Secara harfiah baru-baru ini saya belajar tentang peranti yang sangat menakjubkan - komputer air. Integrator hidraulik Lukyanov - mesin pengkomputeran pertama di dunia untuk menyelesaikan persamaan pembezaan separa - selama setengah abad adalah satu-satunya kaedah pengkomputeran yang berkaitan dengan pelbagai masalah dalam fizik matematik.
Pada tahun 1936, dia membuat mesin pengiraan, di mana semua operasi matematik dilakukan dengan air mengalir. Adakah anda pernah mendengar perkara ini?
Hydrointegrator pertama IG-1 dirancang untuk menyelesaikan masalah satu dimensi yang paling mudah. Pada tahun 1941, integrator hidraulik dua dimensi dirancang dalam bentuk bahagian yang berasingan. Selepas itu, integrator diubahsuai untuk menyelesaikan masalah tiga dimensi.
Selepas organisasi pengeluaran besar-besaran, penyatuan mula dieksport ke luar negara: ke Czechoslovakia, Poland, Bulgaria dan China. Tetapi mereka mendapat pengedaran terbesar di negara kita. Dengan bantuan mereka, penyelidikan ilmiah dilakukan di penempatan "Mirny", pengiraan projek Terusan Karakum dan Jalan Utama Baikal-Amur. Hydrointegrators telah berjaya digunakan dalam pembinaan lombong, geologi, fizik terma pembinaan, metalurgi, roket dan banyak bidang lain.
Komputer elektronik digital pertama (DECM) yang muncul pada awal 50-an tidak dapat menandingi mesin "air". Kelebihan utama hidrointegrator adalah kejelasan proses pengiraan, kesederhanaan reka bentuk dan pengaturcaraan. Komputer generasi pertama dan kedua mahal, mempunyai prestasi rendah, saiz memori kecil, set peralatan periferal terhad, perisian yang kurang dibangunkan, dan memerlukan penyelenggaraan yang berkelayakan. Khususnya, masalah permafrost diselesaikan dengan mudah dan cepat pada hidrointegrator, dan di komputer - dengan kesukaran yang besar. Pada pertengahan tahun 1970-an, integrator hidraulik digunakan di 115 organisasi industri, saintifik dan pendidikan yang terletak di 40 bandar di negara kita. Hanya pada awal tahun 80an bersaiz kecil, murah,dengan komputer digital berkelajuan tinggi dan berkapasiti memori, merangkumi sepenuhnya kemampuan hidrointegrator.
Dan sedikit lagi untuk mereka yang berminat dengan perinciannya.
Video promosi:
Penciptaan hidrointegrator ditentukan oleh masalah kejuruteraan yang kompleks, yang dihadapi oleh pakar muda V. Lukyanov pada tahun pertama bekerja.
Setelah lulus dari Institut Jurutera Keretapi Moscow (MIIT), Lukyanov dihantar ke pembinaan landasan kereta api Troitsk-Orsk dan Kartaly-Magnitnaya (sekarang Magnitogorsk).
Pada tahun 1920-an dan 1930-an, pembinaan landasan kereta api perlahan. Alat kerja utama adalah sekop, beliung dan kereta sorong, dan penggalian dan konkrit dilakukan hanya pada musim panas. Tetapi kualiti kerja masih rendah, retakan muncul - bencana struktur konkrit bertetulang.
Lukyanov menjadi tertarik dengan punca keretakan pada konkrit. Anggapannya mengenai asal-usul suhu mereka dipenuhi dengan keraguan dari para pakar. Jurutera muda itu mula meneliti rejim suhu pada batu konkrit, bergantung pada komposisi konkrit, simen yang digunakan, teknologi kerja dan keadaan luaran. Taburan fluks haba digambarkan oleh hubungan kompleks antara sifat suhu dan konkrit yang berubah dari masa ke masa. Hubungan ini dinyatakan oleh apa yang disebut persamaan pembezaan separa. Namun, kaedah perhitungan yang ada pada waktu itu (1928) tidak dapat memberikan penyelesaian yang cepat dan tepat.
Dalam mencari cara untuk menyelesaikan masalah itu, Lukyanov beralih kepada karya ahli matematik dan jurutera. Dia menemui arah yang betul dalam karya saintis Rusia yang luar biasa - ahli akademik A. N. Krylov, N. N. Pavlovsky dan M. V. Kirpichev.
