前苏联水流计算机

Ysu2008

早期的计算机是用齿轮和杠杆制造的机械。这些零件或部件可以精确移动，并以一种模拟数学方程中不同变量之间关系的方式与其他部件连接。通过移动齿轮或拉动杠杆，可以改变这些变量，这些动作的结果可以在另一组齿轮中查看，其新获得的位置给出了操作员正在寻找的答案。



1936年，一位名叫Vladimir Lukyanov的俄罗斯工程师建造了这样一台机械计算机，它不用齿轮和杠杆，而是用水来计算。



卢基亚诺夫是20世纪20年代末建造特洛伊茨克-奥尔斯克和卡塔利-马格尼茨纳亚铁路的工程师之一。为了保证钢筋混凝土结构的质量和耐久性，工程师们只在夏天浇筑混凝土。尽管如此，当冬天气温降到零度以下时，混凝土仍然会出现裂缝。卢基扬诺夫建议，如果根据混凝土的成分、所用的水泥、施工工艺和外部条件，仔细分析混凝土质量的温度变化，就可以避免这种情况。卢基扬诺夫开始研究混凝土砌体的温度条件，但现有的计算方法无法快速准确地求解描述温度状态的复杂微分方程。


在寻找解决这个问题的新方法的过程中，卢基亚诺夫发现，水流在许多方面的规律与热量的分布相似。他的结论是，通过制造一台以水为主要成分的计算机，卢基亚诺夫可以将这种看不见的热过程可视化。1936年，卢基亚诺夫在道路与建筑研究所(现为中央交通建设研究所，简称TsNIIS)建立了他的“水积分器”的第一个模型。那时，它是唯一能解偏微分方程的计算机。



卢基亚诺夫的水积分器是一个令人印象深刻的管道。它大约有一个壁橱那么大，由几根相互连接的管道和水泵组成。各个房间的水位代表存储的数字，它们之间的流速代表数学运算。结果被清楚地画在图上。



水积分器的早期模型是由屋顶铁管、金属片管和玻璃管制成的粗糙模型，仅用于热工领域的计算。更新的模型能够解决更复杂的问题，这大大扩展了它的应用范围。在20世纪50年代，建立了一个积分器，它的部件可以根据所解决问题的性质和复杂性以不同的配置进行拆卸和组合。水积分器的应用变得如此广泛，以至于苏联各地的实验室和教育机构都大量生产了这种机器。它们被广泛应用于许多领域，例如解决中亚沙漠和永久冻土的建设问题，研究南极冰盖的温度变化，解决火箭科学问题等等。

直到20世纪80年代，随着小型和高速数字计算机的发展，水积分器的功能才开始显得过时。

Ysu2008

计算机分为模拟式和数字式两大类。早期计算机几乎都是模拟的，这就是模拟电路中“运算放大器”这类器件名称的由来，这类放大器最初就是用来计算的。

模拟计算机一般是以金属部件为主的机械装置或电路实现，俄国人解决问题的办法总是那么独特。他们开脑洞的区域总和别人不一样。可能是住在北极圈附近的缘故，常年受北极光照射，再加上又爱喝烈酒，思维比较飘忽。

Ysu2008

模拟计算机（器）的优点是快，缺点是精度不易做高；
算盘是数字计算，做个归除法都不简单，操作程序多,一会儿补商一会儿退商，跟调用子程序似的；
计算尺是模拟计算，比划比划答案就出来了，就是有误差。

Ysu2008

对不起，发错版块了，我本来是想发在[计算数学]版块。