Введение
Первый компьютер Троллейбус Монте-Карло, или FERMIAC, был аналоговым компьютером, изобретенным физиком Энрико Ферми для помощи в его исследованиях транспорта нейтронов.
The Monte Carlo trolley, or FERMIAC, was an analog computer invented by physicist Enrico Fermi to aid in his studies of neutron transport.
Операция
FERMIAC использовал метод Монте-Карло для моделирования транспорта нейтронов в различных типах ядерных систем. Учитывая начальное распределение нейтронов, целью процесса является разработка многочисленных "нейтронных генеалогий" или моделей поведения отдельных нейтронов, включая каждое столкновение, рассеяние и деление. Когда происходит деление, предсказывается количество возникающих нейтронов, и поведение каждого из этих нейтронов в конечном итоге моделируется таким же образом, как и первый. На каждом этапе псевдослучайные числа используются для принятия решений, которые влияют на поведение каждого нейтрона. FERMIAC использовал этот метод для создания двумерных нейтронных генеалогий на масштабной диаграмме ядерного устройства. Серия барабанов на устройстве была настроена в соответствии с пересекаемым материалом и случайным выбором между быстрыми и медленными нейтронами. Случайные числа также определяли направление движения и расстояние до следующего столкновения. После того как барабаны были установлены, тележку перекатывали по диаграмме, рисуя по ходу путь. Каждый раз, когда на диаграмме указывалось изменение материала, перед продолжением работы соответствующим образом корректировались настройки барабана.
История
В начале 1930-х годов итальянский физик Энрико Ферми возглавил команду молодых ученых, получивших название "мальчики Виа Панисперна", в своих знаменитых экспериментах в области ядерной физики. В это время Ферми разработал методы "статистического выборки", которые он эффективно использовал для прогнозирования результатов экспериментов. Годами позже, в 1946 году, Ферми участвовал в первоначальном обзоре результатов ENIAC. Среди других присутствовавших был математик из Лос-Аламоса Станислав Улам, который был знаком с использованием методов статистического отбора образцов, аналогичных тем, которые ранее были разработаны Ферми. Такие методы в основном вышли из употребления из-за длительных, повторяющихся вычислений. Однако, учитывая вычислительные способности ENIAC, Улам увидел возможность воскресить эти методы. Он обсудил свои идеи с Джоном фон Нейманом, который в конечном итоге использовал ENIAC для реализации метода Монте-Карло (как стали называться методы статистического отбора проб) для решения различных проблем с транспортом нейтронов. Однако, прежде чем ENIAC мог быть использован для этой цели, он сначала должен был быть перемещен в его постоянное место в Лаборатории баллистических исследований. Именно во время этого перерыва в работе ENIAC Ферми придумал идею для своего аналогового устройства. Он поручил своему коллеге Л. Д. П. Кингу построить этот прибор, который позднее получил подходящее название FERMIAC. Устройство использовалось в течение примерно двух лет. В 2015 году в Музее Историко делла Физика и Центре Исследований и Исследований "Энрико Ферми" была создана копия устройства.