THE WATSON ILMIAH COMPUTING LABORATORIUM:

Sebuah Pusat Ilmiah 
Penelitian Menggunakan Menghitung Mesin

Nona Eleanor Krawitz 
Tabulating Pengawas
Laboratorium Watson Scientific Computing

Columbia Rekayasa Quarterly, November 1949

During tahun terakhir langkah besar telah dilakukan di semua bidang penelitian ilmiah, dan faktor utama dalam kemajuan ini telah ekstensif menggunakan metode komputasi otomatis dan peralatan. Perhitungan saat ini dilakukan secara otomatis di laboratorium di seluruh negeri. Pengembangan laboratorium komputasi ini adalah minat khusus untuk siswa Columbia karena orang-orang yang paling awal didirikan di sini di Universitas. Biro statistik Columbia University didirikan pada akhir dua puluhan untuk penggunaan pendidik dan ahli statistik. Astronomi Biro, dibuat pada tahun 1934, disutradarai oleh Dr. WJ Eckert, dan dioperasikan bersama oleh Columbia University, American Astronomical Society, dan International Business Machines Corporation, berfungsi sebagai organisasi non-profit di mana para astronom dari seluruh dunia bisa datang ke memiliki perhitungan mereka dilakukan. Pada tahun 1945 IBM menciptakan Departemen Ilmu Murni, menunjuk Dr. Eckert sebagai direktur, dan mendirikan Watson Scientific Computing Laboratory di kampus University.

Tujuan utama dari Laboratorium Watson adalah penelitian di berbagai cabang ilmu pengetahuan, terutama yang melibatkan matematika terapan dan perhitungan numerik. Jasa laboratorium yang ditawarkan cuma-cuma untuk setiap ilmuwan atau mahasiswa pascasarjana yang terlibat dalam penelitian yang membuat kontribusi yang signifikan untuk kemajuan di bidang ilmu pengetahuan, dan yang menggunakan mesin hitung untuk mencapai tujuan itu. Setiap tahun dua Watson Laboratory Fellowships diterapkan dalam matematika diberikan kepada siswa yang belajar atau penelitian melibatkan perhitungan skala besar. Anggota staf menawarkan kursus instruksi di bidang minat mereka di bawah naungan departemen yang berbeda dari University. Kursus untuk mahasiswa pascasarjana meliputi operasi dan penggunaan mesin, dan metode numerik; kredit akademik untuk kursus dapat diperoleh dengan mendaftarkan dengan Universitas dengan cara biasa. kelas khusus dalam pengoperasian mesin diberikan secara berkala untuk orang-orang profesional, mengunjungi para ilmuwan dari seluruh dunia, dan mahasiswa pascasarjana bekerja untuk gelar Doktor mereka. Fungsi tambahan dari Laboratorium Watson adalah penyebaran informasi teknis mengenai metode mesin matematika dan tabel matematika; perpustakaan yang komprehensif yang mencakup mata pelajaran ini tersedia.

Penelitian telah berhasil diselesaikan di banyak bidang ilmu pengetahuan di laboratorium oleh anggota staf dan ilmuwan mengunjungi. Berikut ini adalah sebagian daftar proyek yang diselesaikan atau dalam proses:

 

  1. Astronomi: integrasi orbit planet dan asteroid,
  2. Geofisika: penelusuran jalur gelombang suara bawah air untuk berbagai kedalaman dan arah,
  3. Optik: perhitungan mewujudkan metode ray tracing,
  4. Kimia: perhitungan kuantum energi resonansi mekanik senyawa aromatik,
  5. Teknik: bangunan semi dan Aksesoris tabel dan perhitungan tegangan komputasi yang terkait dengan beban gempa,
  6. Ekonomi: perkiraan koefisien tertentu dalam persamaan model ekonomi, menggunakan perkalian matriks dan inversi,
  7. Fisika: perhitungan kalsium probabilitas transisi,
  8. Kristalografi: evaluasi dari Fourier Transform untuk struktur insulin.

Laboratorium mempertahankan berbagai kedua mesin digital dan jenis analog; mesin digital adalah salah satu yang pada dasarnya penting, sedangkan mesin analog membuat pengukuran fisik. kalkulator ini dirancang untuk memecahkan masalah dengan cara yang paling bijaksana dan untuk membandingkan metode yang berbeda dari solusi untuk menentukan yang paling efisien.

