Войти
Дисковый интегратор для изучения приливов.Дифференциальный анализатор представляет собой механический аналоговый компьютер, предназначенный для решения дифференциальных уравнений путем интегрирования с использованием колесно-дисковых механизмов для выполнения интегрирования. Это было одно из первых передовых вычислительных устройств, которое можно было использовать в оперативных целях. Оригинальные машины не могли добавить, но затем было замечено, что если два колеса заднего дифференциала повернуты, ведущий вал будет вычислять среднее значение левого и правого колес. Тогда простое передаточное отношение 1: 2 позволяет умножить на два, так что достигается сложение (и вычитание). Умножение - это просто частный случай интегрирования, а именно интеграция постоянной функции .
Кей МакНалти, Элис Снайдер и сестренка Стамп работают с дифференциальным анализатором в подвале Школы электротехники Мура, Университета Пенсильвания, Филадельфия, Пенсильвания, c. 1942–1945. 
Дифференциальный анализатор в NACA Лаборатории движения Льюиса, 1951 Исследование решений дифференциальных уравнений с использованием механических устройств, не считая планиметров, началось как минимум в 1836 году, когда французский физик Гаспар-Гюстав Кориолис сконструировал механическое устройство для интегрирования дифференциальных уравнений первого порядка.
Первое описание устройства, которое может интегрировать дифференциальные уравнения любого порядка, было опубликовано в 1876 году Джеймсом Томсоном, который родился в Белфасте в 1822 году, но жил в Шотландии с 10 лет. Хотя Томсон называл свое устройство «интегрирующей машиной», это его описание устройства вместе с дополнительной публикацией в 1876 году двух дальнейших описаний его младшего брата, лорда Кельвина, который представляет собой изобретение дифференциального анализатора.
Одним из первых практических применений концепции Томсона был машина для прогнозирования приливов, построенная Кельвином в 1872-1883 гг. По совету лорда Кельвина интегрирующая машина Томсона была позже включена в систему управления огнем для морской артиллерии, разработанную Артуром Полленом, в результате чего появился механический аналоговый компьютер с электрическим приводом, который был завершено примерно к 1912 году. Итальянский математик Эрнесто Паскаль также разработал интегграфы для механического интегрирования дифференциальных уравнений и опубликовал детали в 1914 году.
Однако первый широко практичный общий Многоцелевой дифференциальный анализатор был сконструирован Гарольдом Локком Хазеном и Ванневаром Бушем в Массачусетском технологическом институте, 1928–1931 гг., и состоял из шести механических интеграторов. В том же году Буш описал эту машину в журнальной статье как «непрерывный интеграф ». Когда он опубликовал следующую статью об устройстве в 1931 году, он назвал его «дифференциальным анализатором». В этой статье Буш заявил, что «[настоящее] устройство включает в себя ту же основную идею соединения интегрирующих блоков, что и [лорд Кельвин]. В деталях, однако, есть небольшое сходство с более ранней моделью». Согласно его автобиографии 1970 года, Буш «не знал о работе Кельвина до тех пор, пока не заработал первый дифференциальный анализатор». Клод Шеннон был нанят в качестве научного сотрудника в 1936 году для работы с дифференциальным анализатором в лаборатории Буша.
Дуглас Хартри из Манчестерского университета привез проект Буша в Англию, где в 1934 году вместе со своим учеником Артуром Портером он построил свою первую модель «доказательства концепции ». В результате в марте 1935 года университет приобрел полномасштабную машину с четырьмя механическими интеграторами, которая была построена Метрополитен-Виккерс и была, по словам Хартри, «первой машиной такого рода в мире. операция за пределами США ". В течение следующих пяти лет были добавлены еще три: в Кембриджском университете, Королевском университете Белфаста и Royal Aircraft Establishment в Фарнборо. Один из интеграторов этого доказательства концепции демонстрируется в разделе истории вычислительной техники Музея науки в Лондоне вместе с полной машиной Манчестера.
