더글러스 하트리

Douglas Hartree
교수

더글러스 레이너 하트리

FRS
Hartree,Douglas 1934 London.jpg
1934년 런던 국제물리학회의 더글러스 하트리
태어난
더글러스 레이너 하트리

(1897-03-27)27 1897년 3월 27일
영국 캠브리지, 캠브리지셔 주, 캠브리지 주, 영국
죽은1958년 2월 12일(1958-02-12) (60세)
영국 캠브리지, 캠브리지셔 주, 캠브리지 주, 영국
국적영국의
모교케임브리지 세인트존스 칼리지
로 알려져 있다.
수상왕립학회 회원[1]
과학 경력
필드수치적 분석
원자물리학
기관맨체스터 대학교
보급부
케임브리지 대학교
박사학위 자문위원랄프 H. 파울러[2]
박사과정 학생

더글러스 레이너 하트리 FRS (Douglas Rayner Hartree FRS, 1897년 3월 27일 ~ 1958년 2월 12일)는 영국의 수학자 겸 물리학자로서, 수치 분석의 발전과 하트리-에 대한 응용으로 가장 유명하다.핵물리학의 포크 방정식과 메카노를 이용한 미분 분석기의 구성.[2][3]

초년기

더글러스 하트리는 영국 케임브리지에서 태어났다. 그의 아버지 윌리엄은 케임브리지 대학교에서 공학을 전공했고 그의 어머니인 에바 레이너는 영국 여성 국가 평의회의 회장이자 케임브리지 시의 시장이 된 최초의 여성이었다. 그의 증조부 중 한 명은 사무엘 스마일즈였고,[1] 다른 한 명은 존 펜의 파트너인 해양 엔지니어 윌리엄 하트리였다.[4] 더글러스 하트리(Douglas Hartree)는 유아기에서 살아남은 세 아들 중 장남이었다. 남매는 아직 어린 시절 유아기에 죽었지만, 그의 두 형제는 나중에 죽기도 했다. 하트리의 7살 형 존 에드윈은 하트리가 17살 때 사망했고, 하트리의 22살 형 콜린 윌리엄은 하트리가 23살이었던 1920년 2월 뇌막염으로 사망했다.[5]

하트리는 케임브리지의 세인트존스 대학에 다녔지만 제1차 세계대전이 그의 공부를 방해했다. 그와 그의 아버지와 형은 A. V. 힐 아래에서 대공 탄도학을 연구하는 모임에 참가하여 상당한 기술과 미분방정식의 실용적인 계산과 숫자법에 대한 지속적인 관심을 얻어 연필과 종이로 자신의 대부분의 작업을 수행했다.[6]

제1차 세계대전이 끝난 후, 하트리는 1922년 자연과학 2급 학위를 받고 캠브리지로 돌아왔다.

원자구조계산

1921년, 닐스 보어의 케임브리지 방문은 하트리가 1926년 박사학위를 취득한 보어의 원자에 대한 이론에 그의 수치적 기술을 적용하도록 고무시켰다. 그의 조언자는 어니스트 러더포드였다. 같은 해 슈뢰딩거 방정식이 발표되면서 하트리는 미분 방정식과 수치 분석에 대한 지식을 새로운 양자 이론에 적용할 수 있었다. 그는 원자에서 전자의 분배를 위한 하트리 방정식을 도출하고 그 용액에 대한 자기 일치 자기장 방법을 제안했다. 이 이론의 파동 기능은 Slater가 결정적인 기능이 필요하다는 것을 보여준 Pauli 배제 원칙을 충족시키지 못했다. V. Fock은 현재 Hartree-로 알려진 "거래소와 동등"을 출판했다.포크 방정식. 이것들은 하트리가 교환기여금 계산을 위해 제안한 효율적인 방법에도 불구하고 계산적으로 상당히 더 많이 요구된다. 오늘날 하트리-폭 방정식은 계산 화학 분야에 매우 중요하며, 분자와 응축 위상 시스템의 전자 구조 계산에 사용되는 대부분의 밀도 함수 이론 프로그램 내에서 수치로 적용되고 해결된다.[7][8]

맨체스터 시대

맨체스터의 과학 산업 박물관에 있는 더글러스 하트리가 디자인한 차등 분석기.

1929년 하트리는 맨체스터 대학에서 응용수학의 비이어 석좌에 임명되었다. 1933년에 그는 매사추세츠 공과대학의 바네바 부시를 방문하여 그의 차등 분석기에 대해 직접 배웠다. 맨체스터로 돌아오자마자, 그는 메카노로부터 자신만의 분석기 제작에 착수했다. 기계를 사용하여 자신의 수치적 방법을 더욱 악용할 가능성을 보고, 그는 로버트 맥두걸 경을 설득하여 메트로폴리탄-비커즈와 협력하여 만든 보다 튼튼한 기계에 자금을 대도록 했다.

