Во времена, когда трава была зеленее, вода чище, а компьютер казался диковинкой, широкое распространение имели аналоговые вычислительные машины, или просто аналоговые компьютеры. В СССР такие “аппараты” были в ходу практически до конца 80-х годов, когда спорить с производительностью ЭВМ стало попросту невозможно.

Данные в аналоговых компьютерах представлялись не как набор нулей и единиц, а при помощи различных физических параметров: длины, скорости, силы тока, тут уж, как говорится, на что фантазии хватит. Например, некоторые машины “работали” буквально на воде. В этой статье как раз и пойдет речь о таких образцах аналоговых компьютеров.

Водяной компьютер в СССР

В далеком 1925 году, пока страна восстанавливается после Первой мировой и Гражданской войн, новоиспеченный инженер Владимир Сергеевич Лукьянов по распределению попадает на строительство железной дороги. Проработав 5 лет на строительстве и других проектных работах, Лукьянов переходит в Центральной институт путей, где занимается научной деятельностью.

Владимир Сергеевич Лукьянов

В 20-е годы прошлого века строительство железных дорог велось небыстро. В основном, в инвентарь рабочих входила лопата, кирка и тачка на сдачу, а земляные работы и бетонирование производились исключительно летом. Несмотря на такие, казалось бы, благоприятные условия для работ с бетоном, как тепло и сухость летних деньков, качество работ все равно оставляло желать лучшего: в бетоне постоянно возникали трещины. Лукьянов заинтересовался вопросом их появления и начал искать ответ.

Трещины — бич бетонных конструкций

По мнению молодого инженера, трещины в бетоне имеют температурное происхождение, однако такая версия была встречена скепсисом со стороны других специалистов. Несмотря на это, Владимир Сергеевич начал исследование температурных режимов в бетонных кладках в зависимости от состава бетона, цемента, технологии проведения работ и внешних условий. Описав проблему распределения тепловых потоков в бетоне в виде сложной системы дифференциальных уравнений, Лукьянов столкнулся с другой проблемой: а как считать-то? Существовавшие на тот момент методы решения не могли дать быстрого и точного ответа.

В поиске нового подхода к решению задачи Лукьянов обратился к уже существующим теоретическим наработкам. Верное направление нашлось в трудах выдающихся российских ученых:

• А.Н. Крылов в 1910 создал уникальную механическую аналоговую вычислительную машину — дифференциальный интегратор для решения обыкновенных дифференциальных уравнений 4-го порядка;
• Н.Н. Павловский в 1918 году доказал возможность замены одного физического процесса другим, в случае если они описываются одними и теми же уравнениями;
• М.В. Кирпичев разработал теорию моделирования процессов в промышленных установках.

Обобщив идеи этих ученых, Владимир Сергеевич пришел к выводу, что решением поставленной задачи может являться физическая интерпретация искомых процессов.

Исследовав такой путь подробнее, Лукьянов обнаружил, что в роли модели невидимых тепловых процессов может выступать вода — уравнения, описывающие распространение тепла и течение воды, оказались аналогичны. Как итог, в 1934 году был предложен принципиально новый способ механизации расчетов – метод гидравлических аналогий. В 1936 году из того, что нашлось под рукой, — кровельного железа, жести и стеклянных трубок — была создана первая гидромодель, которая прекрасно разрешила задачу температурных режимов бетона.

Технически это была первая в мире вычислительная машина для решения уравнений в частных производных (чем являлись уравнения тепловых процессов в бетоне, полученные Лукьяновым). Машина унаследовала имя своего создателя и называлась “гидравлический интегратор Лукьянова”. А теперь поговорим конкретнее о самом устройстве.