Prečo Lukyanov v ZSSR vytvoril hydraulický integrátor na vode?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-16 16:15

Už dlho je známe, že sovietska veda bola plná nielen šikovných ľudí, ale aj tvorivých ľudí. Tento trend neušetril ani vývojárov v oblasti informačných a výpočtových technológií. Samozrejme, nie je nič výnimočné na tom, že práve v ZSSR bolo vynájdené prvé zariadenie na svete, ktoré riešilo parciálne diferenciálne rovnice. Na tomto objave je pozoruhodná ďalšia vec: všetky výpočtové operácie v tomto stroji boli vykonané … vodou.

História takého pôsobivého vynálezu siaha do vzdialených 20-tych rokov 20. storočia, keď bol mladý odborník, absolvent Stavebnej fakulty Vladimír Lukyanov, poslaný na rozsiahly stavebný projekt - výstavbu Troitsk-Orsk a Kartaly- Železničné trate Magnitnaya (dnes - Magnitogorsk). Tam čelil problému pomalej a nedostatočnej kvality práce: stavitelia dostali ako nástroje iba lopaty, krompáče a fúriky, to znamená, že nebolo poskytnuté žiadne vážne vybavenie. Okrem toho sa všetky práce s betónom vykonávali výlučne v lete, čo však nezachránilo pravidelný výskyt trhlín.

Pri hľadaní riešenia problému trhlín v betóne Lukyanov predložil predpoklad, že ich pôvod je spojený s teplotným režimom v murive. Vedecká komunita na túto hypotézu reagovala bez nadšenia, no mladého vedca to nezastavilo. Čoskoro si uvedomil, že rozloženie tepelných tokov sa vypočítava pomocou zložitých vzťahov medzi teplotou a vlastnosťami betónu, ktoré sa v priebehu času menia. Na druhej strane sú tieto vzťahy vyjadrené vo forme takzvaných parciálnych diferenciálnych rovníc.

Len v dobe ich pátraní, koncom 20. rokov, neexistovali dostatočne rýchle a kvalitné metódy na vykonávanie výpočtov tohto druhu. Potom sa Lukyanov sám chopí riešenia problému, ktorý mu bol položený. Za týmto účelom sa obracia na diela vynikajúcich vedcov z minulých rokov: akademikov A. N. Krylova - tvorcu integrátora na riešenie bežných diferenciálnych rovníc 4. rádu., N. N. Pavlovského, špecialistu na hydrauliku a tepelného inžinierstva M. V. Keď sa Lukyanovovi podarilo správne syntetizovať jednotlivé myšlienky svojich predchodcov, konečne nachádza možný mechanizmus riešenia tohto zložitého problému.

Až v roku 1936 sa vedcovi podarilo zostaviť zariadenie, ktoré vošlo do histórie ako „Lukyanovov hydraulický integrátor“. V skutočnosti je tento vynález prvým počítačovým strojom na svete na riešenie parciálnych diferenciálnych rovníc. Na integrátorku však nezapôsobí ani tak táto nadradenosť, ale skutočnosť, že všetky matematické výpočty robí pomocou … prúdenia vody.

Celkovo boli navrhnuté tri modely týchto strojov, z ktorých každý bol prispôsobený na riešenie jednorozmerných, dvojrozmerných a trojrozmerných problémov. Postupne si Lukyanov integrátor získal obľubu a začal sa dodávať nielen do zväzových republík, ale aj do krajín Varšavskej zmluvy - Československa, Poľska, Bulharska a dokonca aj Číny.

Ukázalo sa, že zariadenie je nielen efektívne, ale aj ľahko použiteľné a relatívne lacné na výrobu. Preto sa Lukyanovove integrátory používali pomerne široko - v banskej výstavbe, geológii, stavebnej tepelnej fyzike, metalurgii a raketovej technike. Najmä sa uchýlili k ich pomoci pri vedeckom výskume v osade "Mirny", pri výpočtoch pri projektovaní Karakumského kanála a Bajkalsko-Amurskej hlavnej línie.

Dokonca ani počítače, ktoré sa objavili po určitom čase, neboli ani zďaleka schopné okamžite vytlačiť hydraulický integrátor. Prvá a druhá generácia sovietskych počítačov bola z hľadiska efektívnosti nižšia ako Lukyanovove vynálezy, pretože mali malé množstvo pamäte a vyznačovali sa nízkym výkonom, obmedzenou sadou periférnych zariadení a slabo vyvinutým softvérom. Až začiatkom 80. rokov sa integrátori začali hanbiť za počítače novej generácie, ktoré majú menšie rozmery, väčšiu pamäť a vysoký výkon.