Хронология научных вычислений - Timeline of scientific computing

Ниже приводится хронология научных вычислений, также известный как вычислительная наука.

До современных компьютеров

18-ый век

• Симпсон заново открывает правило Симпсона столетие спустя.
• 1733 - французский натуралист граф де Бюффон позирует его проблема с иглой.^[1][2]
• Эйлер придумывает простой численный метод для подынтегральных выражений.^[3][4][5]

19 век

• Первая формулировка Ортогонализация Грама-Шмидта Лапласа,^[6] будут улучшены спустя десятилетия.^{[7][8][9][10]}
• Бэббидж в 1822 году начал работу над машиной, предназначенной для автоматического вычисления / вычисления значений полиномиальных функций с использованием метода конечных разностей. В конечном итоге это было названо Различный двигатель.
• Записка Лавлейс G на Аналитическая машина (1842) описывает алгоритм генерации Числа Бернулли. Он считается первым алгоритмом, специально предназначенным для реализации на компьютере, и, следовательно, первой компьютерной программой.^[11][12] Однако двигатель так и не был завершен, поэтому ее код никогда не тестировался.^[13]
• Адамс-Башфорт метод опубликован.^[14]
• В прикладной математике Якоби развивает метод решения численных уравнений.^[15][16][17]
• Гаусс Зайдель впервые опубликовал.
• Гармонический анализатор построен в 1886 году, чтобы помочь в вычислении приливов.

1900-е (десятилетие)

• 1900 – Рунге Работа, за которой следует Мартин Кутта изобрести Метод Рунге-Кутты для приближенного интегрирования дифференциальных уравнений.^[18][19]

1910-е годы (десятилетие)

• 1910 - А.М. Холецкий создает схема разложения матриц.^[20][21]
• Экстраполяция Ричардсона введен.

1920-е годы

• 1922 – Льюис Фрай Ричардсон вводит численное прогнозирование погоды путем ручного расчета с использованием методов, первоначально разработанных Вильгельм Бьеркнес еще в 1895 г.^[22][23]
• 1926 – Грета Германн издает основополагающий документ для компьютерная алгебра, который установил существование алгоритмы (включая оценки сложности) для многих основных проблем абстрактная алгебра, Такие как идеальный членство для кольца многочленов.^[24]
• 1926 Адамс-Моултон метод.
• 1927 – Дуглас Хартри создает то, что позже известно как Метод Хартри – Фока, первый ab initio методы квантовой химии. Однако ручное решение уравнений Хартри – Фока для атома среднего размера было трудоемким, а для малых молекул требовались вычислительные ресурсы, намного превосходящие то, что было доступно до 1950 года.

1930-е годы

Это десятилетие знаменует собой первые большие шаги в развитии современного компьютера и, следовательно, начало современной эры.

• Римская физическая исследовательская группа Ферми (неофициальное название I ragazzi di Via Panisperna ) разработать статистические алгоритмы на основе Граф де Бюффон работы, которая позже станет основой Метод Монте-Карло. Смотрите также ФЕРМИАК.
• Шеннон объясняет, как использовать электрические схемы для выполнения булевой алгебры в "Символьный анализ релейных и коммутационных цепей "
• Джон Винсент Атанасов и Клиффорд Берри создать первое электронное непрограммируемое цифровое вычислительное устройство, Атанасов – Берри Компьютер, с 1937-42 гг.
• Калькулятор комплексных чисел созданный Stibitz.

1940-е годы

• 1947 - Моделирование Монте-Карло (входил в десятку лучших алгоритмы 20 века)^{[нужна цитата ]} изобрели в Лос-Аламосе фон Нейман, Улам и Метрополис.^[25][26][27]
• Джордж Данциг вводит симплекс-метод (признан одним из 10 лучших алгоритмов 20-го века)^{[нужна цитата ]} в 1947 г.^[28]
• Улам и фон Нейман вводят понятие клеточных автоматов.^[29]
• Тьюринг сформулировал метод разложения LU.^[30]
• А. В. Х. Филлипс изобретает Гидравлический компьютер MONIAC в LSE, более известном как «Phillips Hydraulic Computer».^[31][32]
• Первое моделирование гидроэнергетики было проведено в Лос-Аламосе.^[33][34]

