वॉटसन वैज्ञानिक कम्प्यूटिंग लैबोरेटरी:

गणना केंद्रों का उपयोग करने वाली

वैज्ञानिक अनुसंधान केंद्र

मिस एलेनोर क्रॉवित्ज़

टेबुलेटिंग सुपरवाइजर

वाटसन वैज्ञानिक कंप्यूटिंग प्रयोगशाला

कोलंबिया इंजीनियरिंग तिमाही, नवंबर १९४९

हाल के वर्षों के दौरान वैज्ञानिक अनुसंधान के सभी क्षेत्रों में बड़ी प्रगति हुई है, और इस प्रगति में एक प्रमुख कारक स्वचालित कंप्यूटिंग विधियों और उपकरणों का व्यापक उपयोग रहा है। आज देश भर में प्रयोगशालाओं में गणना स्वचालित रूप से की जाती है। इन कंप्यूटिंग प्रयोगशालाओं का विकास कोलंबिया के छात्रों के लिए विशेष रुचि है क्योंकि जल्द से जल्द विश्वविद्यालय में यहां स्थापित किए गए थे। कोलंबिया विश्वविद्यालय सांख्यिकी ब्यूरो के शिक्षकों और सांख्यिकीविदों के उपयोग के लिए देर से बिसवां दशा में स्थापित किया गया था। एस्ट्रोनॉमिकल ब्यूरो, १९३४ में बनाई गई, डब्ल्यू। जे। एकरर्ट द्वारा निर्देशित, और कोलंबिया यूनिवर्सिटी, अमेरिकन एस्ट्रोनोमिकल सोसायटी और इंटरनेशनल बिजनेस मशीन कॉर्पोरेशन द्वारा संयुक्त रूप से संचालित, एक गैर-लाभकारी संगठन के रूप में कार्यरत है, जहां दुनिया भर के खगोलविदों के पास आ सकता है उनकी गणना की जाती है १९४५ में आईबीएम ने शुद्ध विज्ञान विभाग बनाया, डा। एकरर्ट को इसके निदेशक के रूप में नियुक्त किया, और विश्वविद्यालय परिसर में वाटसन वैज्ञानिक कंप्यूटिंग प्रयोगशाला की स्थापना की।

वाटसन प्रयोगशाला का प्राथमिक उद्देश्य विज्ञान की विभिन्न शाखाओं में अनुसंधान है, खासकर उन लोगों को लागू गणित और संख्यात्मक गणना शामिल है प्रयोगशाला की सेवाओं को किसी भी वैज्ञानिक या स्नातक छात्र को अनुसंधान में लगे हुए हैं जो विज्ञान के क्षेत्र में प्रगति के लिए महत्वपूर्ण योगदान देता है, और जो उस अंत को हासिल करने के लिए मशीनों की गणना करता है। व्यावहारिक गणित में प्रत्येक वर्ष दो वाटसन प्रयोगशाला फैलोशिप उन विद्यार्थियों को दिए जाते हैं जिनके अध्ययन या शोध में बड़े पैमाने पर संगणना शामिल है। कर्मचारियों के सदस्य विश्वविद्यालय के विभिन्न विभागों के तत्वावधान में अपने क्षेत्र में रुचि के क्षेत्र में शिक्षा के पाठ्यक्रम की पेशकश करते हैं। स्नातक छात्रों के लिए पाठ्यक्रम मशीनों के संचालन और उपयोग, और संख्यात्मक तरीकों में शामिल हैं; पाठ्यक्रम के लिए अकादमिक क्रेडिट विश्वविद्यालय के साथ सामान्य तरीके से पंजीकरण करके प्राप्त किया जा सकता है। मशीनों के संचालन में विशेष कक्षाएं पेशेवर लोगों के लिए नियमित अंतराल पर, दुनिया भर से वैज्ञानिकों का दौरा करती हैं, और डॉक्टरेट डिग्री के लिए काम करने वाले स्नातक छात्रों को दिया जाता है। वाटसन प्रयोगशाला का एक अतिरिक्त कार्य गणितीय मशीन विधियों और गणितीय तालिकाओं से संबंधित तकनीकी जानकारी का प्रसार है; इन विषयों को कवर करने वाला एक व्यापक पुस्तकालय उपलब्ध है।

