Proč Lukyanov v SSSR vytvořil hydraulický integrátor na vodě?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Již dlouho je známo, že sovětská věda byla plná nejen chytrých lidí, ale také kreativních lidí. Tento trend nešetřil ani vývojáře v oblasti informačních a výpočetních technologií. Na tom samozřejmě není nic neobvyklého, že právě v SSSR bylo vynalezeno první zařízení na světě, které řešilo parciální diferenciální rovnice. Další věc je na tomto objevu pozoruhodná: všechny výpočetní operace v tomto stroji byly provedeny … vodou.

Historie tak působivého vynálezu sahá až do vzdálených dvacátých let minulého století, kdy byl mladý odborník, absolvent stavební fakulty Vladimir Lukyanov, poslán na rozsáhlý stavební projekt - stavbu Troitsk-Orsk a Kartaly- Železniční tratě Magnitnaya (dnes - Magnitogorsk). Tam se potýkal s problémem pomalé a nedostatečné kvality práce: stavitelé dostali jako nástroje pouze lopaty, krumpáče a kolečka, to znamená, že nebylo poskytnuto žádné seriózní vybavení. Kromě toho byly všechny práce s betonem prováděny výhradně v létě, ale to nezachránilo pravidelný vzhled trhlin.

Při hledání řešení problému trhlin v betonu Lukyanov předložil předpoklad, že jejich původ je spojen s teplotním režimem ve zdivu. Vědecká komunita na tuto hypotézu reagovala bez nadšení, ale to mladého vědce nezastavilo. Brzy pochopil, že rozložení tepelných toků se vypočítává pomocí složitých vztahů mezi teplotou a vlastnostmi betonu, které se v průběhu času proměňují. Tyto vztahy jsou zase vyjádřeny formou tzv. parciálních diferenciálních rovnic.

Jen v době jejich pátrání, na konci 20. let, neexistovaly dostatečně rychlé a kvalitní metody pro provádění výpočtů tohoto druhu. Pak se Lukyanov sám ujme řešení problému, který mu byl předložen. K tomu se obrací k dílům vynikajících vědců minulých let: akademiků A. N. Krylova - tvůrce integrátoru pro řešení obyčejných diferenciálních rovnic 4. řádu, N. N. Pavlovského, specialisty na hydrauliku a tepelného inženýrství M. V. Poté, co se Lukyanovovi podařilo správně syntetizovat jednotlivé myšlenky svých předchůdců, našel nakonec možný mechanismus řešení tohoto složitého problému.

Teprve v roce 1936 se vědci podařilo sestavit zařízení, které vešlo do historie jako „Lukyanov's Hydraulic Integrator“. Ve skutečnosti je tento vynález prvním počítačovým strojem na světě pro řešení parciálních diferenciálních rovnic. Na integrátorku však nepůsobí ani tak tato převaha, ale skutečnost, že všechny matematické výpočty provádí pomocí … proudění vody.

Celkem byly navrženy tři modely těchto strojů, z nichž každý byl přizpůsoben pro řešení jednorozměrných, dvourozměrných a trojrozměrných problémů. Postupně si lukjanovský integrátor získal oblibu a začal být dodáván nejen do unijních republik, ale i do zemí Varšavské smlouvy - Československa, Polska, Bulharska a dokonce i Číny.

Ukázalo se, že zařízení je nejen efektivní, ale také snadno použitelné a relativně levné na výrobu. Proto byly Lukjanovovy integrátory používány poměrně široce - v dolech, geologii, stavební tepelné fyzice, metalurgii a raketové technice. Zejména se uchýlili k jejich pomoci během vědeckého výzkumu v osadě "Mirny", výpočtů při projektování kanálu Karakum a hlavní linie Bajkal-Amur.

Dokonce ani počítače, které se objevily po nějaké době, nebyly zdaleka schopny okamžitě vytlačit hydraulický integrátor. První a druhá generace sovětských počítačů byly z hlediska účinnosti horší než Lukjanovy vynálezy, protože měly malé množství paměti a vyznačovaly se nízkým výkonem, omezenou sadou periferních zařízení a špatně vyvinutým softwarem. Teprve na začátku 80. let se integrátoři začali cítit trapně z počítačů nové generace, které mají menší rozměry, více paměti a vysokorychlostní výkon.