Для начала нужно было исследовать характеристики реле и других возможных элементов вычислительной машины.
Мне были выделены импульсный генератор, осциллограф, приборы – и работы закипела. Я испытывал, анализировал, записывал. Постепенно сперва немного таинственные жёлтые цилиндрики реле, вспыхивающие таким изумительно красивым оранжевым огнём газоразрядные лампы, а так же тогда ещё только входящие в широкое употребление, ещё немного неуклюжие, полупроводниковые диоды и триоды – все они побывали в моих руках, раскрыли свои характеристики приборам и осциллографу, из непонятных незнакомцев сделались хорошими друзьями, проявились их возможности и стало ясно – на что же можно рассчитывать.
Работа была интересной, тем более, что никто меня не ограничивал ни в направлении исследований, ни в методике. Нужно было только показать раз в несколько дней получившиеся результаты Николаю Николаевичу Поснову, и можно было двигаться дальше. Работа очень радовала, дни и месяцы пролетели незаметно. Тогда вычислительная техника вообще переживала романтическую эпоху. В 1957—58 гг. в журналах – особенно американских – появлялось много материалов о всё новых и новых вычислительных элементах и элементах «памяти» для машин. Все эти сообщения я старался тут же проверить, а главное – посмотреть, нельзя ли их использовать для создания настольной машины. Постепенно выяснилось, что настольная электронная машина – дело трудное, для тех лет почти не осуществимое, находящееся на грани невозможного, но его всё же можно осуществить, если совместить вычислительный блок и вывод результирующих чисел, исполнив их на основе немного усовершенствованных телефонных счётчиков. Высоким быстродействием, конечно, пришлось пока пожертвовать. Институт сумел пригласить на полставки инженера с телефонного завода «Красная заря», он изготовил усовершенствованные счётчики. Прикидки показали, что на их основе уже можно делать настольную машину. Как только обозначился успех, к работе подключились более опытные товарищи, мои руководители – Николай Николаевич Поснов и Леонид Витальевич Канторович. Николай Николаевич хорошо знал все тонкости реле, а Леонид Витальевич, не входя в детали, давал очень мудрые советы по общему направлению работы. Мудрость его советов я оценил уже после, а тогда, по молодости, не соглашался и ершился. Николай Николаевич меня останавливал и твёрдо настаивал, чтобы все советы Л. В. Канторовича были выполнены.
Дело шло, появились первые узлы будущей машины, колесики счётчиков с цифрами, подчиняясь электрическим импульсам, начали вертеться согласованно, и вот в один из дней 1958 года в ответ на команду: «умножить два на два» на колесике счётчика выскочила цифра – «четыре». Именно этот день запомнился больше всего, хотя, вроде бы, успех был скромным. Но уже через несколько недель макет будущей машины, стоящий у нас на столе, уже мог за 4 секунды перемножить четырёхзначные (а потом и восьмизначные) числа и выдавал правильный ответ. Мы проверяли ответ на бумажке и с ликованием убеждались – да, всё правильно. Впереди было ещё немало работы по доводке, по обеспечению надёжности, но решающий шаг был уже сделан. Мы послали заявку в Москву на изобретение настольной вычислительной машины и через полгода получили авторское свидетельство с красивой красной печатью на имя трёх авторов: Л. В. Канторовича, Николая Николаевича Поснова и моё.
«Изюминкой» новой машины был придуманный мной вместо обычного блока питания «диодный импульсатор, состоящий всего из двух диодов, подключаемых к обычной осветительной розетке». Это сразу снижало общие размеры машины, доводило её до настольной.
В работу по доводке макета до надёжного работающего образца подключили молодых инженеров – Мараховского, Архангельского. Они дополнили первоначальную схему машины новыми узлами. Схема усложнилась, мне стало трудно разбираться в ней. Временами я сердился, мне казалось, что усложнение схемы портит машину, утяжеляет её. Потом я убедился, что я не прав, что усложнение было платой за надёжность, и без молодых инженеров, может быть, и не удалось бы добиться безошибочной работы. Но постепенно настольная машина стала уже жить своей жизнью, отдаляться от меня, переходить в руки тех, кто занимался её кропотливой доводкой. У меня освободилось время, и это было кстати, потому что подходила пора защищать кандидатскую диссертацию.
