WATSON-VETENSKAPLIGA BERÄKNINGAR LABORATORIUM:

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

 

Ett Centrum för Vetenskaplig
Forskning med Hjälp av räknemaskiner

Miss Eleanor Krawitz
Tabulering Handledare.
Watson Scientific Computing Laboratorium

Columbia Engineering Kvartalsvis, November 1949

DNDER senaste åren har stora framsteg har gjorts inom alla områden av vetenskaplig forskning, och en viktig faktor i denna utveckling har varit den omfattande användningen av automatisk databehandling metoder och utrustning. Idag beräkningar utförs automatiskt i laboratorier i hela landet. Utvecklingen av dessa datorer laboratorier som är av särskilt intresse för Columbia studenter sedan den tidigaste kära etablerades här på Universitetet. Columbia University Statistiska Byrå grundades i slutet av tjugotalet till användning av lärare och statistiker. Den Astronomiska Bureau, skapad 1934, regisserad av Dr. W. J. Eckert, och drivs gemensamt av Columbia University, American Astronomical Society, och International Business Machines Corporation, fungerade som en icke-vinstdrivande organisation där astronomer från hela världen kan komma för att få sina beräkningar. 1945 IBM skapat en Avdelning av Ren Vetenskap, som utsågs Dr. Eckert som dess chef, och grundade Watson-Vetenskapliga Beräkningar Laboratorium på Universitetet.

Det primära syftet med Watson Laboratorium för forskning inom olika grenar av vetenskapen, särskilt sådana som rör tillämpad matematik och numeriska beräkningar. Tjänster av laboratoriet erbjuds meningslöst att varje forskare eller doktorand bedriver forskning som ger ett betydande bidrag till framsteg inom vetenskap, och som använder räknemaskiner för att uppnå detta syfte. Varje år två Watson Laboratorium stipendier i tillämpad matematik utdelas till studerande vars studier eller forskning handlar om att storskaliga beräkningar. Medlemmar av personalen erbjuder kurser inom sitt intresse under överinseende av olika avdelningar vid Universitetet. Kurser för doktorander inkluderar drift och användning av maskiner, och numeriska metoder; akademiska poäng för de kurser som kan erhållas genom att registrera dig med Universitetet på vanligt sätt. Särskilda klasser i drift av maskiner ges med jämna mellanrum för att professionella människor, besökande forskare från hela världen, och doktorander som arbetar för sina Doktorsexamina. En ytterligare funktion för Watson-Laboratoriet är spridning av teknisk information om matematiska maskinen metoder och matematiska tabeller, ett omfattande bibliotek som täcker dessa motiv är tillgängliga.

Forskning har slutförts framgångsrikt inom många områden av forskning i laboratorium av medlemmar av personalen och besökande forskare. Följande är en ofullständig lista över projekt som avslutats eller pågår:

  1. Astronomi: integration av banor av planeter och asteroider,
  2. Geofysik: spårning av vägar av ljudvågor under vattnet för olika djup och i olika riktningar
  3. Optik: beräkningar innefattande metod för ray tracing,
  4. Kemi: beräkning av kvant-mekanisk resonans energi av aromatiska föreningar,
  5. Konstruktion: byggnad av Våren och Redskap och tabeller för design och stress beräkningar i samband med jordbävningen belastning,
  6. Nationalekonomi: uppskattningar av vissa koefficienter i ekvationer av ekonomiska modeller, använda matris-multiplikation och inversion,
  7. Fysik: beräkningar av kalcium övergångsbestämmelser sannolikheter,
  8. Kristallografi: utvärdering av en fouriertransform för strukturen av insulin.

Laboratoriet upprätthåller ett brett utbud av både digital och analog typ maskiner, den digitala maskinen är en som i huvudsak räknas, medan den analoga maskinen som gör fysiskt avstånd. Dessa räknare är utformade för att lösa problem på mest ändamålsenligt sätt och för att jämföra olika metoder för lösning för att bestämma det mest effektiva.

