EL LABORATORIO DE COMPUTACIÓN CIENTÍFICA WATSON:

Un Centro para la Ciencia
La investigación usando máquinas calculadoras

Señorita Eleanor Krawitz
Supervisor de tabulación
Laboratorio de Computación Científica Watson

Trimestral de Ingeniería de Columbia, Noviembre de 1949

DURANTE los últimos años se han hecho grandes avances en todos los campos de la investigación científica, y un factor importante en este avance ha sido el uso exhaustivo de métodos y equipos de computación automática. Hoy en día los cálculos se realizan automáticamente en los laboratorios de todo el país. El desarrollo de estos laboratorios de computación es de particular interés para los estudiantes de Columbia desde que los primeros se establecieron aquí en la Universidad. La Oficina de Estadística de la Universidad de Columbia se estableció a finales de los años veinte para uso de educadores y estadísticos. La Oficina Astronómica, creada en 1934, dirigida por el Dr. W. J. Eckert, y operada conjuntamente por la Universidad de Columbia, la Sociedad Astronómica Americana, y la Corporación Internacional de Máquinas de Negocios, funcionaba como una organización sin fines de lucro donde los astrónomos de todo el mundo podían llegar a realizar sus cálculos. En 1945 IBM creó un Departamento de Ciencia Pura, nombró al Dr. Eckert como su director, y fundó el Laboratorio de Computación Científica Watson en el campus de la Universidad.

El propósito principal del Laboratorio Watson es la investigación en las diversas ramas de la ciencia, especialmente las que implican las matemáticas aplicadas y el cálculo numérico. Los servicios del laboratorio se ofrecen gratuitamente a cualquier científico o estudiante graduado que se dedique a investigaciones que contribuyan de manera significativa al progreso en los campos de la ciencia y que utilice máquinas de cálculo para lograr ese fin. Cada año se conceden dos becas del Laboratorio Watson en matemáticas aplicadas a los estudiantes cuyo estudio o investigación implique cálculos a gran escala. Los miembros del personal ofrecen cursos de instrucción en su campo de interés bajo los auspicios de diferentes departamentos de la Universidad. Los cursos para estudiantes graduados incluyen el funcionamiento y la utilización de las máquinas y los métodos numéricos; los créditos académicos de los cursos pueden obtenerse inscribiéndose en la Universidad de la manera habitual. A intervalos regulares se imparten clases especiales sobre el funcionamiento de las máquinas a profesionales, científicos visitantes de todo el mundo y estudiantes graduados que trabajan para obtener su doctorado. Una función adicional del Laboratorio Watson es la difusión de información técnica relativa a los métodos de las máquinas matemáticas y las tablas matemáticas; se dispone de una amplia biblioteca que abarca estos temas. Los miembros del personal y los científicos visitantes han realizado con éxito investigaciones en muchos campos de la ciencia en el laboratorio. A continuación se presenta una lista parcial de los proyectos terminados o en curso:

  • Astronomía: integración de las órbitas de planetas y asteroides,
  • Geofísica: trazado de rutas de ondas sonoras bajo el agua para varias profundidades y direcciones,
  • Óptica: cálculos que incorporan el método de rastreo de rayos,
  • Química: cálculo de las energías de resonancia mecánica cuántica de los compuestos aromáticos,
  • Ingeniería: construcción de tablas de muelles y engranajes y cálculos de estrés asociados a cargas de terremotos,
  • Economía: estimaciones de ciertos coeficientes en las ecuaciones de los modelos económicos, utilizando la multiplicación e inversión de la matriz,
  • Física: cálculos de las probabilidades de transición del calcio,
  • Cristalografía: evaluación de una Transformada de Fourier para la estructura de la insulina.

