WATSON ILMIY KOMPYUTER LABORATORİYASI: Hisoblash mashinalaridan foydalangan holda

ilmiy tadqiqot markazi

Miss Eleanor Krawitz, Uotson ilmiy hisoblash laboratoriyasining
jadval bo'yicha boshlig'i

Kolumbiya muhandislik har chorak, 1949 yil noyabr

Source: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/krawitz/index.html

D URINGso'nggi yillarda ilmiy tadqiqotlarning barcha sohalarida katta yutuqlarga erishildi va bu taraqqiyotning asosiy omili avtomatik hisoblash usullari va uskunalaridan keng foydalanish bo'ldi. Bugungi kunda hisob-kitoblar butun mamlakat bo'ylab laboratoriyalarda avtomatik ravishda amalga oshiriladi. Ushbu hisoblash laboratoriyalarining rivojlanishi Kolumbiya talabalari uchun alohida qiziqish uyg'otadi, chunki eng qadimgilari universitetda tashkil etilgan. Kolumbiya universiteti statistika byurosi 20-yillarning oxirida o'qituvchilar va statistik xodimlardan foydalanish uchun tashkil etilgan. 1934 yilda yaratilgan Astronomiya byurosi, doktor UJ Ekkert tomonidan boshqariladi va Kolumbiya Universiteti, Amerika Astronomiya Jamiyati va International Business Machines Corporation tomonidan birgalikda boshqariladi. notijorat tashkilot sifatida faoliyat yuritgan, u erda butun dunyodan astronomlar o'zlarining hisob-kitoblarini bajarishlari mumkin edi. 1945-yilda IBM sof fanlar boʻlimini yaratdi, doktor Ekkertni uning direktori etib tayinladi va universitet kampusida Uotson ilmiy hisoblash laboratoriyasiga asos soldi.

Uotson laboratoriyasining asosiy maqsadi fanning turli sohalarida, ayniqsa amaliy matematika va sonli hisob-kitoblarni o'z ichiga olgan tadqiqotlardir. Laboratoriya xizmatlari fan sohalari taraqqiyotiga salmoqli hissa qo‘shayotgan va shu maqsadda hisoblash mashinalaridan foydalanadigan ilmiy tadqiqot ishlari bilan shug‘ullanuvchi har qanday olim yoki aspirantga bepul taqdim etiladi. Har yili amaliy matematika bo'yicha ikkita Uotson Laboratoriyasi stipendiyalari o'qish yoki tadqiqoti keng ko'lamli hisob-kitoblarni o'z ichiga olgan talabalarga beriladi. Xodimlar universitetning turli bo'limlari homiyligida o'zlarining qiziqishlari bo'yicha ta'lim kurslarini taklif qilishadi. Magistratura talabalari uchun kurslar mashinalarning ishlashi va ulardan foydalanishni o'z ichiga oladi, va raqamli usullar; Kurslar uchun akademik kreditni universitetda odatiy tarzda ro'yxatdan o'tish orqali olish mumkin. Mashinalarni ishlatish bo'yicha maxsus darslar muntazam ravishda professional odamlarga, butun dunyodan tashrif buyurgan olimlarga va doktorlik darajasini olish uchun ishlayotgan aspirantlarga beriladi. Uotson laboratoriyasining qo'shimcha vazifasi matematik mashina usullari va matematik jadvallarga oid texnik ma'lumotlarni tarqatishdir; ushbu fanlarni o'z ichiga olgan keng qamrovli kutubxona mavjud. Uotson laboratoriyasining qo'shimcha vazifasi matematik mashina usullari va matematik jadvallarga oid texnik ma'lumotlarni tarqatishdir; ushbu fanlarni o'z ichiga olgan keng qamrovli kutubxona mavjud. Uotson laboratoriyasining qo'shimcha vazifasi matematik mashina usullari va matematik jadvallarga oid texnik ma'lumotlarni tarqatishdir; ushbu fanlarni o'z ichiga olgan keng qamrovli kutubxona mavjud.

