使用計算機研究的科學中心
Eleanor Krawitz小姐
製錶主管
Watson科學電腦實驗室
哥倫比亞工程季刊，1949年11月
近年來，科學研究在各個領域取得了長足的進步，這一進步的一個主要因素是因為廣泛使用自動計算方法和設備。如今的計算在全國各地的實驗室自動執行。這些計算實驗室的發展對於哥倫比亞大學的學生來說是特別感興趣的，因為最早的計算實驗室就是在這兒設立的。哥倫比亞大學統計局成立於二十世紀，用於教育工作者和統計學家。天文臺創建於1934年，由WJ Eckert博士領導，由哥倫比亞大學，美國天文學會和國際商業機器公司共同經營，作為一個非營利組織，全球天文學家可以到此來進行計算。1945年，IBM成立了純科學系，任命Eckert博士為董事，並在大學校園建立了Watson科學電腦實驗室。
Watson實驗室的主要目的是研究科學的各個方面，特別是涉及應用數學和數值計算。實驗室的服務是免費提供給從事科學研究的科學家或研究生，這對科學領域的進步作出了重大貢獻，並利用電腦實現這一目標。每年兩個Watson實驗室的應用數學獎學金都會授予學習或研究涉及大規模計算的學生。工作人員在大學不同部門的主持下，提供有興趣的課程。研究生課程包括機器的操作和使用，及數值方法; 課程的學分可以通過常規方式向大學註冊而獲得。有關機器操作的特殊課程將會定期地提供給專業人員，來自世界各地的訪問科學家以及為博士學位努力的研究生。Watson實驗室的附加功能是傳播有關數學機器方法和數學表格的技術資訊; 提供了一個涵蓋這些科目的綜合圖書館。
涉及許多科學領域的研究成果已經在實驗室成功完成，由工作人員和訪問科學家組成。以下是已完成或正在進行的部分專案列表：
- 天文學：整合行星和小行星的軌道，
- 地球物理學：追蹤水下聲波的各種深度和方向，
- 光學：體現光線跟蹤方法的計算，
- 化學：計算芳香族化合物的量子力學共振能，
- 工程學：建立彈簧和齒輪表並計算與地震荷載相關的應力計算，
- 經濟學：估計在經濟模型方程中的某些係數，使用矩陣乘法和數學反演變換，
- 物理學：計算鈣轉移概率，
- 晶體學：評估胰島素結構的傅裏葉變換。
實驗室擁有各種數字電腦和模擬機器；數字機器主要用於計算，而模擬機器用於物理測量。這些計算器旨在以最方便快速的方式解決問題，並比較不同的解決方法以確定最有效率的解決方案。
大多數機器通過使用打孔卡讀寫來提供自動處理數據的方法。因此，這些卡可以通過任何一個系列計算器進行處理，並且可以對它執行任何所需的操作順序。打孔卡技術的主要優點是可以大量進行類似的操作。在卡上列印初始值之後，機器程式是自動的。打孔可能會在卡的八十列中的任何一個進行。每列被細分為十二個不同的位置，表示整數0到9以及稱為X和Y的兩個特殊打孔位置。X孔主要用於指定特殊操作或負數。字母的記錄是通過列中的兩個打孔（X，Y或0的組合）與任何一個整數1至9（參見圖1）。
圖1.製錶卡顯示12個打孔位置和打孔組合以代表字母。
在所有機器上讀卡的原理是一樣的。在卡上列印孔，並通過孔形成的電觸點進行讀取。作為絕緣體的卡通過電線刷和黃銅輥之間（見圖2）。
卡中的一個孔允許刷子和滾子接觸，從而完成電路;電脈衝在可插拔控制面板上可用，並且脈衝的定時由卡中的孔的位置決定。機器的所有功能由控制面板上的這些脈衝的方向控制，並且由於該面板的靈活性，可以進行大量的操作。數字計算中遇到的大部分問題可以在標準IBM機器上有效地處理。解決這些問題的第一步是將原始數據轉換為計算器的語言。也就是說，以打孔的形式在標準卡上記錄。這是打孔機的功能。通過按下機器上的鍵與適當的列能將所需的資訊轉錄到卡上。這些卡可以手動或自動地放入打孔機。當一列被打孔時，卡片會自動進入下一個打孔位置。數字打孔有十四個鍵;十二個打孔位置都有一個鍵，一個空格鍵和一個卡彈出鍵。字母打孔機還有一個打字機鍵盤，每一列自動打兩個孔。通過打孔機進行編碼後，卡可以通過任何其他所需的機器來解決問題。
分類機是用於根據卡上的資訊，來排列卡依照所需的數字或字母順序。要分類的卡片從漏斗進到單個刷子，該刷子讀取所選列，並將每張卡片分成在13個可用袋中適當的一個。十二個打孔位置都有各自的一個口袋，還有一個口袋是用於空白列。通過連續排序，卡以任何所需的順序排列。該機器以每分鐘450張的速度運行，配備一個計數器來記錄通過的卡片數量。
