차분 분석기

Differential analyser
이 기사는 아날로그 차분 분석기에 관한 것입니다.디지털 구현에 대해서는 디지털 차등 분석기를 참조하십시오.
조류 연구를 위한 볼 앤 디스크 인테그레이터.

미분 분석기는 휠 앤 디스크 메커니즘을 사용하여 적분을 통해 미분 방정식을 풀도록 설계된 기계식 아날로그 컴퓨터입니다.[1]이것은 운용에 [2]사용된 최초의 고도의 컴퓨팅 디바이스 중 하나였습니다.원래 기계는 추가할 수 없었지만, 리어 디퍼렌셜의 두 휠을 돌리면 구동축이 좌우 휠의 평균을 계산하는 것을 알 수 있었습니다.그러면 기어비가 1:2로 단순하면 2의 곱셈이 가능하므로 더하기(및 빼기)가 가능합니다.곱셈은 적분의 특별한 경우일 뿐입니다.[3]즉, 상수 함수를 적분하는 것입니다.

역사

Kay McNulty, Alyse Snyder 및 Sis Stump은 펜실베니아 주 필라델피아 펜실베니아 대학 무어 전기 공학부 지하에서 미분 분석기를 작동한다.
NACALewis 비행 추진 연구소의 미분 분석기, 1951년

적어도 1836년 프랑스 물리학자 가스파르-구스타브 코리올리가 [4]1차 미분 방정식을 통합하기 위한 기계 장치를 설계했을 때 평면계를 할인하는 기계 장치를 이용한 미분 방정식의 해법에 대한 연구가 시작되었다.

어떤 차수의 미분 방정식을 적분할 수 있는 장치에 대한 최초의 설명은 1822년 벨파스트에서 태어났지만 [5]10살 때부터 스코틀랜드에 살았던 제임스 톰슨에 의해 1876년에 출판되었습니다.Thomson은 자신의 장치를 "통합 기계"라고 불렀지만, 이것은 1876년 동생인 Lord Kelvin에 의해 두 가지 추가 설명이 추가 출판된 것과 함께 장치에 대한 그의 설명이며, 이는 차분 분석기의 [6]발명을 나타냅니다.

톰슨 개념의 가장 초기의 실용적인 사용 중 하나는 1872-3년에 켈빈이 만든 조수 예측 기계였다.켈빈 경의 조언에 따라, 톰슨의 통합 기계는 나중에 아서 폴론이 개발한 해군 포술용 화력 제어 시스템에 통합되었고,[7] 결과적으로 전기 구동식 기계식 아날로그 컴퓨터가 1912년에 완성되었습니다.이탈리아 수학자 에르네스토 파스칼은 또한 미분 방정식의 기계적 통합을 위한 적분문을 개발했고 1914년에 [8]세부 사항을 발표했다.

그러나, 최초의 널리 실용적인 범용 미분 분석기는 MIT, 1928-1931년에 6개의 기계 [9][10][11]적분자로 구성된 해롤드 로크 하젠과 바네바 부시에 의해 구축되었다.같은 해, 부시는 저널 기사에서 이 기계를 "지속적인 인테그라프"[12]라고 표현했다.1931년 그가 이 장치에 대한 추가 논문을 발표했을 때, 그는 그것을 "차분 분석기"[13]라고 불렀다.이 기사에서 부시는 "현재의 장치는 통합 장치의 상호 연결에 대한 기본 개념을 [Kelvin 경]과 동일한 개념으로 통합한다"고 말했다.하지만 세부적으로는 이전 모델과 거의 유사하지 않다고 말했다.그의 1970년 자서전에 따르면, 부시는 "첫 번째 미분 분석기가 [14]가동될 때까지 켈빈의 연구를 몰랐다." 클로드 섀넌은 1936년 부시의 [15]연구실에서 미분 분석기를 운영하기 위해 연구 보조로 고용되었다.

맨체스터 대학의 더글라스 하트리는 1934년 그의 학생인 아서 포터와 함께 그의 첫 "개념 증명" 모델을 만들었던 영국에 부시의 디자인을 가져왔다.그 결과, 대학은 1935년 3월에 메트로폴리탄-비커스에 의해 만들어진 4개의 기계 인테그레이터가 포함된 풀스케일 기계를 인수하였고, 하트리 교수에 따르면 "미국 밖에서 작동하는 최초의"[16] 기계였다.이후 5년 동안 케임브리지 대학, 퀸스 대학 벨파스트, 판버러 [17]왕립항공기 설립 등 3곳이 추가되었다.이 개념 증명의 인테그레이터 중 하나는 완전한 맨체스터 기계와 함께 런던 과학 박물관의 컴퓨팅 역사 섹션에 전시되어 있습니다.

