Сегодня забронировать билет на поезд проще и быстрее, чем дождаться чашки кофе в кофейне. Открываешь сайт или приложение, видишь свободные места, пару кликов — и место гарантированно за тобой. Но ещё 60 лет назад всё было иначе. Бумажные журналы, ручной учёт и человеческий фактор легко приводили к ошибкам: одно неверное исправление — и билет получал не тот, кто пришёл первым.
С такой проблемой в 1950–1960-х годах регулярно сталкивались пассажиры и в послевоенной Японии, где железные дороги быстро восстанавливались и пассажиропоток рос куда быстрее, чем возможности ручного бронирования. Чтобы навести порядок, в Japanese National Railways начали разрабатывать принципиально новую для своего времени систему — Multi Access Reservation System, или MARS.
Дальше — история о том, как инженеры пытались автоматизировать хаос, задолго до появления интернета, баз данных и привычных нам онлайн-сервисов.
Зачем в Японии понадобилась такая система
Начало и середина 50-х годов — время промышленного бума в Стране восходящего солнца, который получил название «японского экономического чуда». Почему он случился, до сих пор остается предметом жарких споров: кто-то говорит, что всему виной невероятные реформы и единство между бизнесом и правительством. Другие полагают, что причина — во вливаниях миллиардов долларов американцами в рамках программы госпмощи GARIOA. Но оставим эту полемику историкам и специалистам в комментариях.
Констатируем факт — с 1955 года экономика Японии росла по 10% в год. И довольно быстро стала одной из ведущих экономик мира. Это привело к стремительному росту рабочих мест и росту населения городов: в одном только Токио с 1945 по 1960 годы население удвоилось.
При таких масштабах единственным реально эффективным способом добираться из пригородов и окраин в деловые районы оставалась железная дорога. Пассажиропоток рос настолько быстро, что в час пик в Японии прибегали к помощи «толкачей» — специальных людей, буквально утрамбовывавших пассажиров в вагоны, словно сардины в бочке.
Но главной проблемой оставалось бронирование билетов. Чтобы получить билет, люди выстаивали многочасовые очереди. И самое ужасное, что никаких гарантий попадания на поезд не было.
Как это работало на практике? Примерно так. Когда на станции поступал запрос на бронирование места в поезде, сотрудник связывался по телефону с центральным расчётным офисом Japanese National Railways. Именно там велась единая книга учёта бронирований — фактически общенациональный реестр мест на поезда дальнего следования.
Сотрудник центрального офиса вручную проверял записи по нужному поезду и дате. Если свободные места ещё оставались, он делал соответствующую отметку в книге и подтверждал бронь по телефону. После этого информация возвращалась на станцию, где билет выписывали вручную и передавали пассажиру.
Легко представить, сколько ошибок случалось в такой суматохе. Очень часто человек получал билет на место, уже занятое другим — проблема «двойного бронирования». Или вообще оформляли билет не на тот поезд.
Японцы, конечно, пытались всячески оптимизировать систему, но это не помогало.
В 1954 году в JNR (Japanese National Railways) начали искать пути решения проблемы. И один из работников, Мамору Хосака, точно знал ответ на этот вопрос — использовать компьютеры.
Сам Мамору в 1942 году закончил Токийский университет по специальности «авиационная инженерия» и в 1946 году начал работать в JNR. Поначалу он занимался исследованиями динамики железнодорожного транспорта, но с 1951 года полностью сосредоточился на проблеме резервирования. Потому что понимал — дальше будет хуже.
В тот период в Японии уже начали разработку первых компьютеров:
В 1949 году в компании Fuji Photo Film под руководством Бундзи Окадзаки разработали компьютер FUJIC на 1700 вакуумных лампах.
В 1954 году инженер Эйити Гото изобрел параметрон (необычный элемент логических схем), на основе которого работал позже MUSASINO-1.
Иными словами, варианты аппаратной реализации системы бронирования уже существовали — оставалось лишь запустить проект в работу. Однако, как это часто бывает, руководство не спешило поддерживать инициативы собственных инженеров, в частности идеи Мамору Хосака.
Как появилась и работала система
С 1955 по 1957 годы Хосака вместе с несколькими коллегами активно разрабатывал систему хранения данных на магнитном барабане — одном из популярных способов записи информации в то время. Данные хранились на внешней поверхности вращающегося ферромагнитного цилиндра, окружённого головками чтения и записи.