De flesta av maskinerna läsa och skriva genom användning av de stansade kort som tillhandahåller en metod för att hantera data automatiskt. Korten kan således behandlas genom någon serie av miniräknare och har önskad sekvens av operationer som utförs på dem. Den främsta fördelen med stansade kort med tekniken är att ett stort antal liknande operationer kan utföras i mängden. Efter stansning ursprungliga värdena på korten, maskinen förfarande är automatisk. Stansning kan ta plats i någon av åttio kolumnerna på kortet. Varje kolumn är indelad i tolv olika positioner, som representerar heltal mellan 0 och 9 samt två särskilda stansning positioner som anges som X och Y. X punch används främst för att beteckna en särskild verksamhet eller ett negativt tal. Bokstäver i alfabetet som är inspelade med två slag i en kolumn, en kombination av en X -, Y -, eller 0, med någon av heltalen från 1 till 9 (se fig. 1).


Figur 1. Tabulering Kortet visar 12 stansning positioner och kombinationer av slag för den anger bokstäver.

I alla maskiner principen om att läsa kortet är den samma. Hålen kan stansas in korten och läsa med hjälp av elektriska kontakter genom hålen. Kortet fungerar som en isolator, passerar mellan en stålborste och mässing roller (se fig. 2).

 

Ett hål stansade i kortet tillåter pensel och roller för att få kontakt, vilket innebär att en elektrisk krets; den elektriska impuls som görs tillgänglig på en pluggbar kontrollpanelen, och tidpunkten för impuls bestäms av placeringen av hål i kortet. Alla funktioner på maskinen styrs med ledning av dessa impulser på kontrollpanelen, och som ett resultat av flexibilitet i denna panel, ett stort antal operationer kan utföras. En stor andel av de problem som uppstått i numerisk beräkning kan hanteras effektivt på standard IBM-maskiner. Det första steget i strategin att dessa problem är att översätta de ursprungliga uppgifterna till det språket av de räknare. Det är, för att spela in den i form av stansade hål på vanliga kort. Detta är den funktion Nyckeln till Hålslag. Den önskade informationen är transkriberade på kortet genom att trycka på knapparna på maskinen i linje med lämplig kolumn. Dessa kort kan matas in i den Centrala Punch antingen manuellt eller automatiskt. Eftersom varje kolumn är stansade, kort framsteg automatiskt till nästa stansning pbsition. Den numeriska slag har fjorton nycklar; en för varje av de tolv stansning positioner, ett mellanslag, och en kort eject-knappen. Den alfabetiska slag har dessutom en skrivmaskin tangentbord som automatiskt slår två hål per kolumn. Har kodats av de Viktigaste Punch, korten är sedan redo för passage genom någon av de andra maskinerna som krävs för lösningen av problemet.

 

Sorter används för att ordna stansade kort i valfri numerisk eller alfabetisk ordning beroende på information om dem. De kort som ska sorteras matas från en behållare till en enda pensel, som läser den valda kolumnen och sorterar varje kort i rätt en av de tretton som finns fickor. Det finns en ficka för varje av de tolv stansning positioner och en för tomma kolumner. Av efterföljande sortering korten är ordnade i önskad ordning. Den maskin, som är verksam i en hastighet av 450 kort per minut, är utrustad med en räknare för att spela in antalet kort som passerar genom.

Den Alfabetiska Tolk är utformade för att översätta numerisk eller alfabetisk information i kortet i tryckta siffror på endera av två linjer på toppen av kortet. Därmed stansade kort är lättare att läsa, och kan användas som en fil kort samt i maskiner.

Den Redovisning Maskin är en hög hastighet för att lägga till och skriva maskin. Den läser data från ett kort, lägger till och drar ifrån dem till räknare, och skrivs ut på ett ark papper information från korten eller summor från mätarna. Maskinen listor alfabetisk eller numerisk data i en hastighet av åttio-kort i en minut eller ackumuleras så många som åttio siffror uppgår till 150 kort som en minut.