字母編譯器的用處是將卡中的數字或字母資訊轉換為卡頂部兩行中的任何一行的印刷圖形。因此，打孔卡更容易讀取，並且可以用作檔卡以及用在機器中。
會計機是高速加印機。它從卡中讀取數據，將它們在計數器中添加並減去，並在紙上列印卡上的資訊或計數器的總計。機器以每分鐘八十張卡的速度列出字母或數字數據，或者以每分鐘150張卡片累計達到八十位數的總數。
複製印表機將所有或任何一部分已列印在一組卡上的數據轉錄到另一組上，或將數據從一張主卡複製到一組明細卡上。打卡機有一個比較單元，用於比較兩組數據，並指出兩者之間的任何不一致。該機器可適用於彙總打孔，以便在新卡上記錄會計機所積累的數量。
對併器以更有效的方式執行分類機的一些功能。它將兩組卡片一起存檔，在四個選擇口袋中的任一個中選擇特定的卡片，根據控制號碼匹配兩組卡片，並檢查一組卡片的順序。該機器非常靈活，可以根據涉及兩個控制號碼的比對的複雜模式來處理卡片。卡可以以每分鐘240到480的速度通過對併器。
電子計算打孔機是一種利用電子電路執行所有基本操作的高速機器。它增加，減去，乘以和除以卡上的數字，並將答案打在同一張卡或其後的卡上。它能重複執行這些操作，並以任何順序在幾分之一秒內完成。計算打孔機讀取卡上列印的因數，並以任何所需的順序執行加法，減法，乘法和除法。每種類型的計算其單獨的結果能被列印，或者可以將結果存儲並用於下個計算的因數。這臺機器計算出了十一位功能的八階差分和許多涉及大量操作的複雜方程。
除了上述的標準機器外，實驗室還有許多專門設計的計算器，它們通過繼電器網路和電子電路進行操作。以下是這些特殊機器的簡要說明。
繼電器式計算器執行所有的基本算術運算，包括通過複雜的繼電器網路確定平方根。該計算器的極大靈活性是由於其內部存儲量大，執行速度快，能夠同時讀取四張卡並列印第五張卡的能力，以及其在廣泛而多樣的程式下運行的能力。該機器配有一個對併電路，便於表格查找操作。繼電器式計算器已經解決了許多複雜的問題，包括調和級數乘法，矩陣乘法和六階微分方程。
卡操作序列計算器包括讀取，添加，減少和存儲數據的會計機，列印最終值的彙總打孔，用於提供對操作的靈活性控制的的繼電器箱和執行乘法和除法的單元。其他計算器的操作通常通過控制面板上的接線進行編程，而此機器基本上設有一個基本的控制面板，並由卡中的編碼孔控制。這個計算器被證明是特別擅長於計算小行星的軌道。
線性方程式解答器是用於解答同步的線性方程式，高達並包括第十二階的電子裝置。在撥號盤，開關或打孔卡上設置了方程式的係數後，不同的變數被調整，直到獲得解答。解決方法是非常快速的趨同。這臺機器是由我們的工作人員Robert M. Walker先生和大學數學系的Francis J. Murray教授在實驗室建造的。
卡控制的測量記錄機主要用於測量天文照片，儘管它可以很容易地應用於任何領域的照片。將包含所述星星的天空部分的照片底板與指示星座的近似座標的打孔卡一起引入機器。然後機器自動讀取打孔卡，從這些近似座標位置，定標照片底板上星星的位置，準確測量其位置，並將該測量記錄在卡上。然後打孔卡片記錄可用於數學處理。
自1934年天文局成立以來，全國各行業和政府均建立了其他打孔卡實驗室，戰爭期間，這些實驗室在國防工作中發揮了關鍵作用。在這個小組裏，有位於阿伯丁，馬里蘭州和達爾格倫，佛吉尼亞州的彈道研究實驗室。在同一類別中，美國海軍天文臺編制了天文表用於空中和海上航行，天文和測量。在行業中，計算實驗室在純科學研究和應用科學研究方面發揮了突出的作用。已經採用打孔卡技術，例如解決與飛機結構的應力和應變分析有關的問題以及大型機械的振動分析。
在設計和建造船舶的過程中，打孔機設備在工業問題上的應用出現如圖所示，表面上大量的點的準確位置需要被指定。設計者可以通過考慮船體的各種橫剖面來實現這一點，並且通過例如第五度的多項式（參見圖3）.來表示這些部分中的每一個的輪廓。
由於表面在縱向方向上的曲率，所以方程式中的常數a0，…，a5的值將隨每個部分而變化。因此，如果將船舶劃分為200個橫剖面，並且需要確定每個船體橫剖面每一側的100個點，則多項式必須被評估20,000次。在解決這個問題的過程中, 可以在原始規劃完成後，使用打孔卡設備將一個非常麻煩的工作轉換成由機器自動計算。
Eleanor Krawitz 是第一位為哥倫比亞工程季刊撰稿的女性作家，她可以誇耀自己有許多其他顯著的成就。她於1943年畢業於布魯克林的 Samuel I. Tilden 高中，曾擔任“Arista”學院榮譽會員。在布魯克林學院，她是名譽數學學會（Pi Mu Epsilon）的財務主管，直到1947年獲得數學學士學位。她曾在Midwood高中和她的母校Tilden High擔任代課老師，但不久就放棄了高中的教學生涯，在哥倫比亞大學攻讀數學碩士學位。
如今，Eleanor Krawitz 是哥倫比亞大學I.J. Thomas J. Watson計算實驗室的製錶主管。她不僅在研究生院指導有關電腦運作的天文學課程，而且還在設置計算物理，數學和天文學問題的程式。
Eleanor Krawitz Kolchin 於2019年1月25日星期五去世，享年92歲。 2003年她在互聯網上發表了這篇文章，並將其翻譯成了多種語言，她對自己晚年受到的關注感到高興。她給我的最後一句話（2018年10月）是：“所有一切在這裡都不工作了。哦哦”
供稿人：Eleanor Krawitz Kolchin，2003年11月。
掃描並轉換為HTML：Sat Nov 22 17:06:54 2003
筆者的其他作品：
- Krawitz，Eleanor, “用於標準IBM裝備的打孔卡數學表”會議論文集，工業計算研討會，IBM，紐約（1950 年9月），52-56。
- Krawitz，Eleanor, “矩陣由向量乘法在IBM 602型-A計算打孔”, 會議論文集，工業計算研討會，IBM，紐約（1950 年9月），66.70。
- Green, Louis C., Nancy E. Weber, 和Eleanor Krawitz，“在計算振盪器強度和f-Sum規則中使用計算和觀察能量”，天體物理學雜誌，113 3號（1951年5月），pp.690-696。
- Green，Louis C.，Marjorie M. Mulder，Paul C. Milner，Margaret N. Lewis，John W. Woll，Jr.，Eleanor K. Kolchin和David Mace，“Hylleraas的三參數波函數分析 根據中心場波函數得到基態“，物理評論96,319，1954年10月15日。
- Green，Louis C.，Satoshi Matsushima，Cynthia Stephens，Eleanor K. Kolchin，Majorie M. Kohler，Yenking Wang，Barbara B. Baldwin和Robert J. Wisner，“對Hylleraas可分離因素增加靈活性的影響 – 類型原子波函數從H-到O VII“，物理評論112,1187，1958年11月15日。
- Green，Louis C.，Satoshi Matsushima，Kolchin，Eleanor K.，“氫的連續波函數表”，天體物理學雜誌補充，第一卷。 3，1958年11月，第459頁。
- Green, Louis C., Cynthia Stephens, Eleanor K. Kolchin, et al., “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，“中性氦激發態的波函數”，物理評論139（2A）：363-378，1965年7月。
- Green，Louis C.，Eleanor K. Kolchin，“基於多變模型ν= 3的同步旋轉近似二進制的等密度表面”，天體物理學和空間科學，第2期，1973年4月，第285-288頁。
鏈接（2017年7月5日更新）：
- 1946年的“電腦”面孔，赫芬頓郵報，Eleanor Kolchin被Bianca Bosker採訪，2013年2月25日 [本地存檔文章]。
- “允許IBM女雇員結婚的內部備忘錄”，大西洋，2013年2月4日[本地存檔文章]。
- 2014年度婦女與資訊技術先進獎電腦械委員會協會（面子書，2014年5月21日，與上圖相同的圖片：“Eleanor Kolchin，獲得NCWIT 2014先鋒獎，她是一臺電腦！在88歲，房間裏唯一的人（我懷疑）用插件板編程。“）
- 2014年NCWIT Eleanor Kolchin先鋒獎（Krawitz-Kolchin的演講視頻）。
- Eleanor Kolchin簡介，NCWIT博卡西特別興趣俱樂部（2014）[本地存檔文章]。