Translations

A WATSON TUDOMÁNYOS SZÁMÍTÁSI LABORATÓRIUM:

Tudományos Központ
Kutatás számológépekkel

Miss Eleanor Krawitz
Táblázó felügyelő
Watson Tudományos Számítástechnikai Laboratórium

Columbia Engineering negyedéves, 1949. november

Az utóbbi években nagy előrelépések történtek a tudományos kutatás minden területén, és ezen előrelépés egyik fő tényezője az automatikus számítási módszerek és berendezések széles körű használata. Manapság az ország egész területén a laboratóriumok automatikusan elvégzik a számításokat. Ezen számítástechnikai laboratóriumok fejlesztése különösen érdekli a Columbia hallgatóit, mivel a legkorábbiokat itt, az egyetemen alapították. A húszas évek végén jött létre a Columbia University Statisztikai Iroda oktatók és statisztikusok számára. Az 1934-ben létrehozott Csillagászati ​​Iroda, amelyet Dr. WJ Eckert irányított, és amelyet a Columbia University, az Amerikai Csillagászati ​​Társaság és a International Business Machines Corporation közösen működtet, non-profit szervezetként működött, ahol a világ minden tájáról csillagászok találkozhatnak. elvégezzék számításaikat. 1945-ben az IBM létrehozta a Pure Science Tanszéket, dr. Eckert-t kinevezte igazgatójává, és a Watson Tudományos Számítástechnikai Laboratóriumot alapította az egyetemi campuson.

A Watson laboratórium elsődleges célja a tudomány különféle ágazataiban végzett kutatás, különös tekintettel az alkalmazott matematikára és a numerikus számításra. A laboratórium szolgáltatásait ingyenesen kínálják minden olyan kutatónak vagy végzős hallgatónak, aki olyan kutatással foglalkozik, amely jelentős mértékben hozzájárul a tudomány terén elért haladáshoz, és e cél eléréséhez számológépeket használ. Évente két alkalmazott matematikai Watson laboratóriumi ösztöndíj jár azoknak a hallgatóknak, akiknek a tanulmánya vagy kutatása nagyszabású számításokkal jár. A munkatársak az érdeklődési területükön oktatási kurzusokat kínálnak az Egyetem különféle tanszékeinek égisze alatt. A végzős hallgatók számára tartott kurzusok tartalmazzák a gépek működését és használatát, valamint a numerikus módszereket; A tanfolyamokra való akadémiai jóváírást a szokásos módon az Egyetemen történő regisztrációval lehet megszerezni. A gépek üzemeltetésének speciális osztályait rendszeres időközönként adják professzionális embereknek, a világ minden tájáról látogató tudósoknak és a doktori fokozatban dolgozó végzős hallgatóknak. A Watson laboratórium kiegészítő funkciója a matematikai gépi módszerekkel és a matematikai táblázatokkal kapcsolatos műszaki információk terjesztése; ezekre a témákra kiterjedő átfogó könyvtár áll rendelkezésre.

A kutatás számos tudományterületen sikeresen befejeződött a laboratóriumban a személyzet tagjai és a látogató tudósok révén. Az alábbiakban bemutatjuk a befejezett vagy folyamatban lévő projektek részleges listáját:

• Csillagászat: bolygók és aszteroidák keringési pályáinak integrációja,
• Geofizika: a hanghullámok útvonalának nyomon követése víz alatt különböző mélységekre és irányokra,
• Optika: a sugárkövetés módszerét megtestesítő számítások,
• Kémia: aromás vegyületek kvantummechanikai rezonancia energiájának kiszámítása,
• Mérnöki munka: tavaszi és fogaskerék táblázatok készítése és a földrengés terhelésével kapcsolatos stressz számítások számítása,
• Gazdaságtan: a gazdasági modellek egyenleteiben szereplő bizonyos együtthatók becslése mátrixszorzás és inverzió felhasználásával,
• Fizika: a kalcium átmeneti valószínűségének kiszámítása,
• Crystallography: a Fourier-transzformáció értékelése az inzulin szerkezetére.

