Secara harfiah baru saja saya belajar tentang perangkat yang benar-benar luar biasa - komputer air. Integrator hidrolik Lukyanov - mesin komputasi pertama di dunia untuk menyelesaikan persamaan diferensial parsial - selama setengah abad merupakan satu-satunya alat komputasi yang terkait dengan berbagai masalah dalam fisika matematika.
Pada tahun 1936, ia menciptakan mesin hitung, di mana semua operasi matematika dilakukan dengan mengalirkan air. Pernahkah Anda mendengar tentang ini?
Hydrointegrator IG-1 pertama dirancang untuk memecahkan masalah satu dimensi yang paling sederhana. Pada tahun 1941, integrator hidrolik dua dimensi dirancang dalam bentuk bagian terpisah. Selanjutnya, integrator dimodifikasi untuk menyelesaikan masalah tiga dimensi.
Setelah organisasi produksi massal, integrator mulai diekspor ke luar negeri: ke Cekoslowakia, Polandia, Bulgaria, dan Cina. Tetapi mereka menerima distribusi terbesar di negara kita. Dengan bantuan mereka, penelitian ilmiah dilakukan di pemukiman "Mirny", perhitungan proyek Kanal Karakum dan Garis Utama Baikal-Amur. Hidrointegrator telah berhasil digunakan dalam konstruksi tambang, geologi, fisika termal konstruksi, metalurgi, peroketan, dan banyak bidang lainnya.
Komputer elektronik digital pertama (DECM) yang muncul di awal tahun 50-an tidak dapat bersaing dengan mesin "air". Keunggulan utama dari hydrointegrator adalah kejelasan proses perhitungan, kesederhanaan desain dan pemrograman. Komputer generasi pertama dan kedua harganya mahal, memiliki kinerja rendah, ukuran memori kecil, perangkat periferal terbatas, perangkat lunak yang tidak berkembang dengan baik, dan memerlukan pemeliharaan yang memenuhi syarat. Secara khusus, masalah permafrost dengan mudah dan cepat diselesaikan pada hydrointegrator, dan pada komputer - dengan kesulitan besar. Pada pertengahan 1970-an, integrator hidrolik digunakan di 115 organisasi industri, ilmiah dan pendidikan yang berlokasi di 40 kota di negara kita. Hanya di awal 80-an barulah barang-barang berukuran kecil, murah,dengan kecepatan tinggi dan kapasitas memori komputer digital, sepenuhnya mencakup kemampuan hidrointegrator.
Dan sedikit lagi untuk mereka yang tertarik dengan detailnya.
Video promosi:
Pembuatan hidrointegrator ditentukan oleh masalah teknik yang kompleks, yang dihadapi oleh spesialis muda V. Lukyanov pada tahun pertama pekerjaannya.
Setelah lulus dari Institut Insinyur Kereta Api Moskow (MIIT), Lukyanov dikirim ke pembangunan rel kereta Troitsk-Orsk dan Kartaly-Magnitnaya (sekarang Magnitogorsk).
Pada 1920-an dan 1930-an, pembangunan rel kereta api berjalan lambat. Alat kerja utama adalah sekop, beliung, dan gerobak dorong, dan penggalian serta pembetonan hanya dilakukan di musim panas. Tetapi kualitas pekerjaan masih tetap rendah, retakan muncul - momok struktur beton bertulang.
Lukyanov menjadi tertarik pada penyebab retakan pada beton. Asumsinya tentang asal suhu mereka disambut dengan skeptis dari para ahli. Insinyur muda mulai meneliti rezim suhu pada pasangan bata beton, tergantung pada komposisi beton, semen yang digunakan, teknologi pekerjaan dan kondisi eksternal. Distribusi fluks panas dijelaskan oleh hubungan kompleks antara suhu dan sifat beton yang berubah seiring waktu. Hubungan ini diekspresikan oleh apa yang disebut persamaan diferensial parsial. Namun metode perhitungan yang ada pada masa itu (1928) belum dapat memberikan solusi yang cepat dan tepat.
Dalam mencari cara untuk menyelesaikan masalah, Lukyanov beralih ke karya ahli matematika dan insinyur. Dia menemukan arah yang benar dalam karya ilmuwan Rusia yang luar biasa - akademisi A. N. Krylov, N. N. Pavlovsky, dan M. V. Kirpichev.
