L’integratore ad acqua: come funzionava questo computer analogico sovietico degli anni ’30?

Per la categoria “invenzioni novecentesche delle quali si è persa memoria, ma caspita se erano forti” (categoria che il sottoscritto non ha assolutamente inventato di sana pianta), ho l’onore di presentarvi l’integratore ad acqua! Fra i primi computer analogici costruiti nell’Unione Sovietica, serviva ad effettuare calcoli complessi così da prevenire, almeno nelle intenzioni, preoccupanti e dannose crepe nel calcestruzzo. La sua è una storia abbastanza curiosa, che merita di essere snocciolata pezzo per pezzo.

Noto in russo come Gidravličeskij integrator, esso rappresenta uno degli esempi più affascinanti e meno noti della storia della computazione del Novecento. È pur sempre una macchina concepita in un’epoca in cui l’elettronica avanzata non è che fosse il pane quotidiano, capace tuttavia di affrontare problemi matematici di estrema complessità grazie a un principio tanto semplice quanto geniale, quello dell’equivalenza fisica tra il comportamento dei fluidi e le relazioni matematiche espresse dalle equazioni differenziali. Chiaro, no?

L’idea venne in mente a Vladimir Sergeevič Lukjanov. Ci troviamo nell’Unione Sovietica del 1936. A voler essere ancora più precisi, il focus è sui laboratori dell’Istituto delle Strade e della Viabilità di Mosca, oggi noto come TsNIIS. Qui lavorava l’ingegnere Lukjanov, specialista in costruzioni civili e infrastrutture ferroviarie. Egli si trovò ad affrontare un bel problemino: la difficoltà di prevedere (e prevenire!) la formazione di crepe nel calcestruzzo durante il processo di indurimento.

Il comportamento del cemento armato, infatti, dipendeva da una serie di variabili interconnesse – ad esempio composizione del materiale, temperatura, umidità, tempi di stagionatura – descrivibili solo tramite equazioni differenziali alle derivate parziali, estremamente onerose da risolvere manualmente con i mezzi di calcolo dell’epoca.

Fu proprio questa esigenza pratica a spingere Lukjanov a concepire un dispositivo eccezionale. Immaginò un calcolatore analogico, in cui l’acqua diventava il mezzo di rappresentazione delle variabili matematiche. L’integratore ad acqua utilizzava un sistema articolato di tubi, serbatoi, valvole e camere di vetro. Il livello dell’acqua in ciascun recipiente corrispondeva a un valore numerico, mentre il flusso del fluido rappresentava l’evoluzione temporale delle variabili. Regolando i rubinetti era possibile “impostare” un problema matematico e osservarne la soluzione direttamente nella configurazione finale del sistema idraulico.

Possiamo solo immaginare cosa significasse entrare in una stanza che ospitava un integratore idraulico. Nel corso degli anni, il progetto di Lukjanov non rimase statico. Già nei primi anni ’40 sviluppò una versione modulare, che consentiva di riconfigurare la macchina per risolvere problemi diversi semplicemente riorganizzando i circuiti idraulici.

Successivamente s’introdussero modelli bidimensionali e tridimensionali, che ampliarono, e di tanto anche, il campo di applicazione del dispositivo. Praticamente lo adeguarono ad esigenze non più edilizie, ma anche prettamente idrauliche, geotecniche, infrastrutturali.

Nell’atto pratico questo cosa significa? Beh, che l’integratore ad acqua trovò impiego, giusto per fare un esempio, nella progettazione del canale del Karakum, una delle più grandi opere idrauliche del mondo (e se è tale, è grazie alla manovalanza presa dai gulag, ma questo è un altro discorso). Negli anni ’50 il successo pratico della macchina portò alla sua produzione in serie. Mosca esportò diversi esemplari nei paesi del blocco sovietico, fra i quali Bulgaria, Cecoslovacchia e Polonia.

La favola del Gidravličeskij integrator conobbe il suo epilogo con l’avvento dei computer digitali elettronici. Ad oggi due esemplari sono conservati ed esposti al Museo Politecnico di Mosca.