A laboratórium a digitális és az analóg típusú gépek széles skáláját karbantartja; a digitális gép lényegében számít, míg az analóg gép fizikai méréseket végez. Ezeket a számológépeket úgy tervezték, hogy a legmegfelelőbb módon oldják meg a problémákat, és összehasonlítsák a különböző megoldási módszereket a leghatékonyabb meghatározása érdekében.
A legtöbb gép olvassa és írja a lyukasztott kártya használatával, amely lehetővé teszi az adatok automatikus kezelését. A kártyák tehát bármilyen számológép sorozaton keresztül feldolgozhatók, és bármilyen kívánt műveleti sorozatot elvégezhetnek rajtuk. A lyukasztott kártya-technika elsődleges előnye, hogy sok hasonló művelet végrehajtható mennyiségileg. A kezdeti értékek lyukasztása után a gépi eljárás automatikus. A lyukasztásra a kártya nyolcvan oszlopának bármelyikében kerülhet sor. Az egyes oszlopokat tizenkét különálló helyzetre osztják, a 0 és 9 közötti egész számot, valamint két különleges lyukasztási helyzetet jelölve, amelyeket X-nek és Y-nek hívnak. Az X lyukasztót elsősorban egy speciális művelet vagy egy negatív szám kijelölésére használják. Az ábécé betűit két ütéssel rögzítik egy oszlopban, X, Y vagy 0 kombinációjával, az 1-9 egész számok bármelyikével (lásd az 1. ábrát).

1. ábra. Táblázatkártya, amely 12 lyukasztási pozíciót és a lyukak kombinációját mutatja a betűk jelölésére.

Az összes gépben a kártya olvasásának elve megegyezik. A lyukakat lyukasztják a kártyákba, és a lyukakon átmenő elektromos érintkezőkkel olvassák le. A szigetelőként működő kártya áthalad a drótkefe és a sárgaréz henger között (lásd 2. ábra).

A kártyába lyukasztott lyuk lehetõvé teszi a kefe és a henger érintkezését, ezáltal elkészítve az elektromos áramkört; az elektromos impulzust egy dugaszolható kezelőpanelen teszik elérhetővé, és az impulzus időzítését a kártya furatának helyzete határozza meg. A gép összes funkcióját ezen impulzusok iránya szabályozza a kezelőpanelen, és a panel rugalmasságának eredményeként számos művelet elvégezhető. A numerikus számítás során felmerült problémák nagy része hatékonyan kezelhető a szokásos IBM gépeken. E problémák megközelítésének első lépése az eredeti adatok lefordítása a számológépek nyelvére. Vagyis rögzíteni lyukasztott lyukak formájában a szabványos kártyákon. Ez a Key Punch funkció. A kívánt információt átírja a kártyára a gép gombjainak a megfelelő oszlopnak megfelelő megnyomásával. Ezeket a kártyákat manuálisan vagy automatikusan be lehet adni a kulcslyukasztóba. Az egyes oszlopok lyukasztásakor a kártya automatikusan továbblép a következő lyukasztási pontra. A numerikus ütéseknek tizennégy gomb van; mindegyik a tizenkét lyukasztó pozícióhoz, egy szóköz és a kártyakioldó gomb. Az ábécé ütések ezen felül írógép-billentyűzetet tartalmaznak, amely automatikusan lyukaszt két oszlopot. A Key Punch kódolása után a kártyák készen állnak a probléma megoldásához szükséges többi gépen való áthaladásra.

A Sorter segítségével a lyukasztott kártyákat bármilyen kívánt numerikus vagy ábécé sorrendben rendezheti, a rajtuk található információktól függően. A válogatandó kártyákat a garatból egy kefével adagolják, amely leolvassa a kiválasztott oszlopot, és mindegyik kártyát a rendelkezésre álló tizenhárom zsebbe sorolja be. A tizenkét lyukasztási pozícióhoz egy-egy zseb tartozik, az üres oszlopokhoz pedig egy. Az egymást követő rendezés során a kártyák bármilyen kívánt sorrendben vannak elrendezve. A percenként 450 kártya sebességgel működő gép számlálóval van felszerelve, amely rögzíti az áthaladó kártyák számát.

