Warum hat Lukyanov in der UdSSR einen hydraulischen Integrator für Wasser geschaffen?

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2023-12-16 16:01

Es ist seit langem bekannt, dass die sowjetische Wissenschaft nicht nur von klugen Menschen, sondern auch von kreativen Menschen voll war. Dieser Trend hat auch die Entwickler im Bereich der Informations- und Computertechnologien nicht verschont. Die Tatsache, dass in der UdSSR das weltweit erste Gerät erfunden wurde, das partielle Differentialgleichungen löste, ist natürlich nichts Außergewöhnliches. Auffallend an dieser Entdeckung ist noch etwas: Alle Rechenoperationen in dieser Maschine wurden … durch Wasser ausgeführt.

Die Geschichte einer so beeindruckenden Erfindung reicht bis in die fernen 1920er Jahre zurück, als ein junger Spezialist, ein Absolvent der Fakultät für Bauingenieurwesen Vladimir Lukyanov, zu einem großen Bauprojekt geschickt wurde - dem Bau der Troizk-Orsk- und Kartaly- Magnitnaya-Bahngleise (heute - Magnitogorsk). Dort stand er vor dem Problem einer langsamen und ungenügenden Arbeitsqualität: Die Bauarbeiter erhielten als Werkzeug nur Schaufeln, Spitzhacken und Schubkarren, d. h. es wurde keine ernsthafte Ausrüstung zur Verfügung gestellt. Darüber hinaus wurden alle Arbeiten mit Beton ausschließlich im Sommer durchgeführt, was jedoch nicht vor dem regelmäßigen Auftreten von Rissen bewahrte.

Auf der Suche nach einer Lösung für das Problem der Risse im Beton vertrat Lukyanov die Annahme, dass ihre Entstehung mit dem Temperaturregime im Mauerwerk zusammenhängt. Die Wissenschaftsgemeinde reagierte ohne Begeisterung auf diese Hypothese, was den jungen Wissenschaftler jedoch nicht aufhielt. Er erkannte bald, dass die Verteilung von Wärmeströmen anhand komplexer Beziehungen zwischen Temperatur und Betoneigenschaften berechnet wird, die sich im Laufe der Zeit verändern. Diese Beziehungen werden wiederum in Form sogenannter partieller Differentialgleichungen ausgedrückt.

Lediglich zum Zeitpunkt ihrer Recherchen, Ende der 1920er Jahre, gab es keine ausreichend schnellen und qualitativ hochwertigen Verfahren, um derartige Berechnungen durchzuführen. Dann nimmt Lukyanov selbst die Lösung des gestellten Problems auf. Dazu greift er auf die Arbeiten herausragender Wissenschaftler der letzten Jahre zurück: Akademiker A. N. Krylov - der Schöpfer eines Integrators zur Lösung gewöhnlicher Differentialgleichungen 4. Ordnung, N. N. Pavlovsky, Spezialist für Hydraulik, und M. V. Wärmetechnik. Nachdem es Lukyanov gelungen ist, einzelne Ideen seiner Vorgänger richtig zu synthetisieren, findet er endlich einen möglichen Mechanismus zur Lösung dieses komplexen Problems.

Erst 1936 gelang es dem Wissenschaftler, ein Gerät zu bauen, das als "Lukyanovs Hydraulischer Integrator" in die Geschichte einging. Tatsächlich ist diese Erfindung die weltweit erste Rechenmaschine zum Lösen partieller Differentialgleichungen. Aber die Integratorin ist weniger von dieser Überlegenheit beeindruckt, sondern davon, dass sie alle mathematischen Berechnungen mit Hilfe von … dem Wasserfluss macht.

Insgesamt wurden drei Modelle dieser Maschinen entworfen, die jeweils an die Lösung eindimensionaler, zweidimensionaler bzw. dreidimensionaler Probleme angepasst wurden. Allmählich gewann der Lukyanov-Integrator an Popularität und wurde nicht nur in die Unionsrepubliken, sondern auch in die Länder des Warschauer Paktes - die Tschechoslowakei, Polen, Bulgarien und sogar China - geliefert.

Die Vorrichtung hat sich nicht nur als effektiv, sondern auch als einfach zu handhaben und relativ kostengünstig in der Herstellung erwiesen. Daher wurden Lukyanovs Integratoren recht häufig eingesetzt - im Minenbau, in der Geologie, in der Bauthermik, in der Metallurgie und in der Raketentechnik. Insbesondere bei wissenschaftlichen Untersuchungen in der Siedlung "Mirny", bei Berechnungen bei der Planung des Karakum-Kanals und der Baikal-Amur-Hauptleitung griffen sie auf ihre Hilfe zurück.

Auch die nach einiger Zeit auftauchenden Computer waren bei weitem nicht in der Lage, den Hydraulikintegrator auf Anhieb zu verdrängen. Die erste und zweite Generation sowjetischer Computer waren den Erfindungen von Lukyanov in Bezug auf die Effizienz unterlegen, da sie wenig Speicher hatten und sich durch geringe Leistung, begrenzte Peripheriegeräte und schlecht entwickelte Software auszeichneten. Erst in den frühen 1980er Jahren begannen sich Integratoren für Computer der neuen Generation mit kleineren Abmessungen, mehr Speicher und hoher Geschwindigkeit zu schämen.