하트리의 철도에 대한 열정을 반영하는 이 기계의 첫 번째 적용은 런던, 미드랜드, 스코틀랜드 철도의 시간표를 계산하는 것이었다.[9] 그는 물리학에서 발생하는 미분 방정식의 해결책을 찾기 위해 10년 동안 미분 분석기를 적용했다. 여기에는 각 분야에 상당한 기여를 하는 유체역학에서의 제어이론과 층경계층 이론이 포함되었다.

차동 분석기는 교환 방정식의 해법에 적합하지 않았다. 포크의 출판물이 하트리의 교환 방정식에 관한 연구를 미리 보류하자, 하트리는 그의 연구를 애플턴-하트리 방정식으로 이어지는 전파 전파 전파로 돌렸다. 1935년, 그의 아버지 윌리엄 하트리가 그를 위해 계산을 하겠다고 제안했다. 곧 교환을 통한 결과가 뒤따랐다. 더글라스는 그가 "구성 감독"이라고 언급했던 구성 상호작용의 중요성을 인식했다. 최초의 다중 구성 Hartree-포크 결과는 1939년 아버지, 아들, 베르사 스왈로스(Lady Jeffreys)에 의해 발표되었다.

하르트리의 제안으로 베르사 스왈로스(Bertha Wwilles)는 1935년 디라크 방정식을 이용해 원자를 교환하는 방정식을 도출해냈다. 하트리의 조언으로 1940년 R. B. 린제이의 제자 A. O. 윌리엄스에 의해 (교환 없이) 첫 상대론적 계산이 보고되었다.

제2차 세계 대전

2차 세계 대전 동안 Hartree는 두 개의 컴퓨터 그룹을 감독했다. 공급부를 위한 첫 번째 그룹은 잭 하울렛에[10] 의해 미분방정식의 해결을 위한 "잡샵"으로 묘사되었다. 제2차 세계대전의 발발 당시 맨체스터 대학의 차등 분석기는 국내 유일의 풀사이즈(8 통합업체) 차등 분석기였다. 국가전력을 지원하기 위해 기계는 작업에 사용할 수 있도록 준비되었다. 때맞춰 이 그룹은 4명의 멤버로[11] 구성되었다(앞에서 뒤로: 잭 하울렛, 니콜라스 R). Eyres, J. G. L. Michel, 중앙, Douglas Hartree, 오른쪽 Phyllis Lockett Nicolson). 문제는 소스에 대한 정보 없이 그룹에 제출되었지만 대상의 자동 추적, 전파 전파, 수중 폭발, 강철의 열 흐름, 그리고 나중에 동위원소 분리를 위한 것으로 밝혀진 확산 방정식을 포함했다. 두 번째 그룹은 필리스 로켓 니콜슨, 데이비드 코펠리, 오스카 바네만의 마그네트론 연구 그룹이었다. 이 작업은 레이더 개발을 지원하는 밸브 개발 조정 위원회를 위해 수행되었다. 더 많은 통합자를 이용할 수 있었다면 차동 분석기를 사용할 수 있었을 것이므로, Hartree는 자신의 그룹을 기계식 책상 계산기에서 병렬로 작업하기 위해 세 개의 "CPU"로 설정했다. 해결 방법을 위해 그는 현재 고전적인 입자 시뮬레이션인 것을 선택했다.[12] 하트리는 전쟁 기간 동안 수많은 고도의 기술적 비밀 보고서를 썼음에도 불구하고 그의 자석론 연구 결과 중 어떤 것도 학술지에 발표하지 않았다.

1944년 4월 하트리가 포함된 위원회는 국립물리연구소(NPL) 내에 수학 섹션을 설치할 것을 권고했다. 10월에 이 권고안은 과학 장비에 대한 자동 전화 장비의 가능한 적응에 대한 조사와 신속한 계산에 적합한 전자 컴퓨팅 장치의 개발이라는 첫 번째 두 가지 목표로 발효되었다. 한 사람은 일부 회원들이 이미 콜로서스 컴퓨터를 알고 있었다고 의심한다. 존 R. 워머슬리(Turing's béte noire)가 초대 감독이었다. 1945년 2월에 그는 ENIAC(아직 완전하지 않음)를 방문하는 것을 포함하여 2개월에 걸쳐 미국의 컴퓨터 설비 투어를 떠났다. 그는 폰 노이만의 유명한 1945년 6월 EDVAC 보고서 초안을 알게 되었다. 약 두 달 후 하르트리도 당시 공개적으로 알려진 것이 아닌 에니악에게로 건너갔다.