Insinyur pembuatan kapal, mekanik, fisikawan dan matematikawan Akademisi Alexei Nikolaevich Krylov (1863-1945) pada akhir tahun 1910 membangun mesin komputasi analog mekanis yang unik - integrator diferensial untuk menyelesaikan persamaan diferensial biasa dari orde ke-4.
Akademisi Nikolai Nikolaevich Pavlovsky (1884-1937) berurusan dengan hidrolik. Pada tahun 1918, ia membuktikan kemungkinan mengganti satu proses fisik dengan yang lain jika mereka dijelaskan dengan persamaan yang sama (prinsip analogi dalam pemodelan).
Akademisi Mikhail Viktorovich Kirpichev (1879-1955) - seorang spesialis di bidang teknik panas, mengembangkan teori proses pemodelan dalam instalasi industri - metode pemodelan termal lokal. Metode ini memungkinkan untuk mereproduksi fenomena yang diamati di fasilitas industri besar dalam kondisi laboratorium.
Lukyanov mampu menggeneralisasi gagasan ilmuwan hebat: model adalah tingkat visualisasi kebenaran matematika tertinggi. Setelah melakukan penelitian dan memastikan bahwa hukum aliran air dan perambatan panas hampir sama, dia menyimpulkan bahwa air dapat bertindak sebagai model proses termal. Pada tahun 1934, Lukyanov mengusulkan metode fundamental baru untuk mekanisasi perhitungan proses yang tidak stabil - metode analogi hidrolik, dan setahun kemudian menciptakan model hidrolik termal untuk mendemonstrasikan metode tersebut. Alat primitif yang terbuat dari besi atap, lembaran logam, dan tabung kaca ini berhasil memecahkan masalah mempelajari kondisi temperatur beton.
Unit utamanya adalah kapal utama vertikal dengan kapasitas tertentu, dihubungkan oleh tabung dengan resistansi hidrolik variabel dan terhubung ke kapal bergerak. Menaikkan dan menurunkannya, mereka mengubah tekanan air di bejana utama. Memulai atau menghentikan proses penghitungan dilakukan dengan crane dengan kontrol umum.
Pada tahun 1936, mesin komputasi pertama di dunia untuk menyelesaikan persamaan diferensial parsial, integrator hidraulik Lukyanov, dioperasikan.
Untuk mengatasi masalah pada hydrointegrator tersebut diperlukan:
1) membuat diagram desain dari proses yang diteliti;
2) berdasarkan diagram ini, hubungkan bejana, tentukan dan pilih nilai hambatan hidraulik tabung;
3) menghitung nilai awal dari nilai yang dibutuhkan;
4) menggambar grafik perubahan kondisi eksternal dari proses yang dimodelkan.
Setelah itu, nilai awal ditetapkan: kapal utama dan kapal bergerak dengan keran tertutup diisi dengan air hingga ketinggian yang dihitung dan ditandai pada kertas grafik yang dipasang di belakang pisometer (tabung pengukur) - semacam kurva diperoleh. Kemudian semua keran dibuka secara bersamaan, dan peneliti mengubah ketinggian kapal yang dapat digerakkan sesuai dengan jadwal perubahan kondisi eksternal dari proses simulasi. Dalam hal ini, tekanan air di bejana utama bervariasi menurut hukum yang sama dengan suhu. Level cairan di pisometer berubah, pada saat yang tepat keran ditutup, proses dihentikan, dan posisi level baru ditandai pada kertas grafik. Berdasarkan tanda-tanda tersebut, maka dibuatlah grafik yang merupakan solusi dari masalah tersebut.
Kemampuan hydrointegrator ternyata luar biasa luas dan menjanjikan. Pada tahun 1938 V. S. Luk'yanov mendirikan laboratorium analogi hidrolik, yang segera menjadi organisasi dasar untuk memperkenalkan metode tersebut ke dalam ekonomi nasional negara tersebut. Dia tetap menjadi kepala laboratorium ini selama empat puluh tahun.
Kondisi utama untuk meluasnya penggunaan metode analogi hidrolik adalah peningkatan integrator hidrolik. Penciptaan struktur yang nyaman dalam aplikasi praktis memungkinkan pemecahan masalah dari berbagai jenis - satu dimensi, dua dimensi dan tiga dimensi. Misalnya, aliran air dalam batas bujursangkar adalah aliran satu dimensi. Pergerakan dua dimensi terlihat di daerah-daerah di tikungan sungai besar, dekat pulau dan semenanjung, dan air tanah menyebar dalam tiga dimensi.