Ljudåtergivning Punch transcribes alla eller någon del av den data som slog till på en uppsättning kort på en annan uppsättning, eller kopierar data från en master-kort på en grupp av detalj-kort. Punsch har en jämförelse mellan enhet som jämför två uppsättningar av data och anger en tvist mellan de två. Maskinen kan anpassas för att användas som en Sammanfattning Punch för att spela in på ett nytt kort belopp som ackumulerats i den Redovisning Maskin.

Collator utför några av de funktioner som Sorterare på ett mer effektivt sätt. Det filer två uppsättningarna av kort tillsammans, väljer vissa kort i någon av fyra val fickor, träffar två uppsättningarna av kort enligt ett kontrollnummer och kontroller sekvensen i en uppsättning kort. Maskinen är mycket flexibel och tillåter hantering av kort enligt ett komplicerat mönster där en jämförelse av två kontroll nummer. Kort kan passera genom Collator med en hastighet av 240 till 480 en minut.

för Elektronisk Beräkning av Punsch är en high-speed maskin som använder sig av elektroniska kretsar för att utföra alla grundläggande funktioner. Det adderar, subtraherar, multiplicerar och dividerar det nummer som matas in den på ett kort, och stansar svar på samma kort eller senare. Den utför dessa operationer upprepade gånger och i valfri ordning i en bråkdel av en sekund. Beräkning Punch läser faktorer stansade på ett kort, och utför addition, subtraktion multiplikation och divisioner, i vilken ordning som önskas. Separata resultat kan stansas för varje typ av beräkning, eller resultat kan lagras och användas som en faktor för följande beräkningar. Denna maskin har beräknats åttonde för skillnader av en elva-siffriga funktion och många komplicerade ekvationer som omfattar ett stort antal verksamheter.

Förutom de vanliga maskinerna som beskrivs ovan, finns det på laboratoriet ett antal särskilt anpassade räknare som fungerar med hjälp av relä nätverk och elektroniska kretsar. Nedan är en kort beskrivning av dessa speciella maskiner.

Relä-Kalkylator utför alla grundläggande aritmetiska operationer, inklusive bestämning av kvadratrötter genom en komplicerad relay. Den extrema flexibiliteten av den här kalkylatorn är på grund av dess stora interna minne, snabbhet i att utföra beräkningar, dess förmåga att samtidigt läsa fyra korten och slå på en femte plats, och dess kapacitet för att driva under ett omfattande och varierat program. Maskinen är utrustad med en sammanställning av krets för att underlätta table look-up verksamhet. Många komplicerade problem har lösts på ett Relä-Kalkylator inklusive multiplikation av harmoniska serien, multiplikation av matriser, och sjätte ordningens differentialekvationer.

Den Kort-som Drivs Sekvens Kalkylator består av en Redovisning Maskin som läser, lägger till, drar ifrån, och lagrar data, en Sammanfattning Punch som stansar de slutliga värdena, en relä-box för att ge utrymme för flexibilitet med kontroll av verksamheten, och som en enhet som utför multiplikation och division. Verksamheten i andra räknare är oftast programmeras via ledningar på kontrollpanelen, medan denna maskin har i huvudsak en grundläggande kontrollpanelen ställa upp och styrs av kodade slag i kortet. Denna räknare har visat sig vara särskilt skickliga på datorer banor av asteroider.

Den Linjära Ekvationslösaren är en elektrisk apparat för lösning av samtidig linjära ekvationer till och med den tolfte i ordningen. När koefficienterna för de ekvationer som har ställts in på ringer, växlar, eller stansade kort, de olika variablerna justeras fram till en lösning erhålls. Metoden för lösning är en som ger mycket snabb konvergens. Den här maskinen byggdes i laboratorium av Robert M. Walker, en medlem av vår personal, och Professor Francis J. Murray av Universitetets matematik institutionen.

Den Kort-Kontrollerad Mätning och Registrering av Maskin är främst avsedd för mätning av astronomiska fotografier, även om det kan vara lätt tillämpas på bilder i alla fält. En fotografisk plåt i en del av himlen som omfattar stjärnan i fråga införs i maskinen tillsammans med en stansade kort som visar de ungefärliga koordinaterna för stjärnan. Maskinen sedan läser automatiskt stansade kort, lokaliserar den stjärna på den fotografiska plåten från dessa ungefärliga koordinater, exakt mäter sin position, och registrerar denna mätning på ett kort. Stansade kort med posten är tillgänglig för matematisk behandling.