Laboratoriya xodimlari va tashrif buyurgan olimlar tomonidan fanning ko‘plab sohalari bo‘yicha tadqiqotlar muvaffaqiyatli yakunlandi. Quyida tugallangan yoki amalga oshirilayotgan loyihalarning qisman roʻyxati keltirilgan:

Astronomiya: sayyoralar va asteroidlar orbitalarining integratsiyasi;
Geofizika: turli chuqurlik va yo'nalishlar uchun suv ostidagi tovush to'lqinlarining yo'llarini kuzatish;
Optika: nurlarni kuzatish usulini o'zida mujassam etgan hisob-kitoblar,
Kimyo: aromatik birikmalarning kvant mexanik rezonans energiyasini hisoblash,
Muhandislik: Spring va Gear jadvallarini qurish va zilzila yuklari bilan bog'liq stressni hisoblash,
Iqtisodiyot: matritsalarni ko'paytirish va inversiyadan foydalangan holda iqtisodiy modellar tenglamalarida ma'lum koeffitsientlarni baholash;
Fizika: kaltsiyning o'tish ehtimolini hisoblash,
Kristallografiya: insulin tuzilishi uchun Furye transformatsiyasini baholash.

Laboratoriyada raqamli va analog turdagi mashinalarning keng assortimenti mavjud; raqamli mashina asosan hisobga olinadigan mashinadir, analog mashina esa jismoniy o'lchovlarni amalga oshiradi. Ushbu kalkulyatorlar muammolarni eng maqsadga muvofiq tarzda hal qilish va eng samaralisini aniqlash uchun turli xil echimlarni solishtirish uchun mo'ljallangan.

Ko'pgina mashinalar ma'lumotlarni avtomatik ravishda qayta ishlash vositasini taqdim etadigan perfokarta yordamida o'qiydilar va yozadilar. Shunday qilib, kartalar har qanday kalkulyatorlar seriyasi orqali qayta ishlanishi mumkin va ular ustida bajariladigan operatsiyalarning istalgan ketma-ketligiga ega. Perfokarta texnikasining asosiy afzalligi shundaki, ko'p sonli shunga o'xshash operatsiyalar miqdorida bajarilishi mumkin. Kartochkalarga dastlabki qiymatlarni kiritgandan so'ng, mashina jarayoni avtomatik ravishda amalga oshiriladi. Punching kartaning saksonta ustunidan birida amalga oshirilishi mumkin. Har bir ustun 0 dan 9 gacha bo'lgan butun sonlarni ifodalovchi o'n ikkita alohida pozitsiyaga bo'linadi, shuningdek, X va Y deb ataladigan ikkita maxsus zarb o'rni. X shtampi asosan maxsus operatsiya yoki manfiy raqamni belgilash uchun ishlatiladi. Alifbo harflari ustunga ikkita zarba bilan yoziladi,

Shakl 1. Harflarni ko'rsatadigan 12 ta zarb o'rnini va zarbalar kombinatsiyasini ko'rsatadigan jadval kartasi.

Barcha mashinalarda kartani o'qish printsipi bir xil. Teshiklar kartochkalarga teshiladi va teshiklar orqali qilingan elektr kontaktlari orqali o'qiladi. Izolyator vazifasini bajaradigan karta simli cho'tka va guruch rolik o'rtasida o'tadi (2-rasmga qarang).

