Компьютер штормового нагона Исигуро
Машина штормового нагона Исигуро — аналоговый компьютер, созданный японским океанографом Сидзуо Исигуро . использовал его для моделирования штормовых нагонов в Северном море В период с 1960 по 1983 год Национальный институт океанографии Великобритании . Сейчас оно выставлено в Математической галерее Музея науки в Лондоне.
История
[ редактировать ]После серьезного наводнения в Северном море в 1953 году правительство Великобритании создало комитет (известный как Комитет Уэверли) для разработки плана по предотвращению будущих катастроф. [1] Национальный институт океанографии Великобритании (NIO, ныне Национальный океанографический центр ) отвечал за научные исследования штормовых нагонов в Великобритании. В 1957 году Сидзуо Исигуро , японский океанограф, который разрабатывал аналоговые методы прогнозирования океанских волнений, присоединился к NIO, чтобы применить свою работу к Северному морю. [2] [3] Первоначально это было сделано по стипендии ЮНЕСКО , но позже он стал постоянным сотрудником NIO. Исигуро продолжал разрабатывать и применять свою аналоговую модель до начала 1980-х годов, когда усовершенствования цифровых компьютеров заставили многих океанографов отдать предпочтение численному моделированию. [4] Исигуро вышел на пенсию в 1983 году, но продолжал работать над своей машиной дома до своей смерти в 2007 году. Затем компьютер Исигуро был приобретен Музеем науки в Лондоне, где он является частью экспозиции в Галерее математики, посвященной моделированию морей. [5]
Описание
[ редактировать ]Машина Исигуро представляет собой аналоговый компьютер , в котором электрическое напряжение и ток используются для имитации высоты и потока воды. Северное море представлено в виде сети примерно из 80 узлов, которые электрически соединены так, что поток электричества между узлами представляет собой поток воды между различными точками Северного моря. Поток воды между точками в Северном море зависит от разницы в высоте воды, от фиксированных физических особенностей, таких как береговая линия и глубина моря, от силы Кориолиса (из-за вращения Земли) и от зависящих от времени эффектов, таких как приливные силы. (из-за гравитационного воздействия Луны и Солнца ) . [6]
Модель имитирует их, используя комбинации электрических компонентов (резисторов, конденсаторов, катушек индуктивности) и генераторов сигналов для обеспечения входных сигналов, зависящих от времени. Модель моделирует, как штормовой нагон, обычно приближающийся с севера, может переместиться на юг через Северное море. Он прогнозирует расход и высоту воды в разных местах и время, позволяя оценить максимальную высоту прилива и время, в которое максимум можно ожидать в определенных местах. [7] [8] Обычно эта модель использовалась для исследования необходимости строительства морских дамб и береговой обороны . Фильм, снятый NIO, показывающий объяснения Исигуро о компьютере, находится в архивах Национального океанографического центра университета Саутгемптонского . [9]
Физическая структура компьютера [10] состоит из двух панелей, содержащих электрическую сеть, используемую для моделирования, и отдельную секцию ввода/вывода. Ввод осуществлялся с помощью компьютера Commodore CBM 8032 с дисководом для гибких дисков размером 5¼ дюйма; выходные данные отображались на осциллографе Advance Instruments OS-240 и записывались фотографически.
Цифровые компьютеры (где уравнения потока решаются численно) были доступны в 1960-х годах, но Исигуро утверждал, что аналоговый подход был более гибким и позволял избежать вычислительных проблем, связанных с работой с дискретными шагами по времени. [9] Последующие усовершенствования электронных компьютеров означают, что численное моделирование теперь используется чаще, чем аналоговое моделирование; Современные примеры включают Национальную систему приливов и отливов и измерения уровня моря в Великобритании или модель «Море, озера и наземная волна от урагана », используемую агентствами США.
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Холл, Александр (2011). «Рост вины и рекреантства в Соединенном Королевстве: культурное, политическое и научное вскрытие Северного моря 1953 года» . Окружающая среда и история . 17 (3): 379–408. дои : 10.3197/096734011X13077054787145 .
- ^ Миядзаки, Сюдзи (2020). «Бледный взгляд на исследования Шизуо Исигуро - Абики, наводнение в Северном море 1953 года и не только» (PDF) . Форма . 35 : 37–39. дои : 10.5047/forma.2020.008 . S2CID 242404693 .
- ^ Огури, Казумаса (2018). «Доктор Сидзуо Исигуро» . Океанография Японии . 27 (5): 189–216. дои : 10.5928/kaiyou.27.5_189 .
- ^ Вольф, Джудит (2017). «От штормов к литературе» . Бидстонская обсерватория в ретроспективе . Проверено 4 июня 2021 г.
- ^ Кеннард, Клэр (2016). «Понимание штормовых нагонов» . Журнал группы музеев науки . 6 (6). дои : 10.15180/160603 . ISSN 2054-5770 .
- ^ Исигуро, С. (1961). «Электронно-аналоговый метод определения приливов и штормовых нагонов и некоторые применения в Северном море». Материалы симпозиума по математическим и гидродинамическим методам физической океанографии . Гамбург: 265–269.
- ^ Росситер-младший; Странно, НВМ (1968). «Компьютерные методы в приливной гидравлике» . Труды Института инженеров-строителей . 39 (1): 175–179. дои : 10.1680/iicep.1968.8183 . ISSN 1753-7789 . Проверено 12 мая 2024 г.
- ^ Болл, диджей; Макдауэлл, DM (1971). «Динамическое моделирование нестационарного фрикционного течения в приливных эстуариях» . Труды Института инженеров-строителей . 50 (2): 129–138. дои : 10.1680/iicep.1971.6110 . ISSN 1753-7789 . Проверено 13 мая 2024 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Штормовые нагоны в Северном море» . -: Штормовые нагоны в Северном море, -: - - . Проверено 4 июня 2021 г.
- ^ «Электронная машина для моделирования штормовых нагонов | Коллекция группы Музея науки» . Collection.sciencemuseumgroup.org.uk . Проверено 4 июня 2021 г.