Диссертация обобщала результаты исследований, выполненных частью во время учёбы в училище и частью – в Севастополе. Получив название «Переходные процессы корабельного электропривода», она была закончена в марте 1957 года, но для защиты нужно было ждать выхода в свет статей, публикующих её результаты. За 1958 год статьи постепенно вышли в свет, можно было приступать к защите. Требование предварительной публикации задержало защиту, но принесло и известную пользу. Сперва официальные оппоненты очень доброжелательно отнеслись к диссертации и написали похвальные отзывы, но за неделю до защиты первый оппонент заявил мне, что после более внимательного чтения он нашёл в диссертации недостатки, что его первоначальный отзыв – ошибочен, он заменяет его на отрицательный и советует мне взять диссертацию обратно и отложить её на неопределённое время. Только много позже я понял, что дело, конечно, не в том, что оппонент перечитал диссертацию ещё раз и нашёл в ней ошибки, а просто его уговорили те, кому моя защита показалась почему-то неудобной и нежелательной.
Но к этому времени у меня уже было опубликовано пять статей по теме диссертации, и я ответил оппоненту: «Скажите, а пять редакторов пяти журналов, опубликовавших статьи по диссертации, они что, тоже ошиблись? Этого быть не может, и поэтому я не буду переносить защиту и готов защищать диссертацию даже при Вашем отрицательном отзыве». Любопытно, что этот ответ привёл оппонента в хорошее настроение: «Ну, что ж, если Вы так же горячо и стойко будете отстаивать свою диссертацию на защите, то успех обеспечен». На защите он зачитал только свой первый, положительный отзыв о диссертации (а второго (отрицательного) отзыва первого оппонента скорее всего и не было написано – просто оппонента попросили «попридержать» слишком самостоятельного соискателя).
Защита проходила в январе 1959 года в училище им. Дзержинского. Ровно в 15 часов ноль минут, без малейшего опоздания, вошёл в зал председатель учёного совета, начальник училища, контр-адмирал Миляшкин, и защита началась. Что я говорил, какие вопросы задавали, всё это начисто изгладилось из памяти, наверное просто от того, что я сильно волновался. По рассказам присутствующих защита прошла очень хорошо, триумфально. Голосование было единогласным – 31 член совета проголосовал за присуждение степени кандидата технических наук. Превращение инженера в кандидата наук совершилось.
Ещё в ходе работы над диссертацией постепенно сформировалась новая тема работы, которой я в дальнейшем стал уделять всё больше и больше внимания. В диссертации исследовались переходные процессы, происходившие при включениях (или переключениях) напряжения. Эти процессы бывают и хорошими и плохими, но чаще – плохими, с большими бросками тока. И поэтому возникла мысль: а что если переходные процессы сделать хорошими искусственно, регулируя напряжение? За счёт этого качество работы электроприводов можно сделать лучшим, существенно лучшим, но разумеется, сразу возникали два вопроса – во-первых, по какому закону следует регулировать напряжение, чтобы получить лучший из всех возможных, оптимальный процесс? И во-вторых: а что такое сам этот оптимальный процесс, как его найти? Для решения этих интереснейших вопросов нужен особый математический аппарат, вариационное исчисление, то самое, которое я самостоятельно изучал в училище, ещё тогда чисто интуитивно уловив, что это именно тот аппарат, который будет очень и очень нужен. Однако самостоятельно, в годы обучения в училище, мне не удалось найти правильного прихода к оптимальному управлению; сразу не получилось. Но вот в 1956 году в журнале «Электричество» я прочёл статью Карпа Иосифовича Кожевникова из Новочеркасского политехнического института об оптимальных диаграммах двигателей постоянного тока – и все сразу прояснилось. Простейшую задачу оптимизации К. И. Кожевников решил совершенно правильно, я пошёл тем же путём вслед за ним, и очень скоро открылась возможность пойти дальше К. И. Кожевникова, найти оптимальные законы управления в более сложных задачах, не только для постоянного, но и для переменного тока.