El laboratorio mantiene una amplia variedad de máquinas de tipo digital y analógico; la máquina digital es la que cuenta esencialmente, mientras que la máquina analógica hace mediciones físicas. Estas calculadoras están diseñadas para resolver problemas de la manera más expeditiva y para comparar diferentes métodos de solución para determinar el más eficiente. La mayoría de las máquinas leen y escriben mediante el uso de la tarjeta perforada, que proporciona un medio para manejar los datos automáticamente. Así, las tarjetas pueden ser procesadas a través de cualquier serie de calculadoras y se les puede realizar la secuencia de operaciones que se desee. La principal ventaja de la técnica de las tarjetas perforadas es que se puede realizar un gran número de operaciones similares en cantidad. Después de perforar los valores iniciales de las tarjetas, el procedimiento de la máquina es automático. El perforado puede realizarse en cualquiera de las ochenta columnas de la tarjeta. Cada columna se subdivide en doce posiciones distintas, que representan los números enteros de 0 a 9, así como dos posiciones de perforación especiales denominadas X e Y. La perforación X se utiliza principalmente para designar una operación especial o un número negativo. Las letras del alfabeto se registran mediante dos agujeros en una columna, una combinación de un X, Y o 0, con cualquiera de los números enteros del 1 al 9 (ver figura 1). Figura 1. Tarjeta de tabulación que muestra 12 posiciones de perforación y combinaciones de perforaciones para indicar las letras. Figura 1. Tarjeta de tabulación que muestra 12 posiciones de perforación y combinaciones de perforaciones para indicar las letras. En todas las máquinas el principio de lectura de la tarjeta es el mismo. Los agujeros se perforan en las tarjetas y se leen por medio de contactos eléctricos hechos a través de los agujeros. La tarjeta, actuando como aislante, pasa entre un cepillo de alambre y un rodillo de metal (ver fig. 2). Cepillo de lectura de la máquina de tarjetas perforadas Un agujero perforado en la tarjeta permite que el cepillo y el rodillo hagan contacto, completando así un circuito eléctrico; el impulso eléctrico se pone a disposición en un panel de control enchufable, y el tiempo del impulso se determina por la posición del agujero en la tarjeta. Todas las funciones de la máquina se rigen por la dirección de estos impulsos en el panel de control, y gracias a la flexibilidad de este panel, se puede realizar un gran número de operaciones. Un gran porcentaje de los problemas encontrados en el cálculo numérico pueden ser manejados eficientemente en las máquinas estándar de IBM. El primer paso para abordar estos problemas es traducir los datos originales al idioma de las calculadoras. Es decir, registrarlos en forma de agujeros perforados en tarjetas estándar. Esta es la función del Key Punch. La información deseada se transcribe en la tarjeta presionando las teclas de la máquina en línea con la columna correspondiente. Estas tarjetas pueden introducirse en el Perforador de Llaves de forma manual o automática. A medida que se perfora cada columna, la tarjeta avanza automáticamente a la siguiente posición de perforación. Los perforadores numéricos tienen catorce teclas; una para cada una de las doce posiciones de perforación, una tecla de espacio y una tecla de expulsión de tarjeta. Los perforadores alfabéticos tienen, además, un teclado de máquina de escribir que perfora automáticamente dos agujeros por columna. Una vez codificadas por el Perforador de Llaves, las tarjetas están listas para pasar por cualquiera de las otras máquinas necesarias para la solución del problema. El Clasificador El Clasificador se utiliza para organizar las tarjetas perforadas en cualquier orden numérico o alfabético que se desee, dependiendo de la información que contengan. Las tarjetas a clasificar se alimentan de una tolva a un solo cepillo, que lee la columna seleccionada y clasifica cada tarjeta en el lugar apropiado de los trece bolsillos disponibles. Hay un bolsillo para cada una de las doce posiciones de perforación y uno para las columnas en blanco. Mediante clasificaciones sucesivas las cartas se organizan en el orden que se desee. La máquina, que funciona a una velocidad de 450 cartas por minuto, está equipada con un contador para registrar el número de cartas que pasan. El intérprete Alfabético está diseñado para traducir la información numérica o alfabética de la tarjeta en cifras impresas en cualquiera de las dos líneas de la parte superior de la tarjeta. De este modo, la tarjeta perforada se lee más fácilmente y puede utilizarse como tarjeta de archivo, así como en las máquinas. La Máquina de Contabilidad es una máquina de adición e impresión de alta velocidad. Lee los datos de una tarjeta, los suma y resta en contadores, e imprime en una hoja de papel la información de las tarjetas o los totales de los contadores. La máquina enumera datos alfabéticos o numéricos a razón de ochenta tarjetas por minuto, o acumula hasta ochenta dígitos de totales a 150 tarjetas por minuto. La Máquina de Reproducción de tarjetas transcribe todos o cualquier parte de los datos perforados en un conjunto de tarjetas en otro conjunto, o copia los datos de una tarjeta maestra en un grupo de tarjetas detalladas. El perforador tiene una unidad de comparación que compara los dos conjuntos de datos e indica cualquier desacuerdo entre ambos. La máquina puede adaptarse para su uso como Perforadora de Resúmenes para registrar en una nueva tarjeta las cantidades que se han acumulado en la Máquina Contable. La Recolectora realiza algunas de las funciones de la Clasificadora de manera más eficiente. Archiva dos juegos de tarjetas juntos, selecciona determinadas tarjetas en cualquiera de los cuatro bolsillos de selección, empareja dos juegos de tarjetas según un número de control y comprueba la secuencia de un juego de tarjetas. La máquina es muy flexible y permite el manejo de las tarjetas según un patrón complicado que implica la comparación de dos números de control. Las tarjetas pueden pasar por el colector a una velocidad de 240 a 480 por minuto. El Perforador de Cálculo Electrónico El Perforador de Cálculo Electrónico es una máquina de alta velocidad que utiliza circuitos electrónicos para realizar todas las operaciones básicas. Suma, resta, multiplica y divide los números introducidos en una tarjeta, y perfora las respuestas en la misma tarjeta o en una posterior. Realiza estas operaciones repetidamente y en cualquier orden en una fracción de segundo. El Perforador de Cálculo lee los factores introducidos en una tarjeta, y realiza sumas, restas, multiplicaciones y divisiones, en cualquier orden que se desee. Se pueden perforar resultados separados para cada tipo de cálculo, o los resultados pueden almacenarse y utilizarse como un factor para los siguientes cálculos. Esta máquina ha calculado diferencias de octavo orden de una función de once dígitos y muchas ecuaciones complicadas que implican un gran número de operaciones. Además de las máquinas estándar descritas anteriormente, hay en el laboratorio una serie de calculadoras especialmente diseñadas que funcionan por medio de redes de relés y circuitos electrónicos. A continuación, figura una breve descripción de estas máquinas especiales. La Calculadora de Relés realiza todas las operaciones aritméticas básicas, incluida la determinación de las raíces cuadradas a través de una complicada red de relés. La extrema flexibilidad de esta calculadora se debe a su gran memoria interna, a su velocidad para realizar cálculos, a su capacidad para leer simultáneamente cuatro tarjetas y perforar una quinta, y a su capacidad para operar bajo un programa extenso y variado. La máquina está equipada con un circuito de cotejo para facilitar las operaciones de búsqueda en la mesa. En una calculadora de relés se han resuelto muchos problemas complicados, como la multiplicación de series armónicas, la multiplicación de matrices y las ecuaciones diferenciales de sexto orden. La Calculadora de Secuencias por Tarjeta consiste en una máquina de contabilidad que lee, suma, resta y almacena los datos, un punzón de resumen que perfora los valores finales, una caja de relés para proporcionar flexibilidad de control de las operaciones, y una unidad que realiza multiplicaciones y divisiones. Las operaciones de las demás calculadoras suelen programarse a través del cableado del panel de control, mientras que esta máquina tiene esencialmente un panel de control básico configurado y se rige por perforadores codificados en la tarjeta. Esta calculadora ha demostrado ser particularmente hábil para calcular las órbitas de los asteroides. El Solucionador de Ecuaciones Lineales es un dispositivo eléctrico para la resolución de ecuaciones lineales simultáneas hasta el duodécimo orden inclusive. Una vez que se han establecido los coeficientes de las ecuaciones en los diales, interruptores o tarjetas perforadas, las diferentes variables se ajustan hasta obtener una solución. El método de solución es uno que da una convergencia muy rápida. Esta