1950-е годы

• Первые успешные прогнозы погоды на компе произошло.^[35][36]
• Hestenes, Штифель, и Ланцош, все из Института численного анализа на Национальное бюро стандартов, инициировать разработку Итерационные методы подпространства Крылова.^{[37][38][39][40]} Один из 10 лучших алгоритмов ХХ века.
• Уравнения расчета состояний на быстрых вычислительных машинах вводит Алгоритм Метрополиса – Гастингса.^[41]
• Молекулярная динамика изобретен Берни Олдером и Уэйнрайтом ^[42][43]
• A S Householder изобретает его одноименные матрицы и метод трансформации (признан одним из 10 лучших алгоритмов 20 века).^[44]
• 1953 – Энрико Ферми, Джон Паста, Станислав Улам, и Мэри Цинго открыть для себя Проблема Ферми – Паста – Улама – Цингоу посредством компьютерного моделирования вибрирующей струны.^[45]
• Команда во главе с Джон Бэкус разрабатывает компилятор FORTRAN и язык программирования на IBM исследовательский центр в Сан-Хосе, Калифорния. Это ускорило внедрение научного программирования,^[46][47][48] и является одним из самые старые из существующих языков программирования, а также один из самый популярный в науке и технике.

1960-е

• 1960 - Первое зарегистрированное использование термина "метод конечных элементов " к Рэй Клаф описать более ранние методы Ричард Курант, Александр Хренникофф и Ольгерд Зенкевич в структурный анализ.^[49]
• 1961 – Джон Г.Ф. Фрэнсис^[50][51] и Вера Кублановская^[52] изобретать QR-факторизация (признан одним из 10 лучших алгоритмов 20 века).
• 1963 – Эдвард Лоренц обнаруживает эффект бабочки на компьютере, вызывая интерес к теория хаоса.^[53]
• 1961 г. - Используя вычислительные исследования Проблема трех тел, Михаил Минович формулирует помощь гравитации метод.^[54][55]
• 1964 - Молекулярная динамика изобретена независимо Анизур Рахман.^[56]
• 1965 – быстрое преобразование Фурье разработан Джеймс В. Кули и Джон В. Тьюки.^[57]
• 1964 – Уолтер Кон, с Лу Джеу Шам и Пьер Хоэнберг, стимулирует развитие теория функционала плотности,^[58][59] за которую он делит Нобелевскую премию по химии 1998 года с Джон Попл.^[60] Этот вклад, возможно, является самой ранней работой Нобеля по компьютерной программе или вычислительной технике.
• Первые регрессионные расчеты в экономике.

1970-е годы

• 1975 – Бенуа Мандельброт вводит термин "фрактал "описать самоподобие найдено в Фату, Юля и Множества Мандельброта. Фракталы становятся первыми математическая визуализация инструмент широко изучен с помощью вычислений.^[61]
• 1977 – Кеннет Аппель и Вольфганг Хакен доказать теорема четырех цветов, то первая теорема, доказываемая компьютером.^[62][63][64]

1980-е

• Быстрый мультипольный метод (проголосовал одним из 10 лучших алгоритмы ХХ века) изобретен Владимир Рохлин и Лесли Грингард.^[65][66][67]
• Молекулярная динамика Кар – Парринелло разработан Роберто Автомобиль и Микеле Парринелло

1990-е

• 1990 - В вычислительной геномике и анализ последовательности, то Проект "Геном человека", попытка упорядочить весь человеческий геном, начинается.
• 1998 – Гипотеза Кеплера является почти все, но наверняка доказано алгоритмически Томас Хейлз.
• Появление первых исследовательских сеток с использованием волонтерские вычисления – GIMPS (1996), распределенный.net (1997) и Сети @ Дом (1999).

2000-е

• 2000 - Год Проект "Геном человека" завершает черновой вариант человеческий геном.
• 2003 - Год Проект "Геном человека" завершенный.
• 2002 - Год BOINC архитектура запущена в 2002 году.