Az Alfanumberikus fordítót úgy tervezték, hogy a kártyán szereplő numerikus vagy ábécé információt kinyomtassa nyomtatott ábrákká a kártya tetején található két sor egyikén. Így a lyukasztott kártya könnyebben olvasható, és használható fájlkártyaként, valamint a gépekben.

A könyvelő gép egy nagy sebességű adagoló és nyomtató. Kiolvassa az adatokat a kártyáról, összeadja és kivonja számlálókba, és kinyomtatja egy papírlapra vonatkozó információkat a kártyákról vagy az összegeket a számlálókról. A gép ábécé vagy numerikus adatokat sorol fel nyolcvan kártya sebességgel percenként, vagy akár nyolcvan számjegyet halmoz fel percenként 150 kártyán.

A reprodukáló ütem az egyik kártyasorozatba lyukasztott adatokat egészben vagy részben átírja egy másik készletbe, vagy az adatokat egy mesterkártyáról másolja a részletes kártyák csoportjára. A bélyegzőnek van egy összehasonlító egysége, amely összehasonlítja a két adatkészletet, és jelez minden esetleges nézeteltérést a kettő között. A gépet úgy lehet adaptálni, hogy összegző ütésként használja, hogy új kártyára rögzítse a számviteli gépen felhalmozott összegeket.

A Collator a Sorter néhány funkcióját hatékonyabban hajtja végre. Két kártyasort tölt össze, kiválaszt egy adott kártyát a négy kiválasztási zseb bármelyikéből, két kártyasorozatot illeszt egy ellenőrző szám szerint, és ellenőrzi a kártyasorozat sorrendjét. A gép nagyon rugalmas, és lehetővé teszi a kártyák kezelését egy bonyolult mintázat szerint, amely magában foglalja két ellenőrző szám összehasonlítását. A kártyák percenként 240 és 480 sebességgel haladhatnak át a szűrőn.

Az elektronikus számológép egy nagy sebességű gép, amely elektronikus áramköröket használ az összes alapvető művelet végrehajtásához. Összeadja, kivonja, megszorozza és elosztja a kártyába adagolt számokat, és lyukasztja a válaszokat ugyanazon a kártyán vagy egy későbbi kártyán. Ezeket a műveleteket ismételten és bármilyen sorrendben, másodperc töredékével elvégzi. A Számológép ütés beolvassa a kártyán áttűrt tényezőket, és elvégzi az összesítés, kivonás, szorzás és osztás minden kívánt sorrendben. Különböző eredményeket lehet lyukasztani minden típusú számításhoz, vagy az eredményeket tárolhatják és felhasználhatják tényezőként a következő számításokhoz. Ez a gép kiszámította a tizenegy számjegyű funkció nyolcadik rendszerszintbeli különbségeit és számos bonyolult egyenletet, amelyek nagy számú műveletet tartalmaznak.

A fent ismertetett standard gépek mellett a laboratóriumban számos speciálisan tervezett számológép található, amelyek reléhálózatok és elektronikus áramkörök segítségével működnek. Az alábbiakban bemutatjuk ezeket a speciális gépeket.

A relé kalkulátor elvégzi az összes alapvető aritmetikai műveletet, ideértve a négyzetgyökerek meghatározását is egy bonyolult relék hálózaton keresztül. Ennek a számológépnek a rendkívüli rugalmassága annak köszönhető, hogy nagy belső memóriája, a számítások végrehajtásának sebessége, képessége egyidejűleg négy kártya olvasására és egy ötödik lyukasztására, valamint képessége egy kiterjedt és változatos program alatt történő működésre. A gép összegyűjtő áramkörrel van felszerelve, hogy megkönnyítse az asztali keresési műveleteket. Nagyon sok bonyolult probléma megoldódott a relékkalkulátoron, ideértve a harmonikus sorok szorzását, a mátrixok szorzását és a hatodik rendű differenciálegyenleteket.