Hydrointegrator IG-1 pertama dirancang untuk menyelesaikan tugas paling sederhana - satu dimensi. Pada tahun 1941, integrator hidrolik dua dimensi dirancang dalam bentuk bagian terpisah.
Pada tahun 1949, dengan keputusan Dewan Menteri Uni Soviet, sebuah lembaga khusus "NIISCHETMASH" didirikan di Moskow, yang menerima seleksi dan persiapan untuk produksi serial model-model baru teknologi komputer. Salah satu mesin pertama adalah hydrointegrator. Selama enam tahun, institut tersebut telah mengembangkan desain baru dari blok terpadu standar, dan di pabrik mesin penghitung dan analitis Ryazan, produksi serial mereka dimulai dengan merek pabrik IGL (integrator sistem hidrolik Lukyanov). Sebelumnya, integrator hidraulik tunggal dibangun di pabrik mesin hitung dan analitik (CAM) Moskow. Selama proses produksi, bagian tersebut dimodifikasi untuk menyelesaikan masalah tiga dimensi.
Pada tahun 1951, V. S. Lukyanov dianugerahi Penghargaan Negara untuk penciptaan keluarga hidrointegrator.
Setelah organisasi produksi massal, integrator mulai diekspor ke luar negeri: ke Cekoslowakia, Polandia, Bulgaria, dan Cina. Tetapi mereka menerima distribusi terbesar di negara kita. Dengan bantuan mereka, penelitian ilmiah dilakukan di pemukiman "Mirny", perhitungan proyek Kanal Karakum dan Garis Utama Baikal-Amur. Hidrointegrator telah berhasil digunakan dalam konstruksi tambang, geologi, fisika termal konstruksi, metalurgi, peroketan, dan banyak bidang lainnya.
Efektivitas metode analogi hidrolik dalam pembuatan blok beton bertulang pembangkit listrik tenaga air pertama di dunia dari beton pracetak - pembangkit listrik tenaga air Saratov im. Lenin Komsomol (1956-1970). Diperlukan pengembangan teknologi manufaktur untuk sekitar tiga ribu balok besar yang beratnya mencapai 200 ton. Blok harus cepat matang tanpa retak pada jalur produksi di semua musim dan segera dipasang di tempatnya. Perhitungan rezim suhu yang sangat kompleks, dengan mempertimbangkan perubahan berkelanjutan pada sifat beton pengerasan dan kondisi pemanas listrik, dibuat tepat waktu dan dalam volume yang diperlukan hanya berkat hidrointegrator Lukyanov. Perhitungan teoritis dalam kombinasi dengan pengujian di lokasi percontohan dan dalam produksi memungkinkan untuk menghasilkan teknologi blok manufaktur dengan kualitas sempurna.
Komputer elektronik digital pertama (DECM) yang muncul di awal tahun 50-an tidak dapat bersaing dengan mesin "air". Keunggulan utama dari hydrointegrator adalah kejelasan proses perhitungan, kesederhanaan desain dan pemrograman. Komputer generasi pertama dan kedua harganya mahal, memiliki kinerja rendah, ukuran memori kecil, perangkat periferal terbatas, perangkat lunak yang tidak berkembang dengan baik, dan memerlukan pemeliharaan yang memenuhi syarat. Secara khusus, masalah permafrost dengan mudah dan cepat diselesaikan pada hydrointegrator, dan pada komputer - dengan kesulitan besar. Selain itu, aplikasi awal dari metode analogi hidrolik membantu merumuskan masalah, menyarankan cara pemrograman komputer dan bahkan mengendalikannya untuk menghindari kesalahan besar. Pada pertengahan 1970-an, integrator hidrolik digunakan di 115 organisasi industri, ilmiah dan pendidikan yang berlokasi di 40 kota di negara kita. Hanya di awal tahun 80-an muncul komputer digital murah berukuran kecil dengan kecepatan tinggi dan kapasitas memori, yang sepenuhnya tumpang tindih dengan kemampuan hydrointegrator.
Dua hidrointegrator Lukyanov disajikan dalam koleksi mesin analog di Museum Politeknik di Moskow. Ini adalah pameran langka dengan nilai sejarah yang tinggi, monumen sains dan teknologi. Perangkat komputasi orisinal selalu menarik minat pengunjung dan merupakan salah satu pameran paling berharga di departemen komputasi.
