Primele computere au fost mașini mecanice construite cu angrenaje și pârghii.
Piese sau componente ale acestora ar putea fi mutate și conectate într-un mod care simulează relația dintre diferite variabile într-o ecuație matematică. Prin mișcarea unui angrenaj sau prin tragerea unei pârghii, aceste variabile ar putea fi modificate, iar rezultatele unor astfel de acțiuni ar putea fi văzute într-un alt set de angrenaje, ale cărui noi poziții au dat răspunsul că operatorul căuta.
În 1936, inginerul rus Vladimir Lukyanov a construit un computer mecanic care folosea apa în loc de angrenaje și pârghii pentru calcule.
Lukyanov a fost unul dintre inginerii care au lucrat la construcția căilor ferate Troitsk-Orsk și Kartaly-Magnitnaya la sfârșitul anilor 1920. Pentru a asigura calitatea și durabilitatea structurilor de beton armat, inginerii au turnat beton doar vara.
În ciuda acestui fapt, fisurile au apărut încă în beton, când temperaturile au scăzut sub îngheț în timpul iernii. Lukyanov a sugerat că acest lucru poate fi evitat dacă se realizează o analiză amănunțită a schimbării de temperatură a masei de beton în funcție de compoziția betonului, de cimentul utilizat, de tehnologia de lucru și de condițiile externe.
Lukyanov a început să studieze regimul de temperatură în zidărie din beton, dar metodele de calcul existente nu au putut oferi o soluție rapidă și precisă la ecuațiile diferențiale complexe legate de regimul de temperatură.
În căutarea unei noi abordări pentru soluționarea problemei, Lukyanov a descoperit că fluxul de apă este în multe privințe similar în legile sale cu distribuția căldurii. El a ajuns la concluzia că prin construirea unui computer în care componenta principală este apa, va fi posibil să recreezi un proces termic invizibil.
Video promotional:
În 1936, Lukyanov a construit primul model al „integratorului său de apă” la Institutul Căilor Ferate și Construcțiilor (acum Institutul Central de Cercetare Științifică a Construcțiilor Transporturilor, sau TsNIIS). La vremea respectivă, era singurul computer care putea rezolva ecuații diferențiale parțiale.
Integratorul de apă al lui Lukyanov arăta impresionant. Avea dimensiunea unui dulap și consta din mai multe conducte și pompe interconectate. Nivelul apei din diferitele camere era stocat numere, iar debitele dintre ele erau operații matematice. Rezultatul a fost afișat sub forma unei diagrame.
Primele modele de integrare a apei au fost confecționate din fier pentru acoperiș, tablă și conducte de sticlă și au fost utilizate doar pentru calcule în domeniul tehnologiei de încălzire. Modelele îmbunătățite au reușit să rezolve probleme mai complexe, ceea ce și-a extins semnificativ aplicarea.
În anii 1950, a fost construit un integrator, părți din acestea putând fi îndepărtate și combinate în moduri diferite, în funcție de natura și complexitatea problemei rezolvate. Utilizarea unui integrator de apă a devenit atât de răspândită încât mașina a început să fie produsă în masă pentru utilizare în laboratoare și instituții de învățământ din întreaga Uniune Sovietică. A fost utilizat pe scară largă în rezolvarea problemelor de construcție în nisipurile din Asia Centrală și permafrost, pentru studierea regimului de temperatură al gheții antarctice, în rachetă ș.a.
Integratorul de apă Lukyanov, ciudat, a rămas relevant mult timp, chiar și după inventarea calculatoarelor electronice. Abia în anii 1980, odată cu dezvoltarea calculatoarelor digitale mici și de mare viteză, capabilitățile unui integrator de apă au început să pară învechite.
În prezent, există doar doi integratori de apă Lukyanov; acestea sunt păstrate în Muzeul Politehnic din Moscova.