노르웨이에서는 국지적으로 구축된 오슬로 분석기가 MIT 기계와 동일한 원리에 기초하여 1938년에 완성되었다.이 기계는 12개의 통합기를 가지고 있으며, 4년 [18]동안 만들어진 가장 큰 분석기입니다.

미국에서는 1940년대 [19]초 메릴랜드의 탄도 연구소와 펜실베니아 대학의 무어 전기 공학 대학 지하에 추가적인 미분 분석기가 구축되었다.후자는 ENIAC가 발명되기 전에 포탄 발사 테이블의 계산에 광범위하게 사용되었으며, 이는 여러 가지 방법으로 미분 [20]분석기를 모델로 했다.또한 1940년대 초, 1930년대 초의 초기 기여자 중 한 명인 사무엘 H. 콜드웰과 함께 부시는 기계적 변형이 아닌 전기적 변형을 시도했지만, 다른 곳에서 만들어진 디지털 컴퓨터는 훨씬 더 큰 가능성을 가지고 있었고 프로젝트는 [21]중단되었다.1947년, UCLA는 General Electric이 125,[22]000달러의 비용을 들여 그들을 위해 만든 차분 분석기를 설치했습니다.1950년까지 이 기계는 3개 [23]더 연결되었다.UCLA 차등 분석기는 1951년 '세계가 충돌할 때'에 등장했으며, 이 때 "DA"라고 불렸다.

1944년으로 거슬러 올라가는 초기 컴퓨터-플롯터, 70년 후에 [24]다시 복잡한 방정식을 풀었습니다.

1944년경 오사카제국대학(현 오사카대학)에서는 물체의 움직임 등을 계산하고 펜으로 종이에 그래프를 그리는 완전 차분 분석기를 개발(그림)했다.그 후 도쿄 이과대학으로 옮겨져 신주쿠구에 있는 이 학교 과학관에 전시되고 있다.2014년에 복원된 것은 [24]제2차 세계대전 종전 전에 생산된 두 대의 차동 분석기 중 하나였습니다.

캐나다에서는 1948년 토론토 대학에서 Beatrice Helen Worsley에 의해 차분 분석기가 구축되었지만 거의 또는 전혀 사용되지 [25]않은 것으로 보인다.

제2차 [26]세계대전 중 독일의 수력 발전 댐을 공격하는 데 사용된 바운싱 폭탄의 개발에 차동 분석기가 사용되었을 수 있다.하천 관리 [27]당국의 토양 침식 계산에도 미분 분석기가 사용되었다.

차동 분석기는 결국 전자 아날로그 컴퓨터와 나중에는 디지털 컴퓨터에 의해 쓸모 없게 되었다.

메카노 사용

케임브리지 대학 수학 연구소에서 사용 중인 MOTAT의 메카노 미분 분석기, 1937년 경.오른쪽에 있는 사람은 모리스 윌크스 박사입니다. 그는 당시 이 일을 담당했습니다.

1934년 더글라스 하트리(Douglas Hartree)와 아서 포터(Arthur Porter)가 맨체스터 대학에서 만든 모델 미분 분석기는 메카노 부품을 광범위하게 사용했다. 이는 기계를 만드는 데 비용이 덜 들었고 "많은 과학적 문제를 [28]해결할 수 있을 만큼 정확했다"는 것을 의미한다.J.B.가 만든 비슷한 기계입니다.1935년 케임브리지 대학의 Bratt는 현재 뉴질랜드 [28]오클랜드의 Motat(MOTAT) 컬렉션에 있다.1944년 영국군 무기연구부에 작성된 메모에는 이 기계가 제2차 세계대전 중 신뢰성과 성능 향상을 위해 어떻게 개조되었는지 기술되어 있으며, 열 흐름 연구, 폭발 폭발물 폭발,[29] 송전선 시뮬레이션 등을 포함한 전시 용도들이 명시되어 있다.

"약 15개의 메카노 모델 차분 분석기가 전 세계 과학자와 연구자들의 진지한 작업을 위해 구축되었습니다."[30]

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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참고 문헌

외부 링크

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