Інтегратор Лук'янова, або Як в СРСР навчилися вирішувати диференціальні рівняння водою...

Интегратор Лукьянова, или Как в СССР научились решать дифференциальные уравнения...водой

Про те, що радянська наука була сповнена не тільки розумними людьми, але і креативними, відомо давно. Не оминула ця тенденція і розробників у сфері інформаційно-обчислювальних технологій. Звичайно, немає нічого незвичайного в тому, що саме в СРСР було створене перше в світі пристрій, яке вирішувало диференціальні рівняння в приватних похідних. Вражає в цьому відкритті інше: всі обчислювальні операції в цій машині здійснювала…вода.

Історія настільки вражаючого винаходу бере початок у далеких 1920-х роках, коли молодий спеціаліст, випускник будівельного факультету МИИПС Володимир Лук’янов був спрямований на великий будівельний об’єкт – зведення залізничного полотна Троїцьк-Орськ і Карталы-Магнітна (сьогодні – Магнітогорськ). Там він зіткнувся з проблемою повільного та недостатнього якості ведення робіт: будівельники в якості інструментів отримували тільки лопати, кирки і тачки, тобто ніякої серйозної техніки передбачено не було. Крім того, всі роботи з бетоном проводилися виключно влітку, але і це не рятувало від регулярного появи тріщин.

Будівництво залізниць супроводжувалося великою кількістю проблем. /Фото: cont.ws

У пошуках рішення проблеми тріщин в бетоні, Лук’янов висунув припущення про те, що їх походження пов’язане з температурним режимом в кладці. Вчений середовище без ентузіазму поставилася до цієї гіпотезі, однак молодого вченого це не зупинило. Незабаром він зрозумів, що розподіл потоків тепла розраховуються з допомогою складних співвідношень температури і властивостей бетону, які зазнають трансформації з плином часу. У свою чергу, ці співвідношення проявляються у вигляді так званих диференціальних рівнянь в приватних похідних.

Ось тільки на момент своїх пошуків, в кінці 1920-х років не існувало достатньо швидких і якісних методів для проведення розрахунків такого роду. Тоді Лук’янов сам береться за вирішення поставленої перед собою проблеми. Для цього він звертається до праць видатних вчених минулих років: академіків А. Н. Крилова – творця інтегратора для розв’язання звичайних диференціальних рівнянь 4-го порядку., Н. Н. Павловського, фахівця в питаннях гідравліки та М. В. Кирпичова – фахівця в теплотехніці. Зумівши правильно синтезувати окремі ідеї своїх попередників, Лук’янов, нарешті, знаходить ймовірний механізм вирішення цієї складної задачі.

Володимир Лук’янов – інженер-будівельник. придумав комп’ютер. /Фото: wikipedia.org

Лише в 1936 році вченому вдалося зібрати пристрій, яке увійшло в історію як «Гідравлічний інтегратор Лук’янова». За фактом, це винахід є першою в світі обчислювальної машиною для рішення диференціальних рівнянь в приватних похідних. Але вражає інтегратор не стільки цим першістю, скільки тим, що всі математичні обчислення вона виробляє з допомогою…течії води.

Всього було спроектовано три моделі цих машин, кожна з який була пристосована до розв’язання одновимірних, двовимірних і тривимірних задач відповідно. Поступово інтегратор Лук’янова завоював популярність і став поставлятися не тільки по союзних республіках, але і в країни Варшавського договору – Чехословаччину, Польщу, Болгарію і навіть Китай.

Унікальне радянський винахід. /Фото: back-in-USSR.com
Пристрій виявився не тільки ефективним, але і простим у застосуванні, а також відносно недорогими у виробництві. Тому використовувалися інтегратори Лук’янова досить широко – шахтостроении, геології, будівельної теплофізиці, металургії, ракетобудуванні. Зокрема, до їх допомоги вдавалися під час наукових досліджень у селищі «Мирний», розрахунків при проектуванні Каракумского каналу і Байкало-Амурської магістралі.