만년의 인생과 일

1946년 2월 막스 뉴먼(Colossus computer)은 맨체스터 대학에서 범용 컴퓨터 구축 업무를 시작하기 위한 자금 지원 신청서를 왕립학회에 제출했다. 왕립학회는 이 요청을 하르트리와 CNPL의 C.G. 다윈 이사에게 의뢰해 조언을 구했다. 하트리가 이 보조금을 추천했지만 다윈은 튜링의 NPL ACE가 국가의 요구를 충족시키기에 충분하다는 이유로 반대했다. 그러나 하트리의 시선은 그날 승리했고 맨체스터의 컴퓨터 개발은 시작되었다.

하트리는 제어 시스템에서 더 많은 작업을 했고 디지털 컴퓨터의 초기 적용에 관여하면서 탄도표를 계산하는 데 ENIAC의 사용에 대해 미군에 조언했다. 1946년 여름, 하트리는 ENIAC로 두 번째 여행을 떠났는데, 그때 그는 ENIAC를 프로그래밍한 첫 번째 민간인이 되었다. 이를 위해 그는 음속보다 빠르게 이동하는 날개 표면 위의 공기와 같은 표면 위의 압축성 액체의 흐름과 관련된 문제를 선택했다.[13]

1945년 말 또는 1946년 아주 이른 시기에 하트리는 케임브리지 대학의 모리스 윌크스에게 그가 보아왔던 미국의 컴퓨팅의 비교 발전에 대해 설명했다. 그리고 나서 Wilkes는 무어 전기 공학 학교 (ENIAC의 건설업자)로부터 전자 컴퓨터 강좌에 참석하라는 초청장을 받았다. 이것을 위해 떠나기 전에 하트리는 에니악에 대해 좀더 충분히 브리핑을 할 수 있었다. 윌키스가 1949년 5월 가동을 목표로 하는 EDSAC의 원 디자인을 계획한 것은 보트 홈이었다. Hartree는 Wilkes와 긴밀하게 협력하여 광범위한 문제에 대한 기계의 사용을 개발했고, 가장 중요한 것은 대학의 여러 영역에서 사용자들이 어떻게 기계의 사용법을 연구 작업에 사용할 수 있는지를 보여주었다.

하트리는 1946년 플럼머 수학물리학 교수직을 맡기 위해 캠브리지로 돌아왔다. 10월에 그는 "계산 기계: 최근과 미래의 발전과 수학물리학에 미치는 영향"이라고 말했다. 이것은 ENIAC와 하트리가 그것에 대해 한 일을 묘사했다. 저장된 프로그래밍 전자 컴퓨팅이 현실화되기 2년 전인 1946년에도 하트리는 서브루틴의 이용이 필요하다고 보았다. 그의 취임식 강의는 컴퓨터가 무엇을 할 수 있는지 살펴보는 것으로 끝이 났다. 그는 말했다: "..나는 경제, 의료, 사회학적으로 많은 관심과 중요성이 있는 많은 문제들이 현재 연구 중에 있으며, 이 문제들은 관련 컴퓨팅의 엄청난 부하로 인해 수행될 수 없다."

1946년 11월 7일 데일리 텔레그래프는 하트리를 인터뷰한 그의 말을 인용, "기계의 함의가 너무 커서 그것이 우리의 문명화에 어떤 영향을 미칠지 상상할 수 없다. 여기 인간 활동의 한 분야를 1,000배 더 빠르게 만드는 무언가가 있다. 교통 분야에서는 ACE와 맞먹는 것이 런던에서 케임브리지까지 5초 안에 갈 수 있는 능력일 것이다. 상상조차 할 수 없는 일이라고 말했다.[14]

때 J. 리옹의 케이터링 회사 & 영국의 컴퓨팅으로의 활동의 4번째와 마지막 주요한 공헌 1947년 초에, ENIAC의 제조 업체 런던에서 소문을 듣고 그 해 여름에 있는 작은 팀 때문에 그들은 이런 새로운 컴퓨터 지원의 administra의 엄청난 양에 있을 것을 느꼈다 뭐 미국에서, 일이 일어났는지 조사하기 위해 보냈다 시작했다.tive 그리고 회사가 해야 할 회계 업무. 그 팀은 콜을 만났다. 프린스턴에 있는 고등 연구소의 헤르만 골드스틴은 하트리에게 그들의 수색에 대해 편지를 썼다. 하트리는 이 편지를 받자마자 편지를 써서 라이온스의 대표들을 초대하여 자신과 윌크스와의 만남을 위해 캠브리지로 오게 했다. 이로 인해 Lions가 개발한 상업용 EDSAC의 상용화 버전이 개발되었는데, LEO는 상업용 비즈니스 어플리케이션에 사용되는 최초의 컴퓨터였다. 하트리가 죽은 후, 리오 컴퓨터의 본사는 하트리 하우스로 개칭되었다. 이것은 라이온스가 하트리가 그들의 새로운 사업에 얼마나 기여했다고 느꼈는지를 보여준다.

Hartree의 마지막 유명한 공헌은 1950년 컴퓨터 수요의 추정치였는데, 이는 "우리는 여기 캠브리지에 컴퓨터가 있고, 맨체스터에 컴퓨터가 있고, [NPL]에 컴퓨터가 있다. 스코틀랜드에 하나쯤은 있어야 한다고 생각하지만, 그게 다야." 그 당시에는 필요한 컴퓨터 수를 과소평가하는 것이 일반적이었다.[15]

하트리의 마지막 캠브리지 박사과정 학생인 샬럿 프로이스 피셔는 다중 구성 하트리-의 개발과 구현으로 유명해졌다.Fock (MCHF)은 원자 구조 계산과 음의 칼슘 이온의 존재에 관한 그녀의 이론적 예측에 대한 접근방법이다.

1958년 2월 12일 케임브리지 애든브룩스 병원에서 심부전으로 사망했다.[citation needed]

명예 및 상

책들

  • Hartree, D. R. (1949). Calculating Instruments and Machines. Urbana: University of Illinois Press. (또한 (1950) 캠브리지 대학 출판부)
  • Hartree, D. R. (1952). Numerical Analysis. Oxford University Press.
  • Hartree, D. R. (1957). The calculation of Atomic Structures. New York: Wiley & Sons.
  • Hartree, D. R. (1984). Calculating Machines: Recent and prospective developments and their impact on Mathematical Physics and Calculating Instruments and Machines. The Charles Babbage Institute reprint series for the History of Computing. Vol. 6. Cambridge, USA: MIT Press. volume= 추가 텍스트(도움말)

참조

  1. ^ a b c Darwin, C. G. (1958). "Douglas Rayner Hartree 1897-1958". Biographical Memoirs of Fellows of the Royal Society. 4: 102–116. doi:10.1098/rsbm.1958.0010. S2CID 58228579.
  2. ^ a b c 수학 계보 프로젝트 더글러스 하트리
  3. ^ O'Connor, John J.; Robertson, Edmund F., "Douglas Hartree", MacTutor History of Mathematics archive, University of St Andrews
  4. ^ 리처드 하트리, 존 펜과 선즈 오브 그리니치
  5. ^ Froese Fischer, Charlotte (2003). Douglas Rayner Hartree: His Life in Science and Computing. Singapore: World Scientific. pp. 14–15. ISBN 9789812795014.
  6. ^ 반 데르 클루트(2011년). "미러와 연기: A. V. 힐, 그의 준장, 그리고 제1차 세계대전의 대공포병 과학." 노트 레크 R. Soc. Lond. 65: 393–410.
  7. ^ "Density functional theory/Hartree–Fock method". Wikibooks. Retrieved 22 April 2020.
  8. ^ Sherill, C. David. "Density Functional Theory". Notes on Quantum Chemistry. Georgia Institute of Technology. Retrieved 22 April 2020.
  9. ^ Hartree, D. R.; Ingham J. (1938–1939). "Note on the application of the differential analyser to the calculation of train running times". Memoirs and Proceedings of the Manchester Literary and Philosophical Society. 83: 1–15.
  10. ^ "Excerpt from letter to Jim Hailstone from Jack Howlett, 11 November 1995". Retrieved 1 January 2010.
  11. ^ "Jack Howlett". Archived from the original on 24 September 2006. Retrieved 1 January 2010.
  12. ^ Buneman, Oscar (1990). Nash S. G. (ed.). A History of Scientific Computing. New York: ACM Press. p. 57.
  13. ^ Ceruzzi, Paul E. "Faster, Faster: The ENIAC". Retrieved 1 January 2010.
  14. ^ Rope, Crispin. "Pioneer Profile: Douglas Hartree". Retrieved 7 July 2012.
  15. ^ Lavington, Simon (1980). Early British Computers. Manchester University Press. p. 104. ISBN 978-0-7190-0810-8.

추가 읽기

  • Froese Fischer, Charlotte (2003). Douglas Rayner Hartree: His life in science and computing. Singapore: World Scientific.
  • 맨체스터 차등 분석기
선행자 바이엘 맨체스터 대학교 응용수학 석좌
1929–1937 		성공자
전문 및 학술 협회
선행자
로버트 헨리 클레이턴
 맨체스터 문학 철학회의 회장
1939–40 		성공자