Проанализировав данные о пассажиропотоке и ручных операциях по продаже билетов, команда разработчиков сформулировала ключевые технические требования к будущей системе бронирования:
резервирование мест в режиме, близком к реальному времени, с откликом не более 3–5 секунд;
пропускная способность — не менее 3600 операций бронирования в сутки (оценка исходила из среднесуточного числа запросов на наиболее загруженных направлениях);
горизонт планирования — до 15 дней, что соответствовало практике предварительной продажи билетов того времени.
В 1958 году инженерам удалось убедить руководство Japanese National Railways, что такую систему можно реализовать на базе серийного компьютера Bendix G-15, разработанного в Калифорнии одноименной компанией. Машина содержала около 180 электронных ламп и 3000 германиевых диодов, работала с памятью на магнитном барабане и стоила 49 500 долларов.
По меркам конца 1950-х это была относительно подъёмная сумма: японские компьютеры того периода обходились заметно дороже и часто уступали по надёжности. Показательно, что Bendix G-15 уже использовался крупными государственными заказчиками в США, включая военные ведомства, что дополнительно повышало доверие к платформе.
Хосака получил разрешение установить на Токийском вокзале систему из 12 терминалов, позволяющих бронировать билеты на четыре новых поезда Business Express, курсировавших между Токио и Осакой. Реализацию проекта поручили компании Hitachi — команде под руководством Ясухико Тани.
Через 2 года, при тесном сотрудничестве с компанией Bendix, появилась система MARS-1 (Multi Access Reservation System). Важно отметить, что название не имело никакого отношения ни к красной планете, ни к шоколадному батончику.
Сердцем системы был центральный процессор — по сути, доработанный G-15. В нем обрабатывались команды и хранились данные на магнитном барабане. Последний имел диаметр и длину 300 мм, вращался со скоростью 3000 об/мин и имел 200 дорожек записи. Получался блок памяти на 400 000 бит, в котором содержалась основная информация о резервах.
Для проверки бронирований использовались два 900-битных регистра, что позволяло обрабатывать данные за считанные секунды. Чтобы обнаруживать ошибки при записи и передаче информации, применялась простая, но эффективная для своего времени схема контроля — проверка на чётность.
Работало это так: для каждой записи бронирования подсчитывалось количество единичных битов. Если их число оказывалось нечётным (или, наоборот, чётным — в зависимости от выбранного правила), система фиксировала ошибку. Такой метод не позволял определить, где именно произошёл сбой, но давал сигнал, что данные искажены и операцию нужно повторить.
За коммутацию и распределение потоков данных отвечал центральный пульт, построенный на базе сложных логических схем-триггеров из сотен диодов и электронных ламп. Пульт собирал данные с 12 терминалов, передавал их в центральный процессор на обработку, а затем выводил информацию на ЭЛТ-монитор и отправлял подтверждение бронирования на печать
Данные о пассажире вводились при помощи аналога печатной машины. Сотрудник ждал подтверждения бронирования, после чего печатал документ и вручную оформлял билет — по крайней мере, пока система работала в тестовом режиме.
В 1960 году MARS-I успешно заработала на вокзале в Токио и стала настоящей сенсацией. Время обработки сократилось в разы, а количество ошибок снизилось до минимума. Для поездов подобных систем не было нигде в мире.
Как развивалась MARS: от Олимпиады до наших дней
Руководство JNR было настолько впечатлено результатами, что полностью поддержало проект: его решили масштабировать на всю железнодорожную сеть JNR. Но разумеется, 3600 бронирований в день — это, мягко говоря, немного по сравнению с реальным пассажиропотоком.
В 1964 году в Японии произошло знаковое событие — летние Олимпийские игры в Токио. И ровно под эту дату 1 октября JNR запустила высокоскоростной поезд Синкансэн.
Уже на этапе подготовки запуска Синкансэна было понятно, что пассажиропоток и число бронирований вырастут кратно. Высокоскоростное сообщение между крупнейшими городами неизбежно должно было создать нагрузку, с которой существующая система MARS просто не справилась бы.
Поэтому в 1960 году Japanese National Railways, параллельно с проектированием новой линии, запустила разработку следующего поколения системы бронирования — MARS-101. В отличие от ранней версии, она должна была охватывать значительно большее количество поездов и станций и работать в режиме постоянной высокой нагрузки.
В качестве центрального процессора новой системы выбрали японский компьютер HITAC 3030 разработки Hitachi. Он был построен полностью на кремниевых транзисторах — в отличие от более ранних машин на параметронах — и обеспечивал заметный прирост производительности: период машинного цикла составлял около 10 мкс, а операции сложения и вычитания занимали в среднем 18 мкс.
