О начале своего пути в науке — работе по созданию ЭВМ М-2 — Карцев рассказал сам, выступая перед коллективом созданного им в 1967 г. Института вычислительных комплексов Минрадиопрома СССР, когда отмечалось пятнадцатилетие со дня его организации.
«Весной 1952 года (я как раз успел к этому времени получить диплом) Брук выделил мне группу в составе 7 человек и поручил спроектировать и построить вычислительную машину (М-2. — Прим. авт.). То, как мы это делали тогда, мне сейчас трудно себе представить. Мы разрабатывали техническую документацию, вели производство на опытном заводе Института горючих ископаемых Академии наук, в опытном производстве ОКБ МЭИ, на заводе медаппаратуры на „Соколе“ (и еще примерно в десятке организаций), собирали и налаживали машину. Начали мы работы весной 1952 года, а к 10 октября 1952 года, к открытию XIX съезда КПСС, были включены первые две стойки — устройство управления и арифметическое устройство, к 7 ноября был включен шкаф питания и магнитный барабан, к 5 декабря, ко Дню Конституции СССР, был включен последний шкаф машины — шкаф электронной памяти. И уже в январе 1953 года машина работала с магнитным барабаном, а к лету того же гоДа и с электронной памятью. Машина М-2, вообще говоря, осталась в единственном экземпляре, ее попробовали повторить в Китае, но сведений о том, что она там заработала, у нас не было. (В журнале „Дружба“, № 11 за 1958 г., в статье Дай Цзянь Юаня „2000 вычислений в секунду“ сказано, что ЭВМ М-2 была запущена в эксплуатацию в октябре 1958 г. — Прим. авт.). Но это была машина серьезная. На ней велись очень большие и очень важные расчеты. Собственно говоря, в течение нескольких лет в Советском Союзе было две работающих машины: наша М-2 и машина БЭСМ Института точной механики и вычислительной техники АН СССР. (БЭСМ была принята в регулярную эксплуатацию в апреле 1953 г. — Прим. авт.). Большие расчеты вел Сергей Львович Соболев для Курчатова. Считались задачи для фирмы Акселя Ивановича Берга. Нам были поручены (специальным распоряжением правительства) расчеты прочности плотин строившихся тогда Куйбышевской и Волжской гидроэлектростанций. Эти расчеты вел Институт механики Академии наук. Считали на нашей машине свои задачи М.А. Михеев (Институт теоретической и экспериментальной физики А.И. Алиханова, а тогда он назывался Теплотехнической лабораторией Академии наук) и многие, многие другие».
Все задачи на ЭВМ М-2 ставились и решались исключительно по согласованию с И.С. Бруком. И все же при просчете самой первой задачи это «железное» правило было нарушено, о чем он узнал лишь 15 лет спустя. А случилось это так. В конце 1953 года, когда, заканчивалась отладка ЭВМ М-2, И.С.Брук уехал отдыхать в Кисловодск. В это время в соседней лаборатории Энергетического института АН СССР группа ученых лаборатории физики горения, руководимая Татьяной Валериановной Баженовой, в муках «рожала» таблицы термодинамических и газодинамических параметров воздуха, необходимые для ракетчиков (для определения толщины защитной огнеупорной обмазки). Группа засела за расчеты летом 1953 г. и обещала закончить их к декабрю. Срок исполнения близился, а до получения обещанных таблиц было еще далеко. «Несмотря на то, что в расчет принимались лишь два основных компонента воздуха — азот и кислород, — вспоминает Т.В. Баженова, — задача оказалась чрезвычайно трудоемкой: к уравнениям диссоциации кислорода и азота нужно было добавить уравнения ионизации их атомов, образования окиси азота, к ним — уравнения встречных процессов, закона сохранения энергии, газодинамические законы ударной волны. В результате получилась система из 13 уравнений, которую нужно было решать методом последовательных приближений.
Сначала эту работу поручили двум лаборантам, но они при всем желании явно не могли успеть в срок — слишком громоздки были расчеты. Тогдаобратились на Первую московскую фабрику механизированного счета, где за задачу взялся уже целый зал девушек за клавишными машинками. Работа пошла быстрее, но еще быстрее приближался установленный срок ее завершения. Существовавшая в то время единственная электронная машина БЭСМ работала на срочные серьезные заказы и очередь на нее расписывалась надолго вперед… И тут неожиданно пришло избавление.
Мы знали, что в соседней лаборатории, руководимой членом-корр. АН СССР И.С. Бруком, идет работа над какой-то новой секретной машиной. Однажды мои друзья из этой лаборатории, с которыми я не раз ходила в туристические походы, пришли ко мне на день рождения и принесли в подарок дефицитную лыжную мазь. Баночки с мазью стояли одна на другой и были обмотаны бумажной лентой с ровными строчками цифр. Как ни мало я тогда знала об атрибутах вычислительной техники, но эта лента явно была похожа на ту, что применяется для выдачи результатов расчета на электронных машинах. Спрашиваю ребят: „Это ваша лента?“ — „Наша“. - отвечают они. После этого, конечно, нетрудно было сообразить, что за секретную машину разрабатывает их лаборатория. Мы с Ю. Пржиемским, как два парторга, обратились к нашим друзьям Мише Карцеву и Юре Лавренюку, Тамаре Александриди. Они с пониманием отнеслись к нашим трудностям. Машина тогда еще не вступила в строй и не была загружена заказами. „Бруковцы“ стали опробовать ее на нашей задаче. И, надо сказать, вовремя: ракетчики дежурили около дома № 18 на Ленинском проспекте и по кускам увозили к себе готовые части таблиц, чтобы, основываясь на них, делать расчеты обмазки наших первых межконтинентальных ракет. Как мы теперь понимаем, срочность была обоснованной: обладание такой ракетой ставило нашу страну в равные условия с США».
(В 1968 г., спустя 15 лет, Т.В. Баженова рассказала об этом случае в статье «Космос в трубах» журнала «Наука и жизнь».)
ЭВМ М-2 не была запущена в серию, несмотря на ее превосходные характеристики и отличное конструктивное исполнение (см. Приложение 5). Время подтвердило ее высокие качества: в Энергетическом институте АН СССР она бессменно проработала 15 лет обеспечив решение множества задач в различных областях науки и техники.
При конструировании этой машины в полной мере проявился творческий талант М.А. Карцева.
В отличие от малой ЭВМ М-1 машину М-2 следует отнести к классу больших машин. Она имела ту же производительность, что и ЭВМ «Стрела» (2000 операций в секунду), и БЭСМ в первый период эксплуатации.
В творческой биографии Карцева разработка М-2 стала первым шагом на пути к собственной научной школе, основным направлением которой стало создание супер-ЭВМ специального назначения.
Почти одновременно с ЭВМ М-2 в лаборатории Брука началось проектирование еще одной малой электронной вычислительной машины — М-3. Руководителем работ по созданию этой машины Брук назначил Н.Я. Матюхина.
Решение о разработке столь небольшим колективом, каким была в то время лаборатория, сразу двух машин можно объяснить, по-видимому, тем, что оба талантливых ученика Брука — Матюхин и Карцев стремились к самостоятельной работе и уже начали проявлять черты будущих лидеров новых научных школ, что не мог не учитывать их проницательный научный руководитель.
Вероятно и машина М-3 осталась бы в единственном экземпляре (она разрабатывалась также без всяких на то постановлений), если бы не академик Виктор Амазаспович Амбарцумян. Приехав в 1954 г. в Москву, он попросил своего друга директора ВНИИЭМ А.Г. Иосифьяна помочь Академии наук Армении приобрести ЭВМ. Последний обратился к Бруку, в лаборатории которого заканчивался проект ЭВМ М-3. «Высокие стороны» договорились о совместном завершении работ и изготовлении трех машин М-3 во ВНИЭМ, обладавшем достаточно мощной производственной базой: для ВНИЭМ, Ереванского математического института АН Армянской ССР и организации С.П. Королева. Была создана совместная группа: Н.Я. Матюхин, В.В. Белынский (от И.С. Брука) и Б.М. Кагана, В.М. Долкарта и Г.П. Лопато (от А.Г. Иосифьяна). В 1956 г. первый образец ЭВМ М-3 был отлажен и предъявлен Государственной комиссии вместе с технической документацией, необходимой для серийного производства, (см. Приложение 6).