máquina fue construida en el laboratorio por el Sr. Robert M. Walker, un miembro de nuestro personal, y el profesor Francis J. Murray del departamento de matemáticas de la Universidad. La Máquina de Medición y Registro Controlada por Tarjeta está diseñada principalmente para la medición de fotografías astronómicas, aunque puede aplicarse fácilmente a fotografías en cualquier campo. Se introduce en la máquina una placa fotográfica de una porción del cielo que incluye la estrella en cuestión, junto con una tarjeta perforada que indica las coordenadas aproximadas de la estrella. La máquina lee automáticamente la tarjeta perforada, localiza la estrella en la placa fotográfica a partir de estas coordenadas aproximadas, mide con precisión su posición y registra esta medición en una tarjeta. El registro de la tarjeta perforada está entonces disponible para su tratamiento matemático. Desde la creación de la Oficina Astronómica en 1934, se han establecido varios laboratorios de tarjetas perforadas en la industria y el gobierno. Los laboratorios que funcionaron durante los años de la guerra jugaron un papel crítico en nuestro programa de defensa nacional. En este grupo estaban los laboratorios de investigación balística de Aberdeen, Maryland y Dahlgren, Virginia. En esta misma categoría estaba el Observatorio Naval de los EE.UU. que preparó tablas astronómicas para su uso en la navegación aérea y marítima, la astronomía y la topografía. En la industria, los laboratorios de computación han asumido un papel destacado en la investigación científica pura y aplicada. Se han empleado técnicas de tarjetas perforadas, por ejemplo, en la solución de problemas relacionados con el análisis de tensiones y esfuerzos de las estructuras de las aeronaves y el análisis de vibraciones de grandes máquinas. Una ilustración de la aplicación del equipo de tarjetas perforadoras en problemas de la industria surge en el diseño y la construcción de buques, donde es necesario especificar la ubicación exacta de un gran número de puntos en la superficie. El diseñador puede lograrlo considerando varias secciones transversales a través del casco y representando el contorno de cada una de estas secciones por un polinomio de, por ejemplo, de quinto grado (ver fig. 3). Sección transversal a través del buque Los valores de las constantes, a0, …, a5, en la ecuación variarán con cada sección tomada, debido a la curvatura de la superficie en la dirección longitudinal. Por lo tanto, si el buque se divide en 200 secciones transversales, y es necesario determinar 100 puntos a cada lado del casco para cada sección transversal, el polinomio tendría que ser evaluado 20.000 veces. El uso de equipos de tarjetas perforadas en la solución de este problema se traduce en un trabajo extremadamente engorroso que se calcula automáticamente por máquina después de completar la planificación original. La Srta. Eleanor Krawitz La Srta. Eleanor Krawitz, que tiene la distinción de ser la primera autora femenina en contribuir al Trimestral de Ingeniería de Columbia, puede presumir de muchos otros logros notables. Se graduó en 1943 en la Escuela Secundaria Samuel I. Tilden de Brooklyn, donde había sido miembro de la sociedad escolar honoraria «Arista». En el Brooklyn College fue tesorera de Pi Mu Epsilon, sociedad honoraria de matemáticas, hasta que recibió su licenciatura en matemáticas en 1947. Luego trabajó como profesora sustituta en la escuela secundaria Midwood y en su Alma Mater, Tilden High, pero en poco tiempo dejó de lado su carrera de maestra de secundaria para hacer su maestría en Matemáticas en Columbia. Hoy la Srta. Krawitz es supervisora de tabulación en el laboratorio de computación I.B.M. Thomas J. Watson de la Universidad de Columbia. No sólo está instruyendo a las clases de astronomía en la Escuela de Graduados sobre el funcionamiento de las computadoras, sino que también está involucrada en la creación de procedimientos para el cálculo de problemas en física, matemáticas y astronomía. Eleanor Krawitz Kolchin falleció el viernes 25 de enero de 2019 a la edad de 92 años en Boca Ratón, Florida. Ella estaba encantada por la atención que recibió a finales de su vida debido a la publicación de este artículo en Internet en 2003 y la traducción del mismo a tantos idiomas. Sus últimas palabras para mí (en octubre de 2018) fueron «Casi nada funciona aquí. Oooooo». Contribución de: Eleanor Krawitz Kolchin, noviembre de 2003. Escaneado y convertido a HTML: Sat Nov 22 17:06:54 2003 Convertido a HTML5: Sat Feb 23 08:52:56 2019 También por el autor:

  • Krawitz, Eleanor, «Punched Card Mathematical Tables on Standard IBM Equipment», Proceedings, Industrial Computation Seminar, IBM, New York (Sep 1950), pp.52-56.
  • Krawitz, Eleanor, «Matrix by Vector Multiplication on the IBM Type 602-A Calculating Punch», Proceedings, Industrial Computation Seminar, IBM, New York (Sep 1950), pp.66-70.
  • Green, Louis C., Nancy E. Weber y Eleanor Krawitz, «The Use of Calculated and Observed Energies in the Computation of Oscillator Strengths and the f-Sum Rule» Astrophysical Journal, Vol.113 No.3 (Mayo 1951), pp.690-696.
  • Green, Louis C.,, Marjorie M. Mulder, Paul C. Milner, Margaret N. Lewis, John W. Woll, Jr., Eleanor K. Kolchin y David Mace, «Analysis of the Three Parameter Wave Function of Hylleraas for the He i Ground State in Terms of Central Field Wave Functions», Physical Review 96, 319, 15 de octubre de 1954.
  • Green, Louis C., Satoshi Matsushima, Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin, Majorie M. Kohler, Yenking Wang, Barbara B. Baldwin y Robert J. Wisner, «Effect on the Energy of Increased Flexibility in the Separable Factor of Hylleraas-Type Atomic Wave Functions from H- to O VII», Physical Review 112, 1187, 15 de noviembre de 1958.
  • Green, Louis C.; Matsushima, Satoshi; Kolchin, Eleanor K., «Tables of the Continuum Wave Functions for Hydrogen», Astrophysical Journal Supplement, vol. 3, noviembre de 1958, pág. 459.
  • Green, Louis C., Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin, y otros, «He I Ground-State Wave Function of the Form ψ=f(r1)f(r2)g(r12)», Journal of Chemical Physics 30, 1061 (1959).
  • Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, Norma C. Johnson, «Wave Functions for the Excited States of Neutral Helium», Physical Review 139(2A):363-378, julio de 1965.
  • Green, Louis C., Eleanor K. Kolchin, «Equi-density surfaces in synchronously rotating close binaries built on polytropic model ν=3», Astrophysics and Space Science, Issue 2, Abril 1973, pp.285-288.

Enlaces (Actualizado el 31 de julio de 2017):

  • The Face Of A ‘Computer’ from 1946, Huffington Post, entrevista a Eleanor Kolchin por Bianca Bosker, 25 de febrero de 2013 [texto del artículo archivado localmente].
  • «The Internal Memo That Allowed IBM’s Female Employees to Get Married», The Atlantic, 4 de febrero de 2013 [texto del artículo archivado localmente].
  • Association for Computing Machinery Committee on Women, 2014 National Center for Women and Information Technology Pioneer Award (Facebook, 21 de mayo de 2014, la misma foto de arriba con subtítulo: «Eleanor Kolchin, ganadora del Premio Pionero de NCWIT 2014. ¡Ella era una computadora! A los 88 años, la única persona en la habitación (sospecho) que realmente programaba con enchufes.»)
  • 2014 NCWIT Eleanor Kolchin Pioneer Award (video del discurso de Krawitz-Kolchin).
  • Perfil de Eleanor Kolchin, NCWIT Boca West Special Interest Club (2014) [texto del artículo archivado localmente].

Fuente: http://www.columbia.edu/cu/computinghistory/krawitz/index.html Traducido por: https://juegosiesta.com/  

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