Γιατί ο Lukyanov στην ΕΣΣΔ δημιούργησε έναν υδραυλικό ολοκληρωτή στο νερό;

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Είναι από καιρό γνωστό ότι η σοβιετική επιστήμη ήταν γεμάτη όχι μόνο έξυπνους, αλλά και δημιουργικούς ανθρώπους. Αυτή η τάση δεν έχει γλιτώσει τους προγραμματιστές στον τομέα των τεχνολογιών πληροφοριών και υπολογιστών. Φυσικά, δεν υπάρχει τίποτα το ασυνήθιστο στο γεγονός ότι ήταν στην ΕΣΣΔ που εφευρέθηκε η πρώτη συσκευή στον κόσμο που έλυνε μερικές διαφορικές εξισώσεις. Ένα άλλο πράγμα είναι εντυπωσιακό σε αυτή την ανακάλυψη: όλες οι υπολογιστικές λειτουργίες σε αυτό το μηχάνημα πραγματοποιήθηκαν … από το νερό.

Η ιστορία μιας τέτοιας εντυπωσιακής εφεύρεσης χρονολογείται από τη μακρινή δεκαετία του 1920, όταν ένας νεαρός ειδικός, απόφοιτος της Σχολής Πολιτικών Μηχανικών Vladimir Lukyanov, στάλθηκε σε ένα κατασκευαστικό έργο μεγάλης κλίμακας - την κατασκευή του Troitsk-Orsk και του Kartaly- Σιδηροδρομικές γραμμές Magnitnaya (σήμερα - Magnitogorsk). Εκεί αντιμετώπισε το πρόβλημα της αργής και ανεπαρκούς ποιότητας εργασίας: οι οικοδόμοι έπαιρναν μόνο φτυάρια, λαβές και καροτσάκια ως εργαλεία, δηλαδή δεν προβλεπόταν κανένας σοβαρός εξοπλισμός. Επιπλέον, όλες οι εργασίες με σκυρόδεμα πραγματοποιήθηκαν αποκλειστικά το καλοκαίρι, αλλά αυτό δεν γλίτωσε από την τακτική εμφάνιση ρωγμών.

Αναζητώντας μια λύση στο πρόβλημα των ρωγμών στο σκυρόδεμα, ο Lukyanov πρότεινε την υπόθεση ότι η προέλευσή τους σχετίζεται με το καθεστώς θερμοκρασίας στην τοιχοποιία. Η επιστημονική κοινότητα αντέδρασε χωρίς ενθουσιασμό σε αυτή την υπόθεση, αλλά αυτό δεν εμπόδισε τον νεαρό επιστήμονα. Σύντομα συνειδητοποίησε ότι η κατανομή των ροών θερμότητας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας πολύπλοκες σχέσεις μεταξύ της θερμοκρασίας και των ιδιοτήτων του σκυροδέματος, οι οποίες υφίστανται μετασχηματισμούς με την πάροδο του χρόνου. Με τη σειρά τους, αυτές οι σχέσεις εκφράζονται με τη μορφή των λεγόμενων μερικών διαφορικών εξισώσεων.

Μόνο τη στιγμή των αναζητήσεών τους, στα τέλη της δεκαετίας του 1920, δεν υπήρχαν επαρκώς γρήγορες και υψηλής ποιότητας μέθοδοι για την εκτέλεση υπολογισμών αυτού του είδους. Τότε ο ίδιος ο Λουκιάνοφ αναλαμβάνει τη λύση του προβλήματος που τίθεται στον εαυτό του. Για να το κάνει αυτό, στρέφεται στα έργα εξαιρετικών επιστημόνων των περασμένων ετών: Ακαδημαϊκοί A. N. Krylov - ο δημιουργός ενός ολοκληρωτή για την επίλυση συνηθισμένων διαφορικών εξισώσεων 4ης τάξης., N. N. Pavlovsky, ειδικός στα υδραυλικά και M. V. Έχοντας καταφέρει να συνθέσει σωστά μεμονωμένες ιδέες των προκατόχων του, ο Lukyanov βρίσκει τελικά έναν πιθανό μηχανισμό για την επίλυση αυτού του πολύπλοκου προβλήματος.

Μόνο το 1936, ο επιστήμονας κατάφερε να συναρμολογήσει μια συσκευή που έμεινε στην ιστορία ως «Υδραυλικός ολοκληρωτής του Λουκιάνοφ». Στην πραγματικότητα, αυτή η εφεύρεση είναι η πρώτη υπολογιστική μηχανή στον κόσμο για την επίλυση μερικών διαφορικών εξισώσεων. Όμως η ολοκληρωτή εντυπωσιάζεται όχι τόσο από αυτή την υπεροχή, αλλά από το γεγονός ότι κάνει όλους τους μαθηματικούς υπολογισμούς με τη βοήθεια … της ροής του νερού.

Συνολικά, σχεδιάστηκαν τρία μοντέλα αυτών των μηχανών, καθένα από τα οποία προσαρμόστηκε για την επίλυση μονοδιάστατων, δισδιάστατων και τρισδιάστατων προβλημάτων, αντίστοιχα. Σταδιακά, ο ολοκληρωτής Lukyanov κέρδισε δημοτικότητα και άρχισε να παρέχεται όχι μόνο στις δημοκρατίες της Ένωσης, αλλά και στις χώρες του Συμφώνου της Βαρσοβίας - Τσεχοσλοβακία, Πολωνία, Βουλγαρία και ακόμη και Κίνα.

Η συσκευή έχει αποδειχθεί όχι μόνο αποτελεσματική αλλά και εύκολη στη χρήση και σχετικά φθηνή στην κατασκευή. Ως εκ τούτου, οι ολοκληρωτές του Lukyanov χρησιμοποιήθηκαν αρκετά ευρέως - στην κατασκευή ορυχείων, τη γεωλογία, τη θερμική φυσική των κατασκευών, τη μεταλλουργία και την πυραυλική βιομηχανία. Συγκεκριμένα, κατέφυγαν στη βοήθειά τους κατά τη διάρκεια επιστημονικής έρευνας στον οικισμό «Mirny», υπολογισμούς κατά τον σχεδιασμό του καναλιού Karakum και της κύριας γραμμής Baikal-Amur.

Ακόμη και οι υπολογιστές που εμφανίστηκαν μετά από κάποιο χρονικό διάστημα δεν μπορούσαν να σπρώξουν αμέσως τον υδραυλικό ολοκληρωτή προς τα έξω. Η πρώτη και η δεύτερη γενιά σοβιετικών υπολογιστών ήταν κατώτερες από τις εφευρέσεις του Lukyanov όσον αφορά την αποτελεσματικότητα, καθώς είχαν μικρή ποσότητα μνήμης και διακρίνονταν από χαμηλή απόδοση, περιορισμένο σύνολο περιφερειακού εξοπλισμού και κακώς αναπτυγμένο λογισμικό. Μόλις στις αρχές της δεκαετίας του 1980 οι ολοκληρωμένοι άρχισαν να ντρέπονται για τους υπολογιστές νέας γενιάς που έχουν μικρότερες διαστάσεις, περισσότερη μνήμη και απόδοση υψηλής ταχύτητας.