Sebagian besar mesin membaca dan menulis melalui penggunaan kartu menekan yang melengkapi sarana penanganan data secara otomatis. Kartu demikian dapat diproses melalui serangkaian kalkulator dan memiliki urutan yang diinginkan dari operasi yang dilakukan pada mereka. Keuntungan utama dari teknik kartu menekan adalah bahwa sejumlah besar operasi serupa dapat dilakukan dalam jumlah. Setelah meninju nilai awal pada kartu, prosedur mesin otomatis. Meninju dapat terjadi di salah satu dari delapan puluh kolom kartu. Setiap kolom dibagi menjadi dua belas posisi yang berbeda, yang mewakili bilangan bulat 0 sampai 9 serta dua posisi meninju khusus disebut sebagai X dan Y. X pukulan digunakan terutama untuk menunjuk operasi khusus atau angka negatif. Huruf abjad dicatat oleh dua pukulan di kolom, kombinasi X, Y, atau 0, dengan salah satu dari bilangan bulat 1 sampai 9 (lihat gbr. 1).


Gambar 1. Tabulating Card menampilkan 12 posisi memukul dan kombinasi pukulan untuk menunjukkan surat-surat.

Di semua mesin prinsip membaca kartu adalah sama. Lubang-lubang tersebut menekan ke kartu dan dibaca dengan cara kontak listrik dilakukan melalui lubang. kartu, bertindak sebagai insulator, lewat di antara sikat kawat dan roller kuningan (lihat gambar. 2).

Sebuah lubang menekan kartu memungkinkan kuas dan rol untuk melakukan kontak, sehingga menyelesaikan sirkuit listrik; impuls listrik dibuat tersedia pada panel kontrol pluggable, dan waktu impuls ditentukan oleh posisi lubang di kartu. Semua fungsi dari mesin diatur oleh arah impuls tersebut pada panel kontrol, dan sebagai akibat dari fleksibilitas panel ini, sejumlah besar operasi dapat dilakukan. Sebagian besar masalah yang dihadapi dalam komputasi numerik dapat ditangani secara efisien pada mesin IBM standar. Langkah pertama dalam pendekatan untuk masalah ini adalah untuk menerjemahkan data asli ke dalam bahasa kalkulator. Artinya, untuk merekam dalam bentuk lubang-lubang pada kartu standar. Ini adalah fungsi dari Key Punch. Informasi yang diinginkan ditranskripsi ke kartu dengan menekan tombol pada mesin sejalan dengan kolom yang sesuai. Kartu ini dapat dimasukkan ke dalam Key Pukulan secara manual atau otomatis. Seperti setiap kolom menekan, kartu kemajuan secara otomatis ke meninju pbsition berikutnya. Pukulan numerik memiliki empat belas kunci; satu untuk masing-masing posisi meninju dua belas, kunci ruang, dan kartu kunci eject. Pukulan abjad memiliki, di samping itu, keyboard mesin tik yang secara otomatis pukulan dua lubang per kolom. Setelah kode oleh Key Punch, kartu kemudian siap perjalanan melalui salah satu mesin lain yang diperlukan untuk solusi dari masalah.

Sorter yang digunakan untuk mengatur kartu menekan dalam urutan numerik atau abjad yang diinginkan tergantung pada informasi tentang mereka. Kartu akan diurutkan diberi makan dari hopper untuk sikat tunggal, yang berbunyi kolom yang dipilih dan memilah setiap kartu ke dalam tepat satu dari tiga belas kantong tersedia. Ada saku untuk masing-masing posisi dua belas meninju dan satu untuk kolom kosong. Dengan sortings berturut kartu tersebut diatur dalam urutan yang diinginkan. Mesin, yang beroperasi pada kecepatan 450 kartu per menit, dilengkapi dengan counter untuk mencatat jumlah kartu melewati.

The abjad Interpreter dirancang untuk menerjemahkan informasi numerik atau abjad di kartu ke angka dicetak pada salah satu dari dua garis di bagian atas kartu. Sehingga kartu menekan lebih mudah dibaca, dan dapat digunakan sebagai kartu berkas serta dalam mesin.

Akuntansi Mesin adalah kecepatan tinggi menambahkan dan mesin cetak. Bunyinya data dari kartu, menambah dan mengurangi mereka ke counter, dan mencetak pada selembar informasi kertas dari kartu atau total dari counter. Mesin mendaftar data abjad atau numerik pada tingkat delapan puluh kartu menit, atau terakumulasi sebanyak delapan puluh digit total 150 kartu menit.