Sedan starten av Astronomiska Bureau 1934, flera värdering av andra stansade kort laboratorier har varit etablerade i hela industrin och regeringen. Dessa laboratorier i drift under kriget år spelat en viktig del i vårt nationella försvar program. I denna grupp var den Ballistiska forskningslaboratorier på Aberdeen, Maryland och Dahlgren, Virginia. I samma kategori var U.S. Naval Observatory, som förberedde astronomiska tabeller för användning i luft och över hav navigation, astronomi och lantmäteri. I industrin, design och laboratorier har fått en framträdande roll i både ren och tillämpad forskning. Stansade kort tekniker har varit anställd, till exempel, i lösning av problem med stress och påfrestningar analys av flygplanskroppar och vibrationsanalys av stora maskiner.

En illustration av tillämpningen av punch kort utrustning i problem av industrin uppstår i design och konstruktion av fartyg, där det är nödvändigt att ange den exakta placeringen av ett stort antal punkter på ytan. Designern kan åstadkomma detta genom att beakta olika tvärsnitt genom skrovet och representerar konturerna av var och en av dessa sektioner genom ett polynom av, säg, den femte graden (se fig. 3).

Figur 3. Tvärsnitt Genom Fartyget

De värden på konstanterna, en0, ..., en5, i ekvationen kommer att variera med varje avsnitt tas, på grund av den krökning av ytan i längsgående riktning. Därför, om fartyget är indelat i 200 tvärsnitt, och det är nödvändigt att fastställa 100 poäng på varje sida av skrovet för varje tvärsnitt, polynom skulle behöva utvärderas 20.000 gånger. Användning av stansade kort utrustning i lösningen av detta problem innebär en mycket betungande jobb till ett som är automatiskt beräknade av maskinen efter att den ursprungliga planeringen är klar.

Miss Eleanor Krawitz, som har skillnaden av att vara den första feminina författare att bidra till COLUMBIA ENGINEERING KVARTALSVIS, kan skryta med ett bra många andra anmärkningsvärda prestationer. Hon var graderad i 1943 från Brooklyn ‘ s Samuel I. Tilden High School, där hon hade varit medlem av den skolastiska hedersdoktor samhället “Arista.” Vid Brooklyn College hon var Kassör i Pi Mu Epsilon, hedersdoktor i Matematik samhället, tills hon fick en B. A. i Matematik i 1947. Hon arbetade då som lärarvikarie i Midwood gymnasiet och i sin Alma Mater, Tilden Hög, men strax avsätta sin high school undervisning karriär för att ta henne M. A. i Matematik vid Columbia.

Idag Missar Krawitz är Tabulering Handledare i I. B. M. Thomas J. Watson Design Laboratory vid Columbia University. Hon är inte bara instruera Astronomi klasser i forskarskolan på drift av datorer, men hon är också engagerad i att ta fram rutiner för beräkning av problem inom fysik, matematik och astronomi.


Bidragit genom att: Eleanor Krawitz Kolchin, November 2003.
Skannade och konverteras till HTML-kod: Sat Nov 22 17:06:54 2003

Också av författaren:

  • Krawitz, Eleanor, “Stansade Kort Matematiska Tabeller på Standard IBM-Utrustning”, Förfaranden, Industriell Beräkning Seminarium, IBM, New York (Sep 1950), s. 52-56.
  • Krawitz, Eleanor, “Matris av Vektor-Multiplikation på IBM Typ 602-En Beräkning av Punch”, Förfaranden, Industriell Beräkning Seminarium, IBM, New York (Sep 1950), s. 66.70
  • Grön, Louis C., Nancy E. Weber, och Eleanor Krawitz, “Användning av Beräknade och Observerade Energi vid Beräkning av Oscillator Styrkor och f-Summan Regeln” Astrophysical Journal, Vol.113 Nr 3 (Maj 1951), s. 690-696.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *