Странный компьютер, который программировался отверткой и пучком проводов: советский АВК-6

Современный человек при слове «компьютер» представляет процессор, операционную систему и языки программирования. Советский персональный компьютер АВК-6, выпускавшийся с 1987 года, ломает этот шаблон. У него нет процессора в привычном понимании, он не оперирует двоичным кодом, а программируется при помощи отвертки и пучка проводов. Это представитель вымершего вида вычислительной техники — аналоговых машин, где математика была не цифровой, а электрической.

Напряжение вместо цифр

Ключевая разница между цифровой и аналоговой машиной лежит в самом принципе вычислений. Цифровой компьютер оперирует дискретными величинами — нулем и единицей. Любая задача, от сложения чисел до рендеринга графики, разбивается на миллиарды простейших логических операций.

Аналоговый компьютер работает с непрерывными физическими величинами. В случае АВК-6 — с электрическим напряжением в диапазоне +-10V. Здесь само напряжение и есть число. 5 вольт — это число «5». 7.2 вольта — это «7.2». Машина не считает, а моделирует. Она представляет собой набор физических блоков: интеграторов, сумматоров, умножителей. Соединяя их проводами, оператор буквально строил электрическую модель исследуемого процесса. Уравнение превращалось в физическую схему.

Зачем это было нужно? Моделирование динамических процессов

В 1980-е годы цифровые ЭВМ еще не обладали достаточной мощностью для сложного моделирования в реальном времени. Расчет полета ракеты, динамики ядерного реактора или работы системы автоматического управления (САУ) на цифровой машине требовал часов, а иногда и суток.

Аналоговый компьютер решал эту задачу почти мгновенно. Как только схема собрана и на вход подан сигнал, результат появляется на осциллографе сразу. Скорость вычислений ограничена только скоростью распространения электрического тока. Согласно документации МИФИ, АВК-6 предназначался для «исследования путем математического моделирования динамических процессов». Он позволял инженерам и студентам решать дифференциальные уравнения до шестого порядка с погрешностью не более 1%. На нем можно было наглядно увидеть, как изменится траектория объекта при смене одного коэффициента в уравнении. Достаточно было просто повернуть ручку на одном из блоков.

Конструкция и среда эксплуатации

Разработанный в Киевском радиозаводе, АВК-6 представлял собой набор сменных модулей. Слева располагались органы индикации: осциллографическая трубка для вывода графиков, цифровой вольтметр и измеритель длительности импульсов. Справа — панель для установки типовых блоков: линейных (сложение, интегрирование) и нелинейных (умножение, деление).

Эта машина не была предназначена для офиса. ГОСТ 15150-69 четко регламентировал условия эксплуатации: закрытое отапливаемое помещение, температура воздуха от 10 до 35°C и влажность до 80%. Любые скачки напряжения в сети или электромагнитные наводки вносили погрешность в вычисления, ведь машина работала с живым, непрерывным сигналом.

Короче говоря, аналоговые компьютеры вроде АВК-6 — это тупиковая, но гениальная ветвь эволюции вычислительной техники. Они были сугубо узкоспециализированными инструментами для решения конкретного класса задач — моделирования физических систем. Их убил закон Мура. Когда мощность цифровых процессоров выросла настолько, что они смогли обсчитывать те же дифференциальные уравнения быстрее и точнее, необходимость в аналоговых машинах отпала. Сегодня они лишь напоминание о временах, когда математика была неотделима от физики электричества.