A kártyával működtetett szekvencia kalkulátor egy számviteli gépről áll, amely leolvassa, összeadja, kivonja és tárolja az adatokat, egy összefoglaló lyukasztóból, amely átírja a végső értékeket, egy relédobozból a műveletek rugalmasabb ellenőrzése érdekében, valamint egy egységből, amely végrehajtja szorzás és osztás. A többi számológép működését általában a vezérlőpanel vezetékein keresztül programozzák, miközben ennek a gépnek alapvetően egy alapvető vezérlőpanele van felállítva, és a kártya kódolt ütései szabályozzák. Ez a számológép bebizonyította, hogy különösen alkalmas az aszteroidák pályájának kiszámítására.

A Lineáris egyenletmegoldó egy elektromos eszköz az egyidejű lineáris egyenletek megoldásához, akár a tizenkettedik rendbe is beleszámítva. Miután az egyenletek együtthatóit meghatározták a tárcsákon, kapcsolókon vagy lyukasztott kártyákon, a különféle változókat addig kell beállítani, amíg megoldást nem kapnak. A megoldási módszer nagyon gyors konvergenciát biztosít. Ezt a gépet a laboratóriumban Robert M. Walker úr, a munkatársak tagja és Francis J. Murray professzor készítette az egyetem matematikai tanszékén.

A kártyavezérelt mérő- és rögzítőgépet elsősorban csillagászati ​​fényképek mérésére tervezték, bár bármilyen területen könnyen alkalmazható. Az ég olyan részének fényképészeti lemezt, amely magában foglalja a kérdéses csillagot, egy lyukasztott kártyával együtt vezetjük be a gépbe, amely jelzi a csillag hozzávetőleges koordinátáit. Ezután a gép automatikusan leolvassa a lyukasztott kártyát, megkeresi a csillagot a fotólemezen ezekből a hozzávetőleges koordinátákból, pontosan megméri a helyzetét, és rögzíti ezt a mérést egy kártyára. A lyukasztott kártya rekord ezután elérhető matematikai kezelésre.

A Csillagászati ​​Iroda 1934-es megalakulása óta az iparban és a kormányzatban számos más lyukasztó-laboratóriumot hoztak létre. A háború éveiben működő laboratóriumok kritikus szerepet játszottak nemzetvédelmi programunkban. Ebben a csoportban voltak a Ballistic Research Laboratories at Aberdeen, Maryland és Dahlgren, Virginia. Ugyanebben a kategóriában volt az Egyesült Államok Tengerészeti Obszervatóriuma, amely csillagászati ​​táblákat készített a légi és tengeri navigációhoz, a csillagászathoz és a földméréshez. Az iparban a számítástechnikai laboratóriumok kiemelkedő szerepet játszanak mind a tiszta, mind az alkalmazott tudományos kutatásban. Lyukasztott kártya technikákat alkalmaztak például a repülőgépek szerkezetének feszültség- és feszültség-elemzésével, valamint a nagy gépek rezgésvizsgálatával kapcsolatos problémák megoldására.

A lyukasztó-kártya berendezések ipari problémákban való alkalmazásának szemléltetése merül fel a hajók tervezése és építése során, amikor meg kell határozni a felület nagyszámú pontjának pontos helyét. A tervező ezt úgy érheti el, hogy megvizsgálja a hajótest különböző keresztmetszeteit, és ezen szakaszok körvonalait ábrázolja, például ötödik fokú polinommal (lásd a 3. ábrát).

Az egyenletben szereplő a0,…, a5 állandók értékei az egyes metszetektől függően változnak, a felület hosszirányú görbülete miatt. Ezért, ha az edényt 200 keresztmetszetre osztják, és a hajótest mindkét oldalán 100 pontot kell meghatározni minden keresztmetszetre, a polinomot 20 000-szer kell értékelni. A lyukasztott kártya használatával a probléma megoldása során egy rendkívül nehézkes feladat olyan feladattá alakul, amelyet a gép automatikusan kiszámít az eredeti tervezés befejezése után.