Jurutera pembinaan kapal, mekanik, fizik dan ahli matematik Ahli akademik Alexei Nikolaevich Krylov (1863-1945) pada akhir tahun 1910 membina sebuah mesin pengkomputeran analog mekanikal yang unik - penyepadu pembezaan untuk menyelesaikan persamaan pembezaan biasa bagi urutan ke-4.
Ahli akademik Nikolai Nikolaevich Pavlovsky (1884-1937) menangani hidraulik. Pada tahun 1918, dia membuktikan kemungkinan untuk mengganti satu proses fizikal dengan proses yang lain jika mereka dijelaskan oleh persamaan yang sama (prinsip analogi dalam pemodelan).
Ahli akademik Mikhail Viktorovich Kirpichev (1879-1955) - pakar dalam bidang kejuruteraan haba, mengembangkan teori proses pemodelan dalam pemasangan industri - kaedah pemodelan terma tempatan. Kaedah ini memungkinkan untuk menghasilkan semula fenomena yang diperhatikan di kemudahan industri besar dalam keadaan makmal.
Lukyanov dapat menggeneralisasikan idea-idea saintis hebat: model adalah tahap visualisasi kebenaran matematik tertinggi. Setelah melakukan penyelidikan dan memastikan bahawa hukum aliran air dan penyebaran haba sangat serupa, dia menyimpulkan bahawa air dapat bertindak sebagai model proses termal. Pada tahun 1934, Lukyanov mencadangkan kaedah baru yang mendasar untuk mengautkan pengiraan proses yang tidak stabil - kaedah analogi hidraulik, dan setahun kemudian membuat model hidraulik termal untuk menunjukkan kaedah tersebut. Peranti primitif ini, yang diperbuat daripada besi atap, logam lembaran dan tiub kaca, berjaya menyelesaikan masalah mempelajari keadaan suhu konkrit.
Unit utamanya adalah kapal utama menegak dengan kapasiti tertentu, saling dihubungkan oleh tiub dengan rintangan hidraulik yang berubah-ubah dan disambungkan ke kapal yang bergerak. Menaikkan dan menurunkannya, mereka mengubah tekanan air di bejana utama. Permulaan atau penghentian proses pengiraan dilakukan oleh kren dengan kawalan umum.
Pada tahun 1936, mesin pengkomputeran pertama di dunia untuk menyelesaikan persamaan pembezaan separa, penyepadu hidraulik Lukyanov, mula beroperasi.
Untuk menyelesaikan masalah pada hidrointegrator, perlu:
1) buat rajah reka bentuk proses yang sedang dikaji;
2) berdasarkan rajah ini, sambungkan bejana, tentukan dan pilih nilai rintangan hidraulik tiub;
3) hitung nilai awal dari nilai yang diperlukan;
4) lukiskan grafik perubahan keadaan luaran dari proses model.
Selepas itu, nilai awal ditetapkan: kapal utama dan bergerak dengan keran tertutup diisi dengan air ke tahap yang dikira dan ditandakan pada kertas graf yang terpasang di belakang piezometer (tabung pengukur) - sejenis lengkung telah diperoleh. Kemudian semua paip dibuka secara serentak, dan penyelidik mengubah ketinggian kapal yang bergerak sesuai dengan jadual perubahan keadaan luaran proses simulasi. Dalam kes ini, tekanan air di bejana utama bervariasi menurut hukum yang sama dengan suhu. Tahap cecair di piezometer berubah, pada waktu yang tepat paip ditutup, menghentikan proses, dan kedudukan baru tahap ditandai pada kertas grafik. Berdasarkan tanda-tanda ini, grafik dibina, yang merupakan penyelesaian untuk masalah tersebut.
Kemampuan hidrointegrator ternyata sangat luas dan menjanjikan. Pada tahun 1938 V. S. Luk'yanov mengasaskan makmal analogi hidraulik, yang tidak lama lagi menjadi organisasi asas untuk memperkenalkan kaedah tersebut ke dalam ekonomi negara. Dia kekal sebagai ketua makmal ini selama empat puluh tahun.
Syarat utama penggunaan kaedah analogi hidraulik secara meluas adalah peningkatan integrator hidraulik. Penciptaan reka bentuk yang praktikal dalam aplikasi praktikal memungkinkan untuk menyelesaikan masalah pelbagai jenis - satu dimensi, dua dimensi dan tiga dimensi. Sebagai contoh, aliran air di sempadan segiempat adalah aliran satu dimensi. Pergerakan dua dimensi diperhatikan di kawasan selekoh sungai besar, berhampiran pulau dan semenanjung, dan air bawah tanah tersebar dalam tiga dimensi.
