De eerste computers waren mechanische machines die waren gebouwd met versnellingen en hendels.
Delen of componenten hiervan konden worden verplaatst en verbonden op een manier die de relatie tussen verschillende variabelen in een wiskundige vergelijking simuleerde. Door een versnelling te verplaatsen of aan een hendel te trekken, konden deze variabelen worden gewijzigd en konden de resultaten van dergelijke acties worden gezien in een andere set versnellingen, waarvan de nieuwe posities het antwoord gaven waarnaar de operator op zoek was.
Maar in 1936 bouwde de Russische ingenieur Vladimir Lukyanov een mechanische computer die water gebruikte in plaats van tandwielen en hendels voor berekeningen.
Lukyanov was een van de ingenieurs die eind jaren twintig aan de bouw van de spoorlijnen Troitsk-Orsk en Kartaly-Magnitnaya werkten. Om de kwaliteit en duurzaamheid van constructies van gewapend beton te garanderen, hebben de ingenieurs alleen in de zomer beton gestort.
Desondanks verschenen er nog steeds scheuren in beton toen de temperatuur in de winter onder het vriespunt daalde. Lukyanov suggereerde dat dit kan worden vermeden als een grondige analyse van de temperatuurverandering van de betonmassa wordt uitgevoerd, afhankelijk van de samenstelling van het beton, het gebruikte cement, de technologie van het werk en externe omstandigheden.
Lukyanov begon het temperatuurregime in betonmetselwerk te bestuderen, maar de bestaande berekeningsmethoden konden geen snelle en nauwkeurige oplossing bieden voor complexe differentiaalvergelijkingen die verband houden met het temperatuurregime.
Tijdens zijn zoektocht naar een nieuwe benadering om het probleem op te lossen, ontdekte Lukyanov dat de stroming van water in veel opzichten vergelijkbaar is met de verdeling van warmte. Hij kwam tot de conclusie dat door een computer te bouwen waarvan het hoofdbestanddeel water is, het mogelijk zal zijn om een onzichtbaar thermisch proces na te bootsen.
Promotie video:
In 1936 bouwde Lukyanov het eerste model van zijn "waterintegrator" aan het Instituut voor Communicatie en Constructie (nu het Centraal Onderzoeksinstituut voor Transportconstructie, of TsNIIS). Het was destijds de enige computer die partiële differentiaalvergelijkingen kon oplossen.
De waterintegrator van Lukyanov zag er indrukwekkend uit. Het was zo groot als een kast en bestond uit meerdere onderling verbonden leidingen en pompen. Het waterpeil in de verschillende kamers was opgeslagen getallen, en de stroomsnelheden ertussen waren wiskundige bewerkingen. Het resultaat werd weergegeven als een diagram.
De eerste modellen van de waterintegrator waren gemaakt van dakbedekkingsijzer, plaatstaal en glazen buizen en werden alleen gebruikt voor berekeningen op het gebied van verwarmingstechniek. De verbeterde modellen waren in staat om complexere problemen op te lossen, waardoor hun toepassing aanzienlijk werd uitgebreid.
In de jaren vijftig werd een integrator gebouwd, waarvan delen op verschillende manieren konden worden verwijderd en gecombineerd, afhankelijk van de aard en complexiteit van het probleem dat werd opgelost. Het gebruik van de waterintegrator werd zo wijdverbreid dat de machine massaal werd geproduceerd voor gebruik in laboratoria en onderwijsinstellingen in de hele Sovjet-Unie. Het werd veel gebruikt bij het oplossen van bouwproblemen in het zand van Centraal-Azië en de permafrost, voor het bestuderen van het temperatuurregime van de Antarctische ijskap, in raketten, enzovoort.
Waterintegrator Lukyanov bleef, vreemd genoeg, lange tijd relevant, zelfs na de uitvinding van elektronische computers. Pas in de jaren tachtig, met de ontwikkeling van kleine en snelle digitale computers, begonnen de mogelijkheden van een waterintegrator achterhaald te lijken.
Momenteel zijn er slechts twee Lukyanov-waterintegratoren; ze worden bewaard in het Polytechnisch Museum in Moskou.