Kartada teshilgan teshik cho'tka va rolik o'rtasida aloqa o'rnatishga imkon beradi va shu bilan elektr zanjirini yakunlaydi; elektr impulsi ulanadigan boshqaruv panelida mavjud bo'ladi va impulsning vaqti kartadagi teshikning holati bilan belgilanadi. Mashinaning barcha funktsiyalari boshqaruv panelidagi bu impulslarning yo'nalishi bilan boshqariladi va bu panelning moslashuvchanligi natijasida juda ko'p operatsiyalarni bajarish mumkin. Raqamli hisoblashda uchraydigan muammolarning katta qismi standart IBM mashinalarida samarali hal qilinishi mumkin. Ushbu muammolarni hal qilishda birinchi qadam dastlabki ma'lumotlarni kalkulyatorlar tiliga tarjima qilishdir. Ya'ni, uni standart kartalarda teshilgan teshiklar shaklida yozib olish. Bu Key Punch funktsiyasi. Mashinaning tugmachalarini tegishli ustunga mos ravishda bosish orqali kerakli ma'lumot kartaga ko'chiriladi. Ushbu kartalar Key Punch-ga qo'lda yoki avtomatik ravishda kiritilishi mumkin. Har bir ustun teshilganda, karta avtomatik ravishda keyingi teshilish pbsiyasiga o'tadi. Raqamli zarbalar o'n to'rtta kalitga ega; o'n ikkita zarba pozitsiyasining har biri uchun bittadan, bo'sh joy tugmasi va kartani chiqarish tugmasi. Alfavit bo'yicha zımbalar, qo'shimcha ravishda, har bir ustunga avtomatik ravishda ikkita teshik ochadigan yozuv mashinkasi klaviaturasiga ega. Key Punch tomonidan kodlangandan so'ng, kartalar muammoni hal qilish uchun zarur bo'lgan boshqa mashinalardan o'tishga tayyor bo'ladi. Har bir ustun teshilganda, karta avtomatik ravishda keyingi teshilish pbsiyasiga o'tadi. Raqamli zarbalar o'n to'rtta kalitga ega; o'n ikkita zarba pozitsiyasining har biri uchun bittadan, bo'sh joy tugmasi va kartani chiqarish tugmasi. Alfavit bo'yicha zımbalar, qo'shimcha ravishda, har bir ustunga avtomatik ravishda ikkita teshik ochadigan yozuv mashinkasi klaviaturasiga ega. Key Punch tomonidan kodlangandan so'ng, kartalar muammoni hal qilish uchun zarur bo'lgan boshqa mashinalardan o'tishga tayyor bo'ladi. Har bir ustun teshilganda, karta avtomatik ravishda keyingi teshilish pbsiyasiga o'tadi. Raqamli zarbalar o'n to'rtta kalitga ega; o'n ikkita zarba pozitsiyasining har biri uchun bittadan, bo'sh joy tugmasi va kartani chiqarish tugmasi. Alfavit bo'yicha zımbalar, qo'shimcha ravishda, har bir ustunga avtomatik ravishda ikkita teshik ochadigan yozuv mashinkasi klaviaturasiga ega. Key Punch tomonidan kodlangandan so'ng, kartalar muammoni hal qilish uchun zarur bo'lgan boshqa mashinalardan o'tishga tayyor bo'ladi.

Saralovchi perfokartalarni ulardagi ma'lumotlarga qarab istalgan raqamli yoki alifbo tartibida joylashtirish uchun ishlatiladi. Saralanadigan kartalar bunkerdan bitta cho'tkaga beriladi, u tanlangan ustunni o'qiydi va har bir kartani mavjud bo'lgan o'n uchta cho'ntakdan biriga saralaydi. O'n ikkita zımbalama pozitsiyasining har biri uchun cho'ntak va bo'sh ustunlar uchun bitta cho'ntak mavjud. Ketma-ket saralash orqali kartalar istalgan tartibda joylashtiriladi. Daqiqada 450 ta karta tezligida ishlaydigan mashina o‘tgan kartalar sonini qayd etish uchun hisoblagich bilan jihozlangan.

Alfavit tarjimoni kartadagi raqamli yoki alifbo ma'lumotlarini kartaning yuqori qismidagi ikkita satrdan birida bosilgan raqamlarga tarjima qilish uchun mo'ljallangan. Shunday qilib, perfokarta osonroq o'qiladi va undan fayl kartasi sifatida ham, mashinalarda ham foydalanish mumkin.

Buxgalteriya mashinasi yuqori tezlikda qo'shish va chop etish mashinasidir. U kartadagi ma'lumotlarni o'qiydi, ularni hisoblagichlarga qo'shadi va ayiradi va kartalardagi ma'lumotlarni yoki hisoblagichlardan jamlamalarni qog'oz varag'ida chop etadi. Mashina daqiqada sakson karta tezligida alifbo yoki raqamli ma'lumotlarni ro'yxatga oladi yoki daqiqada 150 ta kartada jami sakson raqamni to'playdi.

Reproducing Punch bitta kartalar to'plamiga kiritilgan ma'lumotlarning barchasini yoki biron bir qismini boshqa to'plamga transkripsiya qiladi yoki bitta asosiy kartadan ma'lumotlarni batafsil kartalar guruhiga ko'chiradi. Zımbada ikkita ma'lumot to'plamini taqqoslaydigan va ikkalasi o'rtasidagi kelishmovchilikni ko'rsatadigan taqqoslash birligi mavjud. Mashina Buxgalteriya mashinasida to'plangan summalarni yangi kartaga yozib olish uchun Xulosa Punch sifatida foydalanish uchun moslashtirilishi mumkin.

Collator Saralovchining ba'zi funktsiyalarini yanada samaraliroq bajaradi. U ikkita karta to'plamini birga joylashtiradi, to'rtta tanlov cho'ntagidan har qandayida ma'lum kartalarni tanlaydi, nazorat raqamiga ko'ra ikkita kartalar to'plamini moslashtiradi va kartalar to'plamining ketma-ketligini tekshiradi. Mashina juda moslashuvchan va ikkita nazorat raqamini solishtirishni o'z ichiga olgan murakkab sxema bo'yicha kartalar bilan ishlashga imkon beradi. Kartalar Collator orqali daqiqasiga 240 dan 480 gacha tezlikda o'tishi mumkin.

Elektron hisoblash zarbasi barcha asosiy operatsiyalarni bajarish uchun elektron sxemalardan foydalanadigan yuqori tezlikda ishlaydigan mashinadir. U kartaga kiritilgan raqamlarni qo'shadi, ayiradi, ko'paytiradi va bo'linadi va javoblarni bir xil yoki keyingi kartaga uradi. U bu operatsiyalarni takroriy va istalgan tartibda soniyaning bir qismida bajaradi. Calculating Punch kartaga teshilgan omillarni o'qiydi va istalgan tartibda qo'shish, ayirish, ko'paytirish va bo'lish amallarini bajaradi. Hisoblashning har bir turi uchun alohida natijalar qo'llanilishi yoki natijalar saqlanishi va keyingi hisob-kitoblar uchun omil sifatida ishlatilishi mumkin. Ushbu mashina o'n bir xonali funktsiyaning sakkizinchi tartibli farqlarini va ko'p sonli operatsiyalarni o'z ichiga olgan ko'plab murakkab tenglamalarni hisoblab chiqdi.

Yuqorida tavsiflangan standart mashinalarga qo'shimcha ravishda, laboratoriyada rele tarmoqlari va elektron sxemalar yordamida ishlaydigan bir qancha maxsus ishlab chiqilgan kalkulyatorlar mavjud. Quyida ushbu maxsus mashinalarning qisqacha tavsifi keltirilgan.

Relay kalkulyatori barcha asosiy arifmetik amallarni, shu jumladan murakkab reley tarmog'i orqali kvadrat ildizlarni aniqlashni amalga oshiradi. Ushbu kalkulyatorning o'ta moslashuvchanligi uning katta ichki xotirasi, hisob-kitoblarni bajarish tezligi, to'rtta kartani bir vaqtning o'zida o'qish va beshdan birini teshish qobiliyati va keng va xilma-xil dastur ostida ishlash qobiliyati bilan bog'liq. Mashina jadvalni qidirish operatsiyalarini osonlashtirish uchun yig'ish sxemasi bilan jihozlangan. Rele kalkulyatorida garmonik qatorlarni ko'paytirish, matritsalarni ko'paytirish va oltinchi tartibli differensial tenglamalar kabi juda ko'p murakkab masalalar hal qilindi.

Karta bilan boshqariladigan ketma-ketlik kalkulyatori ma’lumotlarni o‘qish, qo‘shish, ayirish va saqlashni amalga oshiradigan buxgalteriya mashinasidan, yakuniy qiymatlarni aniqlaydigan Xulosa zarbasidan, operatsiyalarni boshqarishning moslashuvchanligini ta’minlovchi o‘rni qutisidan va birlikdan iborat. ko'paytirish va bo'lish. Boshqa kalkulyatorlarning operatsiyalari odatda boshqaruv panelidagi simlar orqali dasturlashtiriladi, bu mashinada asosan bitta asosiy boshqaruv paneli o'rnatilgan va kartadagi kodlangan zarbalar bilan boshqariladi. Ushbu kalkulyator asteroidlarning orbitalarini hisoblashda ayniqsa mohir ekanligini isbotladi.

Chiziqli tenglamalarni yechish moslamasi bir vaqtning o'zida o'n ikkinchi tartibgacha bo'lgan chiziqli tenglamalarni yechish uchun mo'ljallangan elektr qurilmadir. Tenglamalar koeffitsientlari terish, kalitlarga yoki perfokartalarga o'rnatilgandan so'ng, yechim olinmaguncha turli o'zgaruvchilar o'rnatiladi. Yechish usuli juda tez konvergentsiyani ta'minlaydigan usuldir. Ushbu mashina laboratoriyada bizning xodimlarimizdan janob Robert M. Uoker va universitetning matematika bo'limi professori Frensis J. Murrey tomonidan qurilgan.

Karta bilan boshqariladigan o'lchash va yozish mashinasi asosan astronomik fotosuratlarni o'lchash uchun mo'ljallangan, garchi u har qanday sohadagi fotosuratlarga osongina qo'llanilishi mumkin. Ko'rib chiqilayotgan yulduzni o'z ichiga olgan osmonning bir qismining fotografik plitasi yulduzning taxminiy koordinatalarini ko'rsatadigan perfokarta bilan birga mashinaga kiritiladi. Shundan so'ng mashina avtomatik ravishda perfokartani o'qiydi, bu taxminiy koordinatalardan fotografiya plitasidagi yulduzni topadi, uning holatini aniq o'lchaydi va bu o'lchovni kartaga yozadi. Perfokarta yozuvi keyin matematik ishlov berish uchun mavjud.

1934 yilda Astronomiya byurosi tashkil etilganidan beri sanoat va hukumatda bir nechta boshqa perfokarta laboratoriyalari tashkil etilgan. Urush yillarida faoliyat ko‘rsatgan laboratoriyalar milliy mudofaa dasturimizda muhim o‘rin tutdi. Ushbu guruhda Aberdin, Merilend va Dahlgren, Virjiniyadagi ballistik tadqiqot laboratoriyalari bor edi. Xuddi shu toifaga havo va dengiz navigatsiyasi, astronomiya va geodeziyada foydalanish uchun astronomik jadvallar tayyorlagan AQSh dengiz observatoriyasi ham kiradi. Sanoatda hisoblash laboratoriyalari sof va amaliy ilmiy tadqiqotlarda muhim rol o'ynadi. Perfokarta usullari, masalan, samolyot konstruksiyalarining kuchlanish va deformatsiyalarini tahlil qilish va yirik mashinalarning tebranishlarini tahlil qilish bilan bog'liq muammolarni hal qilishda qo'llanilgan.

Sanoat muammolarida perfokarta uskunalarini qo'llash tasviri kemalarni loyihalash va qurishda yuzaga keladi, bu erda sirtdagi ko'p sonli nuqtalarning aniq joylarini ko'rsatish kerak. Dizayner buni korpus bo'ylab turli xil kesmalarni ko'rib chiqish va bu qismlarning har birining konturini, masalan, beshinchi darajali ko'phad bilan ifodalash orqali amalga oshirishi mumkin (3-rasmga qarang).

Shakl 3. Idish orqali kesma

Tenglamadagi a 0 , …, a 5 konstantalarining qiymatlari sirtning boʻylama yoʻnalishdagi egriligi tufayli olingan har bir boʻlimga qarab oʻzgaradi. Shuning uchun, agar idish 200 ta kesmaga bo'lingan bo'lsa va har bir kesma uchun korpusning har bir tomonida 100 nuqtani aniqlash kerak bo'lsa, polinomni 20 000 marta baholash kerak bo'ladi. Ushbu muammoni hal qilishda perfokarta uskunasidan foydalanish juda mashaqqatli ishni dastlabki rejalashtirish tugagandan so'ng avtomatik ravishda mashina tomonidan hisoblab chiqiladigan vazifaga aylantiradi.

Kolumbiya muhandislik choragida o'z hissasini qo'shgan birinchi ayol muallifi bo'lgan Miss Eleanor Kravits boshqa ko'plab muhim yutuqlar bilan maqtanishi mumkin. U 1943 yilda Bruklindagi Samuel I. Tilden o'rta maktabini tamomlagan va u erda "Arista" sxolastik faxriy jamiyatining a'zosi bo'lgan. Bruklin kollejida u 1947 yilda matematika bo'yicha bakalavr darajasini olguncha faxriy matematika jamiyati Pi Mu Epsilonning g'aznachisi bo'lgan. Keyin u Midvud o'rta maktabida va Alma Mater, Tilden Oliy maktabida o'rinbosar o'qituvchi bo'lib ishlagan, ammo qisqa vaqt ichida uni chetlab o'tgan. Kolumbiyada matematika bo'yicha magistrlik darajasini olish uchun o'rta maktabda o'qituvchilik kasbi.