The Pengganda Pukulan mentranskripsi semua atau sebagian dari data menekan pada satu set kartu ke set, atau data salinan dari satu master card ke sekelompok detail kartu. Punch memiliki unit membandingkan yang membandingkan dua set data dan menunjukkan setiap perselisihan antara keduanya. Mesin dapat diadaptasi untuk digunakan sebagai ringkasan Pukulan untuk merekam pada jumlah kartu baru yang telah terakumulasi dalam Machine Akuntansi.

Collator yang melakukan beberapa fungsi dari Sorter dengan cara yang lebih efisien. Ini file dua set kartu bersama-sama, memilih kartu tertentu dalam salah satu dari empat kantong seleksi, cocok dua set kartu sesuai dengan nomor kontrol, dan memeriksa urutan satu set kartu. Mesin ini sangat fleksibel dan memungkinkan penanganan kartu sesuai dengan pola yang rumit yang melibatkan perbandingan dua angka kontrol. Kartu dapat melewati collator pada tingkat 240-480 menit.

Electronic Menghitung Pukulan adalah mesin berkecepatan tinggi yang memanfaatkan sirkuit elektronik untuk melakukan semua operasi dasar. Ia menambahkan, mengurangi, mengalikan, dan membagi nomor makan ke dalamnya pada kartu, dan pukulan jawaban pada kartu yang sama atau satu berikutnya. Ia melakukan operasi ini berulang-ulang dan dalam urutan dalam sepersekian detik. The Menghitung Pukulan berbunyi faktor menekan pada kartu, dan melakukan penambahan, pengurangan yang, perkalian, dan pembagian, dalam urutan yang diinginkan. Hasil terpisah dapat menekan untuk setiap jenis perhitungan, atau hasil dapat disimpan dan digunakan sebagai faktor untuk mengikuti perhitungan. Mesin ini telah menghitung perbedaan urutan kedelapan fungsi sebelas digit dan banyak persamaan rumit yang melibatkan sejumlah besar operasi.

Selain mesin standar yang dijelaskan di atas, ada di laboratorium sejumlah kalkulator yang dirancang khusus yang beroperasi melalui jaringan relay dan sirkuit elektronik. Berikut adalah penjelasan singkat dari mesin-mesin khusus.

Relay Kalkulator melakukan semua operasi aritmatika dasar, termasuk penentuan akar kuadrat melalui jaringan relay rumit. Fleksibilitas ekstrim kalkulator ini disebabkan memori internal yang besar, kecepatan dalam melakukan perhitungan, kemampuannya untuk secara bersamaan membaca empat kartu dan pukulan kelima, dan kapasitas untuk beroperasi di bawah program luas dan beragam. Mesin ini dilengkapi dengan rangkaian collation untuk memfasilitasi lihat tabel-up operasi. Sebuah banyak masalah rumit yang besar telah diselesaikan pada Kalkulator Relay termasuk penggandaan seri harmonik, perkalian matriks, dan keenam persamaan diferensial orde.

Urutan Kalkulator Kartu-Dioperasikan terdiri dari sebuah mesin Akuntansi yang berbunyi, menambahkan, mengurangi, dan menyimpan data, Punch Ringkasan yang pukulan nilai final, kotak relay untuk menyediakan fleksibilitas pengendalian operasi, dan unit yang melakukan perkalian dan pembagian. Operasi kalkulator lainnya biasanya diprogram melalui kabel pada panel kontrol, sementara mesin ini memiliki dasarnya satu panel kontrol dasar mengatur dan diatur oleh pukulan dikodekan dalam kartu. Kalkulator ini telah terbukti sangat mahir orbit asteroid komputasi.

The Linear Persamaan Solver adalah perangkat listrik untuk solusi dari persamaan linier simultan hingga dan termasuk urutan kedua belas. Setelah koefisien dari persamaan telah ditetapkan pada cepat, switch, atau kartu menekan, variabel yang berbeda disesuaikan sampai solusi diperoleh. Metode solusi adalah salah satu yang memberikan konvergensi yang sangat cepat. Mesin ini dibangun di laboratorium oleh Mr Robert M. Walker, anggota staf kami, dan Profesor Francis J. Murray departemen matematika Universitas.

The Mengukur Kartu-Controlled dan Recording Machine dirancang terutama untuk pengukuran foto astronomi, meskipun dapat segera diterapkan untuk foto dalam bidang apapun. Sebuah pelat fotografi dari bagian langit yang meliputi bintang tersebut diperkenalkan ke dalam mesin bersama-sama dengan kartu menekan menunjukkan koordinat perkiraan bintang. Mesin kemudian secara otomatis membaca kartu menekan, menempatkan bintang pada pelat fotografi dari ini koordinat perkiraan, akurat mengukur posisinya, dan mencatat pengukuran ini pada kartu. Rekor kartu punch kemudian tersedia untuk perawatan matematika.