वैज्ञानिकों और वैज्ञानिकों के वैज्ञानिकों द्वारा प्रयोगशाला में विज्ञान के कई क्षेत्रों में शोध सफलतापूर्वक पूरा किया गया है। निम्नलिखित पूर्ण या प्रगति की गई परियोजनाओं की एक आंशिक सूची है:

• खगोल विज्ञान: ग्रहों और क्षुद्रग्रहों के कक्षाओं का एकीकरण,
• भूभौतिकी: विभिन्न गहराई और दिशाओं के लिए पानी के नीचे ध्वनि तरंगों के पथों का पता लगाने,
• प्रकाशिकी: रे ट्रेसिंग की पद्धति को शामिल करने वाली गणना
• रसायन विज्ञान: सुरभित यौगिकों के क्वांटम मैकेनिकल अनुनाद ऊर्जा की गणना,
• इंजीनियरिंग: स्प्रिंग और गियर टेबल्स का निर्माण और भूकंप भार से जुड़े कंप्यूटिंग तनाव गणना,
• अर्थशास्त्र: आर्थिक गुणों के समीकरणों में कुछ गुणकों के अनुमान, मैट्रिक्स गुणन और उलटाव का उपयोग करते हुए,
• भौतिकी: कैल्शियम संक्रमणकालीन संभावनाओं की गणना,
• क्रिस्टलोग्राफ़ी: एक फूरियर का मूल्यांकन इंसुलिन की संरचना के लिए बदलता है।

प्रयोगशाला डिजिटल और एनालोग प्रकार दोनों मशीनों की एक विस्तृत विविधता रखता है; डिजिटल मशीन एक है जो अनिवार्य रूप से गिना जाता है, जबकि एनालॉग मशीन भौतिक माप बनाती है। ये कैलकुलेटर सबसे अधिक कुशल तरीके से समस्याओं को सुलझाने के लिए और समाधान के विभिन्न तरीकों की तुलना करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

मशीनों में से ज्यादातर पचड कार्ड के उपयोग के माध्यम से पढ़ और लिखते हैं जो डेटा को संभालने के साधन स्वचालित रूप से प्रस्तुत करते हैं। इस प्रकार कार्ड को कैलकुलेटर के किसी भी श्रृंखला के माध्यम से संसाधित किया जा सकता है और उन पर किए गए कार्यों के किसी भी वांछित अनुक्रम के पास है। छिद्रित कार्ड तकनीक का प्राथमिक लाभ यह है कि मात्रा में इसी तरह के कई ऑपरेशन किए जा सकते हैं। कार्ड पर प्रारंभिक मूल्यों को छिछले जाने के बाद, मशीन की प्रक्रिया स्वत: होती है। छिद्रण कार्ड के अस्सी स्तंभों में से किसी एक में हो सकता है। प्रत्येक स्तंभ को १२ अलग-अलग पदों में विभाजित किया जाता है, पूर्णांक ० से ९ के साथ-साथ एक्स और वाई के रूप में संदर्भित दो विशेष पंचिंग पदों का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक्स पंच को विशेष अभियान या नकारात्मक संख्या को निर्दिष्ट करने के लिए प्रयोग किया जाता है। वर्णमाला के अक्षर एक स्तंभ में दो घूंसे, एक एक्स, वाई, या ० का एक संयोजन है, १ से ९ पूर्णांक के किसी भी एक के साथ (चित्र १ देखें)।

चित्र १. पत्रों को इंगित करने के लिए १२ छिद्रण पदों और घूंसे के संयोजन दिखाते हुए कागज़ात कार्ड।

सभी मशीनों में कार्ड पढ़ने के सिद्धांत समान हैं। छेद कार्ड में छिद्रित होते हैं और छेद के माध्यम से किए गए विद्युत संपर्कों के माध्यम से पढ़ा जाता है। कार्ड, एक इन्सुलेटर के रूप में अभिनय करता है, एक तार ब्रश और एक पीतल के रोलर के बीच से गुजरता है (चित्र २ देखें)।