2010-е

• Сложите его игроки решают вирусную структуру, один из первых случаев игра решающая научный вопрос.

---

Дальнейшая информация: Хронология вычислений 2020–2029 гг. и Список лет в науке § 2020-е

Смотрите также

• Научные вычисления
• История вычислительной техники
• История математики
• Хронология математики
• Хронология алгоритмов
• Хронология вычислительной физики
• Хронология вычислительной математики
• Хронология численного анализа после 1945 г.
• История вычислительной техники

Рекомендации

1. Бюффон, Г. Примечание редактора относительно лекции, прочитанной в 1733 г. г-ном Ле Клерком де Бюффоном Королевской академии наук в Париже. Histoire de l'Acad. Рой. des Sci., стр. 43-45, 1733; по словам Вайсштейна, Эрик В. «Проблема иглы Бюффона». Материал из MathWorld - веб-ресурса Wolfram. 20 декабря 2012 г. 20 декабря 2012 г.
2. Буффон, Г. "Essai d'arithmétique morale". Histoire naturelle, générale er specificulière, Дополнение 4, 46–123, 1777; по словам Вайсштейна, Эрик В. «Проблема иглы Бюффона». Материал из MathWorld - веб-ресурса Wolfram. 20 декабря 2012 г.
3. Эйлер, Л. Institutionum Calculi Integratedis. Impensis Academiae Imperialis Scientiarum, 1768.
4. Бутчер, Джон К. (2003), Численные методы для обыкновенных дифференциальных уравнений, Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN  978-0-471-96758-3.
5. Хайрер, Эрнст; Норсетт, Сиверт Пол; Ваннер, Герхард (1993), Решение обыкновенных дифференциальных уравнений I: нежесткие задачи, Берлин, Нью-Йорк: Springer-Verlag, ISBN  978-3-540-56670-0.
6. Лаплас П.С. (1816 г.). Théorie Analytique des Probabilités: Первое приложение, стр. 497ff.
7. Грам, Дж. П. (1883). "Ueber die Entwickelung reeler Funtionen in Reihen mittelst der Methode der kleinsten Quadrate". JRNL. Für die reine und angewandte Math. 94: 71–73.
8. Шмидт, Э. "Zur Theorie der linearen und nichtlinearen Integralgleichungen. I. Teil: Entwicklung willkürlicher Funktionen nach Systemen vorgeschriebener". Математика. Анна. 63: 1907.
9. Самые ранние известные варианты использования некоторых слов математики (G). По состоянию на август 2017 г.
10. Farebrother, RW (1988). Вычисления линейных наименьших квадратов. CRC Press. ISBN  9780824776619. Получено 19 августа 2017.
11. Симонит, Том (24 марта 2009 г.). "Short Sharp Science: чествование Ады Лавлейс: 'первого в мире программиста'". Новый ученый. Получено 14 апреля 2012.
12. «Аркадия» Тома Стоппарда в двадцать. Автор Брэд Лейтхаузер. Житель Нью-Йорка, 8 августа 2013 г.
13. Ким, Юджин Эрик; Тул, Бетти Александра (май 1999 г.). «Ада и первый компьютер». Scientific American. 280 (5): 70–71. Bibcode:1999SciAm.280e..76E. Дои:10.1038 / scientificamerican0599-76.
14. Башфорт, Фрэнсис (1883), Попытка проверить теории капиллярного действия путем сравнения теоретических и измеренных форм капель жидкости. С объяснением метода интегрирования, использованного при построении таблиц, дающих теоретические формы таких капель, Дж. К. Адамс, Кембридж.
15. Идеи Якоби о вычислении собственных значений в современном контексте, Хенк ван дер Ворст.
16. Метод Якоби, Энциклопедия математики.