Hydrointegrator pertama IG-1 dirancang untuk menyelesaikan tugas yang paling mudah - satu dimensi -. Pada tahun 1941, integrator hidraulik dua dimensi dirancang dalam bentuk bahagian yang berasingan.
Pada tahun 1949, dengan keputusan Majlis Menteri-menteri USSR, sebuah institusi khas "NIISCHETMASH" diciptakan di Moscow, yang menerima pemilihan dan persiapan untuk pengeluaran siri model teknologi komputer baru. Salah satu mesin pertama adalah hidrointegrator. Selama enam tahun, institut ini mengembangkan reka bentuk baru dari blok bersatu piawai, dan di kilang mesin pengiraan dan analitik Ryazan, pengeluaran bersiri mereka dimulakan dengan jenama kilang IGL (penyepadu sistem hidraulik Lukyanov). Sebelum ini, penyatu hidraulik tunggal dibina di kilang mesin pengiraan dan analitik (CAM) Moscow. Semasa proses pengeluaran, bahagian diubah untuk menyelesaikan masalah tiga dimensi.
Pada tahun 1951, V. S. Lukyanov dianugerahkan Hadiah Negara untuk penciptaan keluarga pengintegrasi hidro.
Selepas organisasi pengeluaran besar-besaran, penyatuan mula dieksport ke luar negara: ke Czechoslovakia, Poland, Bulgaria dan China. Tetapi mereka mendapat pengedaran terbesar di negara kita. Dengan bantuan mereka, penyelidikan ilmiah dilakukan di penempatan "Mirny", pengiraan projek Terusan Karakum dan Jalan Utama Baikal-Amur. Hydrointegrators telah berjaya digunakan dalam pembinaan lombong, geologi, fizik terma pembinaan, metalurgi, roket dan banyak bidang lain.
Keberkesanan kaedah analogi hidraulik dalam pembuatan blok konkrit bertetulang stesen janakuasa hidroelektrik pertama di dunia dari konkrit pracetak - stesen janakuasa hidroelektrik Saratov. Lenin Komsomol (1956-1970). Diperlukan untuk mengembangkan teknologi pembuatan untuk sekitar tiga ribu blok besar dengan berat hingga 200 ton. Blok-blok tersebut harus cepat matang tanpa meretas lini produksi sepanjang musim dan segera dipasang di tempatnya. Pengiraan rejim suhu yang sangat rumit, dengan mempertimbangkan perubahan berterusan sifat konkrit pengerasan dan keadaan pemanasan elektrik, dibuat tepat pada waktunya dan dalam jumlah yang diperlukan hanya berkat hidrintegrator Lukyanov. Pengiraan teoritis dalam kombinasi dengan ujian di lokasi perintis dan dalam pengeluaran dibenarkan untuk menghasilkan teknologi pembuatan blok berkualiti tinggi.
Komputer elektronik digital pertama (DECM) yang muncul pada awal 50-an tidak dapat menandingi mesin "air". Kelebihan utama hidrointegrator adalah kejelasan proses pengiraan, kesederhanaan reka bentuk dan pengaturcaraan. Komputer generasi pertama dan kedua mahal, mempunyai prestasi rendah, saiz memori kecil, set peralatan periferal terhad, perisian yang kurang dibangunkan, dan memerlukan penyelenggaraan yang berkelayakan. Khususnya, masalah permafrost diselesaikan dengan mudah dan cepat pada hidrointegrator, dan di komputer - dengan kesukaran yang besar. Lebih-lebih lagi, penerapan awal kaedah analogi hidraulik membantu merumuskan masalah, mencadangkan cara pengaturcaraan komputer dan bahkan mengendalikannya untuk mengelakkan kesalahan besar. Pada pertengahan tahun 1970-an, integrator hidraulik digunakan di 115 organisasi industri, saintifik dan pendidikan yang terletak di 40 bandar di negara kita. Hanya pada awal tahun 80-an muncul komputer digital bersaiz kecil dan murah dengan kelajuan tinggi dan kapasiti memori, yang benar-benar tumpang tindih dengan kemampuan hidrointegrator.
Dua hidrointegrator Lukyanov dipersembahkan dalam koleksi mesin analog Muzium Politeknik di Moscow. Ini adalah pameran langka bernilai sejarah besar, monumen sains dan teknologi. Peranti pengkomputeran asli sentiasa menarik perhatian pengunjung dan merupakan antara pameran paling berharga di jabatan pengkomputeran.