Кроме того, система поддерживала разделение времени: доступ к памяти на магнитных сердечниках осуществлялся по пяти независимым каналам, что позволяло обрабатывать несколько запросов параллельно и снижать задержки при пиковых нагрузках.
Система состояла из трёх компьютеров. Первый отвечал за поиск поездов, расписаний, стоимости проезда и другой справочной информации. Второй занимался поиском и бронированием свободных мест, сверяясь с планами рассадки для каждого поезда. Третий, управляющий компьютер, координировал работу всей системы и контролировал последовательность обработки запросов.
Все три машины имели доступ к общему блоку памяти на магнитных сердечниках, что позволяло быстро обмениваться данными без промежуточной передачи по внешним каналам.
Для пов��шения надёжности система была построена с полным резервированием: ключевые вычислительные узлы и память дублировались, так что при отказе одного компьютера его функции автоматически переходили к резервному, без остановки обработки бронирований.
MARS-101 была установлена на станции Акихабара в Токио в 1963 году и полностью заменила MARS-1 в феврале 1964 года. Первоначально система управляла бронированием 2400 мест в четырех поездах, но к марту ее расширили до обработки 32 000 мест в 72 поездах.
К моменту запуска первой линии Синкансэн 1 октября 1964 года появилась система MARS-102, заточенная под бронирование билетов именно на скоростные поезда. Разница была, прежде всего, в конфигурации сидений — в одном ряду в «поездах-пулях» сидело 5 человек, а в обычных поездах — 4 или меньше.
Совместная система MARS-101 и MARS-102 в октябре 1964 года функционировала уже на 152 станциях и позволяла резервировать до 150 000 мест с периодом до 8 дней.
С того момента появились еще несколько версий системы:
MARS 103 (1968 год, до 200 000 мест в сутки, резервирование до трёх недель) — на базе мэйнфрейма HITAC 8400.
MARS 104 (1970 год, до 500 000 мест в сутки, до трех недель резервирование).
MARS 105 (1974 год, до 1 400 000 мест в день) — на базе трех мэйнфреймов HITAC 8700.
MARS 202 (1975 год, до 900 000 мест в день, до трех месяцев резервирование) — ориентированная под групповое бронирование и туризм на базе одного мэйнфрейма HITAC 8450.
MARS 301 (1985 год) — система объединила MARS 10x и 20x. Пропускная способность не увеличилась, но зато появилась поддержка монитора с клавиатурой, возможность телефонной системы бронирования, блоки голосового ответа. Зарезервированные билеты выдавались на стойках бронирования после ввода номера бронирования и других данных на терминале.
MARS 305 (1993 год, свыше 1 500 000 мест в день) — новая система после приватизации JNR переведена на два компьютера HITAC M-880.
MARS 501 (2002 год, 1 900 000 билетов в день, до 8 000 000 онлайн-обращений в день) — современная концепция на основе клиент-серверной модели на базе Ethernet и печатью на термобумаге.
Последняя версия MARS-505 появилась в апреле 2020 года и была адаптирована под новые реалии: бесконтактную и безбилетную посадку, глубокую интеграцию с мобильными приложениями, электронные QR-билеты, онлайн-изменение и возврат бронирований, а также минимизацию очного взаимодействия между пассажирами и персоналом. Всё это стало ответом на вызовы, связанные с пандемией COVID-19.
Надо отметить, что MARS-1 стала первой в мире полноценной системой бронирования железнодорожных билетов в реальном времени. По сути, это был «цифровой мозг» железных дорог, который ежедневно управлял распределением мест на тысячах японских поездов. Успех MARS-1 не остался незамеченным: именно этот опыт позже вдохновил American Airlines при участии IBM на создание системы Sabre — первой масштабной автоматизированной системы бронирования авиабилетов, ставшей отраслевым стандартом.
А значит, каждый раз, когда вы в пару кликов покупаете билет — на поезд или самолёт, — за этим стоит длинная цепочка инженерных решений, начавшаяся ещё в 1950-х годах. В Японии её ключевым звеном стал инженер Мамору Хосака — человек, который не «сломал» систему, а сумел изменить её изнутри, преодолев инерцию управления и показав, что сложную бюрократическую процедуру можно превратить в быстрый и надёжный процесс. В итоге это сделало жизнь миллионов людей — и японских пассажиров, и нас с вами — немного проще и удобнее.
НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:
-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS
