Водяные компьютеры советских инженеров
В подвале Института точной механики в Москве работала необычная вычислительная машина — гидравлический интегратор Лукьянова. Вода, текущая по стеклянным трубкам, решала дифференциальные уравнения. Эти устройства применялись при строительстве крупных объектов СССР в 1950-70-х годах.
Как железнодорожник изобрёл водяной компьютер
В 1934 году инженер Владимир Лукьянов участвовал в строительстве железной дороги через карельские болота. Бетонные опоры проседали, требовались сложные расчёты теплопроводности промерзающего грунта. Бригада вычислителей с логарифмическими линейками тратила на один вариант расчёта около трёх месяцев.
Лукьянов знал, что движение жидкости описывается похожими уравнениями. В мастерской при стройке он собрал первый прототип из водопроводных труб и вентилей. Входные данные задавались поворотом кранов, решение считывалось по уровню воды в мерных трубках. Устройство выполняло расчёт за несколько часов с погрешностью около двух процентов.
Производство и устройство
К 1954 году в советских институтах и конструкторских бюро работало несколько десятков гидроинтеграторов. Машина модели ИГ-1 состояла из стеклянных трубок различного диаметра, соединённых резиновыми шлангами. В воду добавляли марганцовку, чтобы лучше видеть уровень.
Оператор настраивал начальные параметры согласно методичке, затем включал насос. Вода циркулировала по системе, и через 15-20 минут в мерных цилиндрах устанавливались значения, соответствующие решению уравнения. Для поддержания точности температуру воды держали постоянной — около 20 градусов.
Практическое применение
Гидроинтеграторы использовались при проектировании БАМа для расчёта устойчивости насыпей в условиях мерзлоты. При строительстве Каракумского канала машины моделировали фильтрацию воды через песчаные дамбы.
Московский метрострой применял гидроинтегратор для оценки влияния проходки тоннелей на фундаменты зданий. Расчёты помогли минимизировать риски при строительстве станций в плотной городской застройке.
Сравнение с ранними ЭВМ
В конце 1950-х гидроинтеграторы имели определённые преимущества перед первыми электронными машинами. Они потребляли меньше электроэнергии (около 150 ватт против десятков киловатт у ламповых ЭВМ) и не требовали специального охлаждения.
Операторы отмечали наглядность процесса — можно было визуально наблюдать ход вычислений. Если вода где-то застаивалась или появлялись пузыри, это сразу указывало на проблему в схеме расчёта.
Работа операторов
Валентина Королёва, работавшая оператором в НИИ оснований, рассказывала, что научилась различать по звуку нормальную работу машины. Характерное журчание менялось при появлении воздушных пробок или засоров.
Наладчик Борис Ветров экспериментировал с добавками в рабочую жидкость. Флуоресцентные красители помогали точнее считывать показания в условиях недостаточного освещения, что было актуально для подвальных помещений многих институтов.
Закат технологии
К концу 1970-х транзисторные ЭВМ стали доступнее и универсальнее. Последние работающие гидроинтеграторы вывели из эксплуатации в начале 1980-х. Два экземпляра сохранились в музеях — в Политехническом в Москве и в Южно-Уральском университете. В 2016 году студенты ЮУрГУ восстановили работоспособность музейного экспоната и провели на нём демонстрационные расчёты.
Современные аналоги
Принцип использования физических процессов для вычислений не забыт. В 2010-х годах появились микрофлюидные процессоры для задач биохимии. В микроскопических каналах движение жидкости моделирует взаимодействие молекул. Такие устройства эффективны для узкого класса задач, где традиционные компьютеры требуют больших вычислительных ресурсов.
Владимир Лукьянов скончался в 1980 году. Его гидроинтеграторы остались интересной страницей в истории вычислительной техники — примером того, как инженерная смекалка помогала решать практические задачи в условиях ограниченных технических возможностей.