कार्ड में छिद्रित एक छेद ब्रश और रोलर को संपर्क करने की अनुमति देता है, इस प्रकार एक विद्युत सर्किट को पूरा करना; विद्युत आवेग एक प्लगेबल कंट्रोल पैनल पर उपलब्ध कराया जाता है, और आवेग का समय कार्ड में छेद की स्थिति से निर्धारित होता है। मशीन के सभी कार्यों को नियंत्रण कक्ष पर इन आवेगों की दिशा में शासित किया जाता है, और इस पैनल की लचीलेपन के परिणामस्वरूप, बड़ी संख्या में आपरेशन किया जा सकता है। संख्यात्मक गणना में आने वाली समस्याओं का एक बड़ा प्रतिशत मानक आईबीएम मशीनों पर कुशलतापूर्वक संभाला जा सकता है। इन समस्याओं के दृष्टिकोण में पहला कदम मूल आंकड़ों को कैलकुलेटर की भाषा में अनुवाद करना है। यही है, मानक कार्ड पर छिद्रित छेद के रूप में इसे रिकॉर्ड करने के लिए। यह कुंजी पंच का कार्य है उचित कॉलम के साथ मशीन पर की जाने वाली चाबियों को निराश करके वांछित जानकारी कार्ड पर लिखित की जाती है। ये कार्ड मुख्य पंक में मैन्युअल रूप से या स्वचालित रूप से स्वचालित रूप से खिलाया जा सकता है चूंकि प्रत्येक कॉलम छिद्रित होता है, कार्ड स्वचालित रूप से अगले छिद्रण पब्सिटिओं के लिए अग्रिम है। संख्यात्मक घूंसे चौदह चाबियाँ हैं; बारह छिद्रण पदों में से प्रत्येक के लिए एक, एक अंतरिक्ष कुंजी, और एक कार्ड कुंजी बेदखल वर्णानुक्रमिक घूंसे के अलावा, एक टाइपराइटर कीबोर्ड है जो स्वचालित रूप से प्रति स्तंभ दो छेदों को मुकाबला करता है। कुंजी पंच द्वारा कोडित किए जाने के बाद, कार्ड समस्या के समाधान के लिए आवश्यक किसी अन्य मशीन के माध्यम से पारित होने के लिए तैयार होते हैं।

सॉर्टर का इस्तेमाल किसी भी इच्छित संख्यात्मक या वर्णानुक्रमिक क्रम में उन पर जानकारी के आधार पर छिद्रित कार्डों को व्यवस्थित करने के लिए किया जाता है। सॉर्ट किए जाने वाले कार्ड को एक हॉपर से एक ब्रश पर खिलाया जाता है, जो चयनित कॉलम पढ़ता है और प्रत्येक कार्ड को तेरह उपलब्ध जेबों में से एक उचित रूप में पढ़ता है। बारह पंचिंग स्थितियों में से प्रत्येक के लिए एक जेब और रिक्त स्तंभों के लिए एक है। लगातार छांटने से कार्ड किसी वांछित क्रम में व्यवस्थित होते हैं। मशीन, जो प्रति मिनट ४५० कार्ड की गति पर चलती है, एक काउंटर से गुजरती कार्डों की संख्या को रिकॉर्ड करने के लिए सुसज्जित है।

वर्णमाला इंटरप्रेटर कार्ड के शीर्ष पर स्थित दो पंक्तियों के मुद्रित आंकड़ों में कार्ड में संख्यात्मक या वर्णानुक्रमिक जानकारी का अनुवाद करने के लिए डिज़ाइन किया गया है इस प्रकार छिद्रित कार्ड अधिक आसानी से पढ़ा जाता है, और एक फाइल कार्ड के साथ-साथ मशीनों में भी इसका इस्तेमाल किया जा सकता है।

लेखांकन मशीन एक उच्च गति जोड़ने और मुद्रण मशीन है। यह एक कार्ड से डेटा पढ़ता है, उन्हें जोड़ता है और उन्हें काउंटरों में घटा देता है, और कार्डों से पत्रों की एक पत्रक या काउंटरों से कुल योग प्रिंट करता है। मशीन एक सप्ताह में अस्सी कार्ड की दर से वर्णानुक्रमिक या संख्यात्मक आंकड़ों को सूचीबद्ध करता है, या १५० कार्डों पर एक मिनट के बराबर के अस्सी अंक के रूप में जमा करता है।

प्रजनन पंच कार्ड के एक सेट पर किसी अन्य सेट पर छंटित किए गए सभी या किसी भी हिस्से को प्रतिलेखन करता है, या एक मास्टर कार्ड से डेटा को विवरण कार्ड के एक समूह पर कॉपी करता है पंच की तुलना इकाई है जो डेटा के दो सेट की तुलना करती है और दोनों के बीच किसी भी असहमति को इंगित करती है। मशीन को सारांश पंच के रूप में इस्तेमाल करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है ताकि वह नए कार्ड की मात्रा में रिकॉर्ड हो सकें जो लेखा मशीन में जमा किए गए हैं।

कोलेटरेटर सॉर्टर के कुछ कार्यों को अधिक कुशल तरीके से करता है। यह कार्ड के दो सेट एकत्र करता है, चार चयन जेब में से किसी विशेष कार्ड का चयन करता है, नियंत्रण संख्या के अनुसार कार्ड के दो सेट से मेल खाता है, और कार्ड के एक सेट के अनुक्रम की जांच करता है मशीन बहुत लचीली है और दो नियंत्रण संख्याओं की तुलना में जटिल पैटर्न के अनुसार कार्ड को संभालने की अनुमति देती है। कार्ड कोलेटर के माध्यम से २४० से ४८० मिनट की दर से गुजर सकते हैं।

इलेक्ट्रॉनिक गणना पंच एक उच्च गति वाली मशीन है जो सभी बुनियादी कार्यों को चलाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का उपयोग करता है। यह एक कार्ड पर उसमें दिए गए संख्याओं को जोड़ता है, घटाता है, गुणा करता है, और विभाजित करता है, और जवाबों को उसी कार्ड या बाद के किसी एक पर मुड़ता है। यह इन कार्यों को दोबारा के एक अंश में पुनरावृत्त रूप से और किसी भी क्रम में करता है गणना पंच एक कार्ड पर छंटित कारकों को पढ़ता है, और किसी भी क्रम में वांछित, जोड़, घटाव, गुणा, और प्रभागों का प्रदर्शन करता है। अलग-अलग परिणामों को प्रत्येक प्रकार की गणना के लिए छिद्रित किया जा सकता है, या परिणाम निम्न कम्प्यूटेशंस के लिए एक कारक के रूप में संग्रहीत और उपयोग किया जा सकता है। इस मशीन ने ग्यारह अंकों के कार्य के आठवें क्रम के अंतरों और कई जटिल समीकरणों की गणना की है जिसमें बड़ी संख्या में आपरेशन शामिल हैं।

ऊपर वर्णित मानक मशीनों के अलावा, प्रयोगशाला में कई विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए कैलकुलेटर हैं जो रिले नेटवर्क और इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के माध्यम से संचालित होते हैं। नीचे इन विशेष मशीनों का एक संक्षिप्त विवरण है।

रिले कैलकुलेटर एक जटिल रिले नेटवर्क के जरिए वर्ग की जड़ों के निर्धारण सहित सभी बुनियादी अंकगणितीय कार्यों का प्रदर्शन करता है। इस कैलकुलेटर की चरम लचीलापन इसकी बड़ी आंतरिक मेमोरी की वजह से है, संगणना करने की उसकी गति, साथ में चार कार्ड पढ़ा जाता है और पांचवें पंच और एक व्यापक और विविध कार्यक्रम के तहत संचालन के लिए इसकी क्षमता। मशीन को कोलेटिंग सर्किट से लैस किया गया है ताकि टेबल लुक-अप ऑपरेशन को सुविधाजनक बनाया जा सके। रिले कैलक्यूलेटर पर हार्मोनिक श्रृंखला, मैट्रिक्स के गुणा, और छठे क्रम अंतर समीकरण सहित एक बहुत बड़ी जटिल समस्याओं का समाधान किया गया है।