3. ábra: Az edény keresztmetszete

Miss Eleanor Krawitz, aki elkülöníti, hogy ő az első női szerző, aki hozzájárul a COLUMBIA ENGINEERING QUARTERLY-hoz, nagyon sok más figyelemreméltó eredménnyel büszkélkedhet. 1943-ban a Brooklyn Samuel I. Tilden Középiskolában végzett, ahol az Arista tudományos tiszteletbeli társaság tagja volt. A Brooklyn Főiskolán Pi Mu Epsilon, a matematika tiszteletbeli tiszteletbeli kincstárnoka volt, amíg meg nem kapta a B.A. Ezt követően helyettes tanárként dolgozott a Midwood Gimnáziumban és az Alma Mater-ban, a Tilden High-ben, de rövidesen félretette középiskolai tanári karrierjét, hogy diplomáját a matematika szakon szerezte Columbia-ban.
Ma Krawitz tabulátorvezetõként dolgozik a Columbia Egyetem Thomas J. Watson számítástechnikai laboratóriumában. Nemcsak a Gépiskola csillagászati ​​óráit oktatja a számítógépek üzemeltetéséről, hanem a fizika, a matematika és a csillagászat problémáinak kiszámítására szolgáló eljárások felállításával is foglalkozik.

Eleanor Krawitz Kolchin 2019. január 25-én, pénteken, 92 éves korában elhunyt a floridai Boca Ratonban. Örült a figyelemnek, amelyet késő életében kapott e cikk 2003-as internetes közzététele és annak sok nyelvre történő fordítása miatt. Utolsó szavai (2018 októberében): "Szinte minden itt nem működik. Oooooo".

Hozzájárult: Eleanor Krawitz Kolchin, 2003. november.
Beolvasott és HTML formátumba konvertált: november 22, szo 17:06:54 2003
Átalakítva HTML5-re: 2019. febr. 23, szombat, 08:52:56

Továbbiak a szerzőtől:

• Krawitz, Eleanor, "Lyukasztott kártya matematikai táblázatok a szabványos IBM készülékeken", folyóiratok, ipari számítási szeminárium, IBM, New York (1950. szeptember), 52-56.
• Krawitz, Eleanor, "Mátrix vektorszorzóval az IBM Type 602-A kiszámító lyukasztón", Proceedings, Industrial Computation Seminar, IBM, New York (1950. szeptember), 66-70.
• Green, Louis C., Nancy E. Weber és Eleanor Krawitz: "A kiszámított és megfigyelt energiák felhasználása az oszcillátor erősségeinek kiszámításakor és az f-Sum szabály" Astrophysical Journal, Vol.113 No.3 (1951. május), pp.690-696.
• Green, Louis C., Marjorie M. Mulder, Paul C. Milner, Margaret N. Lewis, John W. Woll, Jr., Eleanor K. Kolchin és David Mace: "A Hylleraasok három paraméteres hullámfunkciójának elemzése a He i Ground State a központi mezőhullám-funkciók szempontjából", Physical Review 96, 319., 1954. október 15.
• Green, Louis C., Satoshi Matsushima, Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin, Majorie M. Kohler, Yenking Wang, Barbara B. Baldwin és Robert J. Wisner: "A megnövekedett rugalmasság energiájának hatása a Hylleraas elválasztható faktorában" - Atomhullám-funkciók H – O – VII-ig ", 112. számú fizikai áttekintés, 1187, 1958. november 15.
• Green, Louis C .; Matsushima, Satoshi; Kolchin, Eleanor K., "A hidrogén folyamatos hullámfunkcióinak táblázata", Astrophysical Journal Supplement, vol. 3., 1958. november, 459. o.
• Green, Louis C., Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin és munkatársai: He = f (r1) f (r2) g (r12) alak földi állapotbeli hullámfunkciója, Journal of Chemical Physics 30 1061 (1959).
• Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, Norma C. Johnson, "Hullámfunkciók a semleges hélium izgatott állapotaihoz", Physical Review 139 (2A): 363-378, 1965. július.
• Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, "Egyensűrűségű felületek szinkronan forgó szoros bináris fájlokban, amelyek ν = 3 polipropikus modellre épülnek", Asztrofizika és Űrtudomány, 2. kiadás, 1973. április, 285-288.

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