Sejak pengoperasian Biro Astronomi pada tahun 1934, beberapa skor laboratorium kartu punch lainnya telah didirikan di seluruh industri dan pemerintah. Mereka laboratorium dalam operasi selama tahun-tahun perang memainkan bagian penting dalam program pertahanan nasional kita. Dalam kelompok ini adalah balistik Laboratorium Penelitian di Aberdeen, Maryland dan Dahlgren, Virginia. Dalam kategori yang sama ini adalah US Naval Observatory yang disiapkan tabel astronomi untuk digunakan di udara dan navigasi laut, astronomi dan survei. Dalam industri, laboratorium komputasi telah diasumsikan peran penting dalam murni dan terapan penelitian ilmiah. teknik kartu meninju telah digunakan, misalnya, dalam pemecahan masalah berkaitan dengan stres dan ketegangan analisis struktur pesawat dan analisis getaran mesin besar.

Sebuah ilustrasi dari penerapan peralatan punch card di masalah industri muncul dalam desain dan konstruksi kapal, di mana perlu untuk menentukan lokasi yang tepat dari sejumlah besar poin di permukaan. desainer dapat mencapai hal ini dengan mempertimbangkan berbagai lintas-bagian melalui lambung dan mewakili garis besar masing-masing bagian ini dengan jumlahnya banyak, katakanlah, tingkat kelima (lihat gbr. 3).

 

Nilai-nilai konstanta, sebuah 0 , ... , a 5 , dalam persamaan akan bervariasi dengan setiap bagian diambil, karena kelengkungan permukaan dalam arah longitudinal. Oleh karena itu, jika kapal tersebut dibagi menjadi 200 lintas-bagian, dan perlu untuk menentukan 100 poin di setiap sisi lambung untuk setiap penampang, polinomial harus dievaluasi 20.000 kali. Penggunaan peralatan kartu menekan solusi dari masalah ini diterjemahkan pekerjaan yang sangat rumit menjadi satu yang secara otomatis dihitung oleh mesin setelah perencanaan asli selesai.

 

Gambar 3. Cross-Section Melalui Kapal

 

Nona Eleanor Krawitz, yang memegang perbedaan menjadi penulis feminin pertama yang berkontribusi pada COLUMBIA ENGINEERING TRIWULAN, dapat membanggakan baik banyak prestasi penting lainnya. Dia lulus pada tahun 1943 dari Brooklyn Samuel I. Tilden SMA, di mana ia menjadi anggota masyarakat kehormatan skolastik "Arista." Di Brooklyn College dia Bendahara Pi Mu Epsilon, masyarakat Matematika kehormatan, sampai ia menerima gelar BA dalam Matematika pada tahun 1947. Dia kemudian bekerja sebagai guru pengganti di Midwood SMA dan dalam dirinya Alma Mater, Tilden tinggi, tapi tak lama menyisihkan nya karir mengajar di sekolah tinggi untuk mengambil gelar MA di Matematika di Columbia.

Hari ini Nona Krawitz adalah Tabulating Pengawas di IBM Thomas J. Watson Laboratorium Komputasi di Columbia University. Tidak hanya dia menginstruksikan kelas Astronomi di Sekolah Pascasarjana pada operasi komputer, tapi dia juga terlibat dalam mendirikan prosedur untuk perhitungan masalah dalam fisika, matematika dan astronomi.

Disumbang oleh: Eleanor Krawitz Kolchin, November 2003. 
discan dan dikonversi ke HTML: Sat 22 November 17:06:54 2003

Juga oleh penulis:

 

  • Krawitz, Eleanor, "Punched Tabel Kartu Matematika pada Standard IBM Peralatan", Prosiding, Seminar Komputasi Industri , IBM, New York (September 1950), pp.52-56.
  • Krawitz, Eleanor, "Matrix oleh Vector Perkalian pada Type IBM 602-A Menghitung punch", Prosiding, Seminar Komputasi Industri , IBM, New York (September 1950), pp.66.70
  • Hijau, Louis C., Nancy E. Weber, dan Eleanor Krawitz, "Penggunaan Energi Dihitung dan diamati dalam Perhitungan Kekuatan Oscillator dan f -Sum Rule" Astrophysical Journal , Vol.113 No.3 (Mei 1951), pp.690-696.

Link (Updated Januari 2017) :