कार्ड–संचालित अनुक्रम कैलक्यूलेटर में लेखांकन मशीन होता है जो डेटा को पढ़ता है, जोड़ा जाता है, घटा देता है और स्टोर करता है, एक सारांश पंच जो अंतिम मानों को मुड़ता है, संचालन के नियंत्रण की लचीलेपन के लिए एक रिले बॉक्स प्रदान करता है, और एक इकाई जो काम करता है गुणन और विभाजन अन्य कैलकुलेटर के संचालन को आमतौर पर नियंत्रण कक्ष पर तारों के माध्यम से क्रमादेशित किया जाता है, जबकि यह मशीन अनिवार्य रूप से एक मूल नियंत्रण पैनल की स्थापना की जाती है और कार्ड में कोडित घूंसे द्वारा संचालित होता है। यह कैलकुलेटर क्षुद्रग्रहों की कक्षाओं के कंप्यूटिंग में विशेष रूप से माहिर साबित हुआ है।

रैखिक समीकरण सोलवर एक इलेक्ट्रिकल डिवाइस है, जिसमें एक साथ रैखिक समीकरणों के सॉलुटइऑन के लिए और बारहवें ऑर्डर शामिल है। समीकरणों के गुणांक के बाद डायल, स्विच, या पेंच हुए कार्ड पर स्थापित किया गया है, एक समाधान प्राप्त होने तक विभिन्न चर समायोजित किए जाते हैं। समाधान की विधि एक है जो बहुत तेजी से अभिसरण देता है। यह मशीन प्रयोगशाला में हमारे कर्मचारियों के सदस्य श्री रॉबर्ट एम। वाकर और विश्वविद्यालय के गणित विभाग के प्रोफेसर फ्रांसिस जे मरे ने बनाया था।

कार्ड–नियंत्रित मापन और रिकॉर्डिंग मशीन मुख्य रूप से खगोलीय फोटोग्राफ की माप के लिए तैयार की गई है, हालांकि इसे किसी भी क्षेत्र में तस्वीरों पर आसानी से लागू किया जा सकता है। आकाश के एक हिस्से की एक फोटो प्लेट जिसमें प्रश्न में तारा शामिल है, मशीन में एक पंचिंग कार्ड के साथ पेश किया जाता है जिसमें स्टार के अनुमानित निर्देशांक दर्शाए जाते हैं। यह मशीन स्वचालित रूप से छिद्रित कार्ड को पढ़ती है, इन अनुमानित निर्देशांकों से फ़ोटो प्लेट पर स्टार को ढूंढता है, इसकी स्थिति सही तरीके से व्यवस्थित करता है, और एक कार्ड पर इस माप को रिकॉर्ड करता है। पेंच हुए कार्ड रिकॉर्ड तो गणितीय उपचार के लिए उपलब्ध है।

१९३४ में खगोलीय ब्यूरो की स्थापना के बाद से, अन्य छिद्रित कार्ड प्रयोगशालाओं के कई अंक पूरे उद्योग और सरकार में स्थापित किए गए हैं। युद्ध के वर्षों के दौरान ऑपरेशन में उन प्रयोगशालाओं ने हमारे राष्ट्रीय रक्षा कार्यक्रम में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इस समूह में एबरडीन, मैरीलैंड और वर्जीनिया के डाहलग्रेन में बैलिस्टिक रिसर्च लैबोरेटरीज थे इसी श्रेणी में यू.एस. नेवल वेधशाला थी जो हवा और समुद्र नेविगेशन, खगोल विज्ञान और सर्वेक्षण में उपयोग के लिए खगोलीय सारणी तैयार की थी। उद्योग में, कंप्यूटिंग प्रयोगशालाओं ने शुद्ध और व्यावहारिक वैज्ञानिक अनुसंधान दोनों में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। उदाहरण के लिए, विमान संरचनाओं के तनाव और तनाव के विश्लेषण से संबंधित समस्याओं और बड़े मशीनरी के कंपन विश्लेषण के समाधान में छिद्रित कार्ड तकनीकों को नियोजित किया गया है।

उद्योग की समस्याओं में पंच कार्ड उपकरण के आवेदन का एक उदाहरण तैयार करता है, जहाजों के डिजाइन और निर्माण में, जहां सतह पर बड़ी संख्या में अंकों की सटीक स्थान निर्दिष्ट करना आवश्यक है। डिजाइनर पतवार के माध्यम से विभिन्न पार अनुभागों पर विचार करके और पांचवीं डिग्री (चित्र ३ देखें) के एक बहुपद द्वारा इन सभी वर्गों की रूपरेखा का प्रतिनिधित्व करके यह पूरा कर सकता है।