В Норвегии локально построенный Oslo Analyzer был закончен в 1938 году, основанный на тех же принципах, что и машина MIT. У этой машины было 12 интеграторов, и она была крупнейшим анализатором, построенным за четыре года.
В США дополнительные дифференциальные анализаторы были построены в Лаборатории баллистических исследований в Мэриленд и в подвале Электротехнической школы Мура Пенсильванского университета в начале 1940-х годов. Последний широко использовался при вычислении таблиц стрельбы артиллерии до изобретения ENIAC, который во многих отношениях был смоделирован на основе дифференциального анализатора. Также в начале 1940-х годов, с Сэмюэлем Х. Колдуэллом, одним из первых авторов в начале 1930-х годов, Буш попытался создать электрическую, а не механическую вариацию, но цифровой компьютер построил в другом месте было гораздо больше обещаний, и проект прекратился. В 1947 году Калифорнийский университет в Лос-Анджелесе установил дифференциальный анализатор, построенный для них General Electric за 125 000 долларов. К 1950 году к этой машине присоединились еще три. Дифференциальный анализатор UCLA появился в 1951 году в When Worlds Collide, где он назывался DA.
Ранний компьютерный плоттер, датируемый 1944 годом, снова решающий сложные уравнения через 70 лет. В Имперском университете Осаки (современный Университет Осаки ) около 1944 года, Был разработан (показан) полный дифференциальный анализатор для расчета движения объекта и решения других проблем с механическими компонентами, а затем для рисования графиков на бумаге с помощью ручки. Позже он был передан Токийскому научному университету и выставлен в школьном музее науки в районе Синдзюку. Восстановленный в 2014 году, это один из двух все еще работающих дифференциальных анализаторов, выпущенных до конца Второй мировой войны.
В Канаде дифференциальный анализатор был построен в Университете Торонто в 1948 году Беатрис Хелен Уорсли, но, похоже, от этого мало или вообще не использовалось.
Дифференциальный анализатор мог использоваться при разработке прыгающей бомбы, используемой для атаки Немецкие плотины гидроэлектростанций во время Второй мировой войны. Дифференциальные анализаторы также использовались в расчетах эрозии почвы органами речного контроля.
Дифференциальный анализатор в конечном итоге был признан устаревшим из-за электронных аналоговых компьютеров, а позже и цифровые компьютеры.
MOTAT Meccano в математической лаборатории Кембриджского университета, c. 1937. Человек справа - доктор Морис Уилкс, который отвечал за него в то время Модель дифференциального анализатора, построенная в Манчестерском университете в 1934 году Дугласом Хартри и Артуром Портером, широко использовала Meccano части: это означало, что машина была менее дорогостоящей в изготовлении, и она оказалась «достаточно точной для решения многих научных проблем». Аналогичная машина, построенная Дж. Б. Браттом в Кембриджском университете в 1935 году, сейчас находится в коллекции Музея транспорта и технологий (MOTAT) в Окленде, Новая Зеландия. В меморандуме, написанном для британского военного отдела исследований вооружений в 1944 году, описывается, как эта машина была модифицирована во время Второй мировой войны для повышения надежности и расширенных возможностей, а также указывается, что ее применение в военное время включает исследования теплового потока, взрывов взрывных устройств и моделирование линии передачи.
В 1948 году эту машину купил профессор Гарри Уэйл из Окленда за 100 фунтов стерлингов, а затем отвез ее в Окленд для использования в Центре радиоисследований Сигрейва. 11>
По оценкам, «около 15 дифференциальных анализаторов модели Meccano были построены для серьезной работы ученых и исследователей по всему миру». В последнее время создание дифференциальных анализаторов из деталей Meccano стало популярным проектом среди серьезных любителей Meccano. Примером может служить дифференциальный анализатор, созданный в Университете Маршалла, который сейчас используется в образовательных целях, поскольку студент не только решает дифференциальное уравнение, но и становится «калькулятором», управляя машиной, и таким образом развивает лучшее понимание того, что такое дифференциальное уравнение.
 | Викискладе есть материалы, связанные с дифференциальными анализаторами. |
