История вычислительных машин: Современные аналоговые компьютеры
Перед Второй мировой войной аналоговые механические и электрические компьютеры считались новейшими. Аналоговые компьютеры используют сходство между математикой микроскопических свойств — положения и движения колес или потенциала и электрического тока — и математикой других физических явлений, например, баллистических траекторий, инерции, резонанса, передачи энергии, импульса. Они моделируют физические явления, используя электрические напряжения и электрические токи в качестве аналоговых величин.
По сути, эти аналоговые системы работают путем создания соответствующих электрических цепей других систем, что позволяет пользователям прогнозировать поведение этих интересующих систем, наблюдая за их аналоговыми аналогами. Наиболее полезной из этих аналогий было то, как микроскопическое поведение может быть представлено дифференциальными и интегральными уравнениями и, таким образом, может быть использовано для решения этих уравнений. Примером такой машины, в которой вода использовалась в качестве аналогового количества, был водяной интегратор, построенный в 1928 году. Электрический пример — автомобиль Mallock, построенный в 1941 году.
Планиметр — это устройство, которое вычисляет интегралы, используя расстояние в качестве аналоговой величины. До 80-х годов прошлого века в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха воздух использовался как аналоговая величина и как элемент управления. В отличие от современных цифровых компьютеров, аналоговые компьютеры не очень гибкие, и их необходимо переконфигурировать (перепрограммировать) вручную, чтобы переместить их от одной проблемы к другой. Аналоговые компьютеры имели то преимущество, что их можно было использовать для решения сложных проблем с использованием поведенческих аналогий, по сравнению с первыми цифровыми компьютерами, в то время как первые попытки создания цифровых компьютеров были очень ограниченными.
Поскольку в то время компьютеры были редкостью, решения часто были жестко запрограммированы в бумажных формах, таких как номограммы, которые могли дать аналогичные решения этих проблем, таких как распределение давления и температуры в системе отопления. Некоторые из наиболее широко используемых аналоговых компьютеров содержали устройства наведения, такие как система наведения бомбардировщика Норден и системы управления стрельбой. Некоторые из них продолжали использоваться в течение десятилетий после Второй мировой войны. Компьютер управления стрельбой Mark I использовался ВМС США на нескольких кораблях от эсминцев до линкоров. Другие аналоговые компьютеры включали Heathkit EC-1 и гидравлический компьютер MONIAC, используемый для моделирования эконометрических потоков.
Наука аналоговых компьютеров достигла своего пика с дифференциального анализатора, изобретенный в 1876 году Джеймсом Томсоном и построенный HW Немане и Ванневар Бушем в MIT в 1927 году только было изготовлено несколько таких устройств; самый сильный из них был построен в Школе электротехники Мура при Пенсильванском университете, где позже был построен ENIAC. Цифровые электронные компьютеры, такие как ENIAC, были концом большинства аналоговых вычислительных машин, хотя некоторые гибридные аналоговые компьютеры, управляемые цифровой электроникой, продолжали использоваться в специализированных приложениях на протяжении 1950-х и 1960-х годов.