17. Ранняя история матричных итераций: с особым вниманием к итальянскому вкладу, Мишель Бенци, 26 октября 2009 г. Конференция SIAM по прикладной линейной алгебре, залив Монтерей - Сисайд, Калифорния.
18. MW Кутта. "Beiträge zur näherungsweisen Integration totaler Differentialgleichungen" [Вклад в приближенное интегрирование полных дифференциальных уравнений] (на немецком языке). Тезис, Мюнхенский университет.
    • 1901 – "Перепечатано", Z. Math. Phys., 46: 435–453, 1901 И в Б. Г. Тойбнер, 1901 г..
19. Рунге, К., "Über die numerische Auflösung von Differentialgleichungen" [О численном решении дифференциальных уравнений] (на немецком языке), Math. Анна. 46 (1895) 167-178.
20. Комендант Бенуа (1924). "Note sur une méthode de résolution des équations normales Provant de l'application de la méthode des moindres carrés à un système d'équations linéaires en nombre inférieur à celui des inconnues (Procédé du Commandant Cholesky)". Бюллетень Géodésique 2: 67–77.
21. Холецкий (1910). Sur la résolution numérique des systèmes d'équations linéaires. (рукопись).
22. Л. Ф. Ричардсон, Прогноз погоды с помощью числового процесса. Издательство Кембриджского университета (1922).
23. Линч, Питер (март 2008 г.). «Истоки компьютерного прогнозирования погоды и моделирования климата» (PDF). Журнал вычислительной физики. Университет Майами. 227 (7): 3431–44. Bibcode:2008JCoPh.227.3431L. Дои:10.1016 / j.jcp.2007.02.034. Архивировано из оригинал (PDF) на 2010-07-08. Получено 2010-12-23.
24. Грета Германн (1926). "Die Frage der endlich vielen Schritte in der Theorie der Polynomideale". Mathematische Annalen. 95: 736–788. Дои:10.1007 / bf01206635. S2CID  115897210.
25. Метрополис, Н. (1987). «Начало метода Монте-Карло» (PDF). Лос-Аламос Сайенс. № 15, стр. 125.. Доступ 5 мая 2012 г.
26. С. Улам, Р. Д. Рихтмайер и Дж. Фон Нейман (1947). Статистические методы диффузии нейтронов. Отчет Лос-Аламосской научной лаборатории LAMS – 551.
27. Метрополис, N .; Улам, С. (1949). «Метод Монте-Карло». Журнал Американской статистической ассоциации. 44 (247): 335–341. Дои:10.1080/01621459.1949.10483310. PMID  18139350.
28. "Новости СИАМ, ноябрь 1994". Получено 6 июн 2012. Лаборатория оптимизации систем, Технический центр Хуанга Стэнфордского университета (хост / зеркало сайта).
29. Фон Нейман Дж. Теория самовоспроизводящихся автоматов. Иллинойс Пресс, Урбана, 1966.
30. А. М. Тьюринг, Ошибки округления в матричных процессах. Кварта. J Mech. Appl. Математика. 1 (1948), 287–308 (согласно Пулу, Дэвиду (2006), Linear Algebra: A Modern Introduction (2nd ed.), Canada: Thomson Brooks / Cole, ISBN  0-534-99845-3.) .
31. Компьютерная модель, которая когда-то объясняла британскую экономику. Ларри Эллиотт, Хранитель, Четверг, 8 мая 2008 г.
32. Экономический компьютер Филиппа, 1949. Выставка на Лондонский музей науки.
33. Рихтмайер, Р. Д. (1948). Предлагаемый численный метод расчета ударов. Лос-Аламос, Нью-Мексико: Лос-Аламосская научная лаборатория LA-671.
34. Von Neumann, J .; Рихтмайер, Р. Д. (1950). «Метод численного расчета гидродинамических ударов». Журнал прикладной физики. 21 (3): 232–237. Bibcode:1950JAP .... 21..232В. Дои:10.1063/1.1699639.
35. Чарни, Дж .; Fjørtoft, R .; фон Нейман, Дж. (1950). «Численное интегрирование уравнения баротропной завихренности». Скажи нам. 2 (4): 237–254. Дои:10.1111 / j.2153-3490.1950.tb00336.x.
36. См. Обзорную статью: - Смагоринский, J (1983). "Начало численного прогнозирования погоды и моделирования общей циркуляции: первые воспоминания" (PDF). Успехи геофизики. 25: 3–37. Дои:10.1016 / S0065-2687 (08) 60170-3. ISBN  9780120188253. Получено 6 июн 2012.
37. Магнус Р. Хестенес и Эдуард Штифель, Методы сопряженных градиентов для решения линейных систем, J. Res. Natl. Бур. Стоять. 49, 409-436 (1952).
38. Эдуард Штифель, U¨ber einige Methoden der Relaxationsrechnung (на немецком языке), Z. Angew. Математика. Phys. 3, 1-33 (1952).
39. Корнелиус Ланцош, Решение систем линейных уравнений с помощью минимальных итераций, J. Res. Natl. Бур. Стоять. 49, 33-53 (1952).
40. Корнелиус Ланцош, Итерационный метод решения проблемы собственных значений линейных дифференциальных и интегральных операторов, J. Res. Natl. Бур. Стоять. 45, 255-282 (1950).
41. Метрополис, N .; Rosenbluth, A.W .; Розенблют, M.N .; Teller, A.H .; Теллер, Э. (1953). «Уравнения расчета состояний на быстрых вычислительных машинах» (PDF). Журнал химической физики. 21 (6): 1087–1092. Bibcode:1953ЖЧФ..21.1087М. Дои:10.1063/1.1699114.
42. Alder, B.J .; Уэйнрайт, Т. Э. (1957). «Фазовый переход для системы твердых сфер». J. Chem. Phys. 27 (5): 1208. Bibcode:1957ЖЧФ..27.1208А. Дои:10.1063/1.1743957. S2CID  10791650.
43. Alder, B.J .; Уэйнрайт, Т. Э. (1962). «Фазовый переход в упругих дисках». Phys. Rev. 127 (2): 359–361. Bibcode:1962ПхРв..127..359А. Дои:10.1103 / PhysRev.127.359.
44. Хаусхолдер, А. С. (1958). «Унитарная треугольная форма несимметричной матрицы» (PDF). Журнал ACM. 5 (4): 339–342. Дои:10.1145/320941.320947. МИСТЕР  0111128. S2CID  9858625.
45. Ферми, Э. (посмертно); Pasta, J .; Улам, С. (1955): Исследования нелинейных задач (доступ 25 сентября 2012 г.). Документ Лос-Аламосской лаборатории LA-1940. Также появился в «Собрании сочинений Энрико Ферми», под ред. Э. Сегре. , Издательство Чикагского университета, Vol.II, 978–988,1965. Выкуплено 21 декабря 2012 г.
46. W.W. Ссылка на премию Макдауэлла: "Премия У. Уоллеса Макдауэлла". Получено 15 апреля, 2008.
47. Цитирование Национальной медалью науки: «Национальная медаль президента в области науки: Джон Бэкус». Национальный фонд науки. Получено Двадцать первое марта, 2007.
48. «Ссылка на премию ACM Turing: Джон Бэкус». Ассоциация вычислительной техники. Архивировано из оригинал 4 февраля 2007 г.. Получено 22 марта, 2007.
49. Р.У. Клаф, "Метод конечных элементов в анализе плоских напряжений", Труды 2-й конференции ASCE по электронным вычислениям, Питтсбург, Пенсильвания, 8, 9 сентября 1960 г.
50. Фрэнсис, J.G.F. (1961). "Преобразование QR, я". Компьютерный журнал. 4 (3): 265–271. Дои:10.1093 / comjnl / 4.3.265.
51. Фрэнсис, J.G.F. (1962). "Преобразование QR, II". Компьютерный журнал. 4 (4): 332–345. Дои:10.1093 / comjnl / 4.4.332.
52. Кублановская, Вера Н. (1961). «О некоторых алгоритмах решения полной задачи на собственные значения». Вычислительная математика и математическая физика СССР. 1 (3): 637–657. Дои:10.1016 / 0041-5553 (63) 90168-X. Также опубликовано в: Журнал вычислительной математики и математической физики, 1 (4), стр. 555–570 (1961).
