак саме Борису Миколайовичу вдалося сформулювати загальну задачу оптимізації в такий спосіб, який у подальшому дав змогу виключно плідно і детально дослідити як сам метод лінеаризації, так і цілу низку близьких до нього проблем.

Розвинутий таким чином підхід став класичним зразком дослідження чисельних методів і поклав початок цілому напрямку в методах оптимізації.

Аж ніяк не можна не звернути увагу на виключний педагогічний талант Б.М.Пшеничного. Його лекції в університеті ім. Т.Г.Шевченка досі згадуються як зразок простоти, глибини, логіки і ораторського мистецтва. На багатьох семінарах, конференціях та інших зборах, як вдома, так і за кордоном, його виступи завжди були популярними, привертали велику увагу й інтерес і чекалися з нетерпінням.

Активний обмін досвідом серед учених-математиків з різних республік Радянського Союзу вилився у регулярне проведення так званих «літніх шкіл» з оптимізації, організованих відомим вченим академіком АН СРСР М.М. Мойсеєвим. Такі школи проводилися в невимушеній обстановці у мальовничих куточках Союзу: перша –  у Чернівцях (Україна), друга – у Шемасі (Азербайджан), третя – в Тирасполі (Молдавія) і т.д. Вчені різних рангів і різних математичних шкіл мали можливість обговорювати проблеми, що стояли на часі перед математичним співтовариством. Це, звичайно, сприяло бурхливому розвитку науки, яка концентрувала в собі різноманітність ідей і підходів учених. Борис Миколайович був активним лектором і учасником дискусій на таких школах.

Великий науковий потенціал та особливості характеру Б.М. Пшеничного (доброзичливість, сприяння успіху талановитих студентів) завжди гуртували навколо нього учнів. Вони вже мають свої наукові здобутки, якими певною мірою зобов'язані своєму вчителю. Слід також додати, що взагалі Борис Миколайович був всебічно розвиненою і ерудованою людиною, доступною і простою, йому ніщо не було чужим, зокрема і гумор.

 Влітку 2002 року в Києві у приміщенні Національного технічного університету «Київський політехнічний інститут» України пройшла міжнародна наукова конференція, присвячена 65-річчю з дня народження Бориса Миколайовича Пшеничного. Національний організаційний комітет очолював один із талановитих учнів вченого – член-кореспондент НАН України А.О.Чикрій.

Учасниками конференції були визначні українські науковці та вчені з багатьох країн світу – Росії, Білорусі, США, Франції, Австралії, Японії, Ізраїлю, Тайваню. Понад 50 робіт учасників конференції були у повному обсязі опубліковані в ювілейних номерах відомого в науковому світі журналу «Кібернетика і системний аналіз», незмінним членом редколегії якого він був.

Проведення конференції такого масштабу в Україні підтверджує значимість вкладу українських науковців у світову науку, зокрема в кібернетику та оптимізацію.

Н.Б. Шишкіна, канд. фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник Інституту кібернетики ім. В.М. Глушкова НАНУ,
А.О. Антонюк, канд. фіз.-мат. наук, старший науковий співробітник Інституту програмних систем НАНУ