समतुल्य दिशाओं में सतह के वक्रता के कारण समीकरण में स्थिरांक, ए 0, …, ए 5, के मूल्य प्रत्येक अनुभाग में भिन्न होंगे। इसलिए, अगर पोत को २०० क्रॉस-सेक्शन में विभाजित किया गया है, और हर क्रॉस-सेक्शन के पतवार के प्रत्येक पक्ष पर १०० अंक निर्धारित करना आवश्यक है, तो बहुपद को २०,००० बार मूल्यांकन करना होगा। इस समस्या के समाधान में छिद्रित कार्ड उपकरण का उपयोग एक अत्यंत बोझिल नौकरी का अनुवाद करता है जो कि मूल नियोजन के पूरा होने के बाद मशीन द्वारा स्वचालित रूप से गणना की जाती है।

मिस एलेनोर क्रॉवित्ज़, जो कोलंबिया इंजीनियरिंग क्वार्टररी में योगदान करने वाली पहली स्त्री लेखक होने का गौरव रखती हैं, कई अन्य उल्लेखनीय उपलब्धियों का दावा कर सकते हैं। वह १९४३ में ब्रुकलीन के शमूएल आई। टिल्डेन हाईस्कूल से स्नातक की उपाधि प्राप्त की थी, जहां वह स्कॉलिश मानद समाज “अरिस्ता” का सदस्य रहे थे। ब्रुकलिन कॉलेज में वह पीआई म्यू एप्सिलॉन, मानद गणित समाज के कोषाध्यक्ष थे, जब तक कि उन्हें बी.ए. नहीं मिला। १९४७ में गणित में। उसने मिडवूड हाई स्कूल में एक वैकल्पिक शिक्षक के रूप में काम किया और अपने अल्मा मेटर, टिल्डन हाई में, लेकिन जल्द ही उसे कोलंबिया में गणित में एमए को लेने के लिए अपने हाई स्कूल शिक्षण कैरियर को अलग कर दिया।

आज मिस क्रॉविज कोलंबिया विश्वविद्यालय में आईबीएम थॉमस जे वाटसन कंप्यूटिंग प्रयोगशाला में सुपरवाइज़र तैनाती कर रहा है। न केवल वह कंप्यूटर के संचालन पर ग्रेजुएट स्कूल में खगोल विज्ञान कक्षाएं पढ़ रही है, लेकिन वह भौतिकी, गणित और खगोल विज्ञान में समस्याओं की गणना के लिए प्रक्रियाओं को स्थापित करने में भी व्यस्त है।

द्वारा योगदान दिया: एलेनोर क्रॉवेट्स कोलचिन, नवंबर २००३।
स्कैन और एचटीएमएल में परिवर्तित: शनि २२ नवंबर १७:०६:५४ २००३

अन्य लेखक:

• क्रॉवित्ज़, एलेनॉर, “मानक आईबीएम उपकरण पर अंकित कार्ड गणितीय टेबल्स”, प्रोसिडिंग्स, इंडस्ट्रियल कंप्यूटेशन सेमिनार, आईबीएम, न्यूयॉर्क (सितम्बर१९५०), पीपी. ५२-५६।
• क्रॉवित्ज़, एलेनोर, “आईबीएम टाइप ६०२-ए कैलक्यूटिंग पंच पर मैट्रिक्स वेक्टर गुणा”, प्रोसिडिंग्स, इंडस्ट्रियल कंप्यूटेशन सेमिनार, आईबीएम, न्यूयॉर्क (सितम्बर १९५०), पीपी. ६६.७०
• ग्रीन, लुई सी।, नैन्सी ई। वेबर, और एलेनोर क्रॉवित्ज़, “थरथरानवाला शक्तियों और एफ-सम नियम की गणना में गणना और अवलोकन ऊर्जा का उपयोग” एस्ट्रोफिजिकल जर्नल, अंक ११३, नंबर ३ (मई १९५१) pp. ६९०-६९६।

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