53. Лоренц, Эдвард Н. (1963). «Детерминированный непериодический поток» (PDF). Журнал атмосферных наук. 20 (2): 130–141. Bibcode:1963JAtS ... 20..130L. Дои:10.1175 / 1520-0469 (1963) 020 <0130: dnf> 2.0.co; 2.
54. Минович, Майкл: «Метод определения траекторий межпланетной разведки в условиях свободного падения», Техническая записка Лаборатории реактивного движения TM-312-130, страницы 38-44 (23 августа 1961 г.).
55. Кристофер Райли и Даллас Кэмпбелл, 22 октября 2012 г. «Математика, которая сделала« Вояджер »возможным». BBC News Science and Environment. Вылечено 16 июня 2013 г.
56. Рахман, А (1964). «Корреляции в движении атомов в жидком аргоне». Phys Rev. 136 (2A): A405 – A41. Bibcode:1964ПхРв..136..405Р. Дои:10.1103 / PhysRev.136.A405.
57. Кули, Джеймс У .; Тьюки, Джон В. (1965). «Алгоритм машинного расчета сложных рядов Фурье» (PDF). Математика. Вычислить. 19 (90): 297–301. Дои:10.1090 / s0025-5718-1965-0178586-1.
58. Кон, Уолтер; Хоэнберг, Пьер (1964). «Неоднородный электронный газ». Физический обзор. 136 (3B): B864 – B871. Bibcode:1964ПхРв..136..864Х. Дои:10.1103 / PhysRev.136.B864.
59. Кон, Уолтер; Шам, Лу Джеу (1965). «Самосогласованные уравнения, включая эффекты обмена и корреляции». Физический обзор. 140 (4A): A1133 – A1138. Bibcode:1965ПхРв..140.1133К. Дои:10.1103 / PHYSREV.140.A1133.
60. "Нобелевская премия по химии 1998 г.". Nobelprize.org. Получено 2008-10-06.
61. Б. Мандельброт; Les objets фракталы, форма, хасард и измерение (На французском). Издательство: Фламмарион (1975), ISBN  9782082106474 ; английский перевод Фракталы: форма, шанс и размер. Издатель: Freeman, W. H & Company. (1977). ISBN  9780716704737.
62. Аппель, Кеннет; Хакен, Вольфганг (1977). «Каждую планарную карту можно раскрасить в четыре цвета, Часть I: Разрядка». Иллинойсский журнал математики. 21 (3): 429–490. Дои:10.1215 / ijm / 1256049011.
63. Appel, K .; Хакен, В. (1977). "Каждую планарную карту можно раскрасить в четыре цвета, II: сводимость". Иллинойс Дж. Математика. 21: 491–567. Дои:10.1215 / ijm / 1256049012.
64. Appel, K .; Хакен, В. (1977). «Решение проблемы четырехцветной карты». Sci. Являюсь. 237 (4): 108–121. Bibcode:1977SciAm.237d.108A. Дои:10.1038 / scientificamerican1077-108.
65. Л. Грингард, Быстрая оценка потенциальных полей в системах частиц, Массачусетский технологический институт, Кембридж (1987).
66. Рохлин, Владимир (1985). «Быстрое решение интегральных уравнений классической теории потенциала». J. Computational Physics Vol. 60. С. 187-207.
67. Greengard, L .; Рохлин В. (1987). «Быстрый алгоритм моделирования частиц». J. Comput. Phys. 73 (2): 325–348. Дои:10.1016/0021-9991(87)90140-9.

внешняя ссылка

• Новости SIAM (Общества промышленной и прикладной математики). 10 лучших алгоритмов ХХ века.
• История численного анализа и научных вычислений @ SIAM (Общество промышленной и прикладной математики)
• Руттиманн, Жаклин (2006). "Компьютеры 2020: вехи в научных вычислениях". Природа. 440 (7083): 399–405. Дои:10.1038 / 440399a. PMID  16554772. S2CID  21967804.
• Андерсон, Х. Л. (1986). "Научное использование МАНИАКА". Журнал статистической физики. 43 (5–6): 731–748. Bibcode:1986JSP .... 43..731A. Дои:10.1007 / BF02628301. S2CID  122676398.
• Вехи IEEE