Bugun Miss Kravits Kolumbiya universitetidagi IBM Tomas J. Uotson hisoblash laboratoriyasida jadval bo'yicha nazoratchi. U nafaqat aspiranturada Astronomiya darslariga kompyuterlar ishlashi bo'yicha ko'rsatmalar beradi, balki fizika, matematika va astronomiya masalalarini hisoblash tartiblarini o'rnatish bilan ham shug'ullanadi.

Eleanor Kravits Kolchin 2019-yil 25-yanvar, juma kuni Florida shtatining Boka Raton shahrida 92 yoshida vafot etdi. U 2003 yilda ushbu maqolaning Internetda e'lon qilinishi va uning ko'plab tillarga tarjima qilinishi tufayli umrining oxirlarida unga berilgan e'tibordan xursand bo'ldi. Uning menga so'nggi so'zlari (2018 yil oktyabr oyida) "Bu erda deyarli hamma narsa ishlamayapti. Oooooo".

Muallif: Eleanor Krawitz Kolchin, 2003 yil noyabr.
Skanerlangan va HTML-ga aylantirilgan: 2003-yil 22-noyabr 17:06:54
HTML5-ga aylantirilgan: 2019-yil 23-fevral 08:52:56

Shuningdek, muallif tomonidan:

Krawitz, Eleanor, "Standart IBM uskunalari bo'yicha perfokartali matematik jadvallar", Proceedings, Industrial Computation Seminar , IBM, Nyu-York (Sep. 1950), p.52-56.
Krawitz, Eleanor, "IBM Type 602-A Calculating Punch bo'yicha vektorli ko'paytirish bo'yicha matritsa", Proceedings, Industrial Computing Seminar , IBM, Nyu-York (sent 1950), pp.66-70.
Green, Louis C., Nency E. Weber va Eleanor Krawitz, "Oscillator kuchlarini hisoblashda hisoblangan va kuzatilgan energiyadan foydalanish va f -sum qoidasi " Astrofizika jurnali , Vol.113 No.3 (1951 yil may), 690-696-betlar.
Green, Louis C.,, Marjorie M. Mulder, Paul C. Milner, Margaret N. Lewis, John W. Woll, Jr., Eleanor K. Kolchin va Devid Meys, "Hyleraasning uchta parametrli to'lqin funktsiyasini tahlil qilish. Markaziy dala to'lqinlarining funktsiyalari nuqtai nazaridan He i Ground State", Physical Review 96, 319, 1954 yil 15 oktyabr.
Green, Louis C., Satoshi Matsushima, Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin, Majorie M. Kohler, Yenking Wang, Barbara B. Baldwin va Robert J. Wisner, "Hilleraasning ajraladigan omilida moslashuvchanlikni oshirish energiyasiga ta'siri" -H− dan O VII gacha boʻlgan atom toʻlqinlarining funksiyalarini yozing”, Physical Review 112, 1187, 1958 yil 15-noyabr.
Green, Louis C.; Matsushima, Satoshi; Kolchin, Eleanor K., "Vodorod uchun uzluksiz to'lqin funktsiyalari jadvallari", Astrofizika jurnali qo'shimchasi, jild. 3 noyabr, 1958 yil, 459-bet.
Green, Louis C., Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin va boshqalar, "He I Ground-State Wave Function of the Form ps=f(r1)f(r2)g(r12)", Kimyoviy fizika jurnali 30. , 1061 (1959).
Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, Norma C. Jonson, "Neytral geliyning hayajonlangan holatlari uchun to'lqin funktsiyalari", Fizika ko'rib chiqish 139 (2A): 363-378, 1965 yil iyul.
Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, "Politropik model n = 3 asosida qurilgan sinxron aylanadigan yaqin binarlarda teng zichlikli sirtlar", Astrofizika va kosmik fanlar, 2-son, 1973 yil aprel, 285-288-betlar.