Гарольд Локк Хейзен

Гарольд Локк Хейзен (англ. Harold Locke Hazen; 1 августа 1901, Портленд, штат Мэн, США — 21 февраля 1980, Белмонт, штат Массачусетс, США) — американский инженер-электрик, пионер в области теории автоматического регулирования и вычислительной техники. Наиболее известен как создатель первого в мире электромеханического дифференциального анализатора (совместно с Вэниваром Бушем) и разработчик сервомеханизма, ставшего основой для современных систем управления.

Биография

Ранние годы и образование

Гарольд Локк Хейзен родился 1 августа 1901 года в Портленде, штат Мэн. В 1919 году поступил в Массачусетский технологический институт (MIT), который окончил в 1924 году со степенью бакалавра наук в области электротехники. Во время учёбы проявил интерес к математическому моделированию и автоматизации расчётов. В 1925 году получил степень магистра наук, а в 1932 году — докторскую степень (Sc.D.) в MIT, защитив диссертацию, посвящённую теории сервомеханизмов.

Работа в MIT и создание дифференциального анализатора

С 1924 года Хейзен работал в MIT в должности ассистента, а затем — профессора кафедры электротехники. В 1927 году он присоединился к проекту Вэнивара Буша по созданию механического вычислительного устройства для решения дифференциальных уравнений. Результатом их сотрудничества стал дифференциальный анализатор Буша — Хейзена, введённый в эксплуатацию в 1931 году. Это был электромеханический аналоговый компьютер, способный интегрировать дифференциальные уравнения до шестого порядка. Устройство использовало вращающиеся диски и ролики для выполнения математических операций и нашло применение в расчётах электрических цепей, баллистики и сейсмологии. Хейзен отвечал за разработку системы управления и точности передачи данных между компонентами.

Вклад в теорию управления

В 1934 году Хейзен опубликовал фундаментальную статью «Теория сервомеханизмов» (англ. Theory of Servomechanisms), в которой впервые систематизировал принципы построения следящих систем. Он ввёл понятие обратной связи как ключевого элемента для стабилизации и управления, а также разработал методы анализа устойчивости таких систем. Эта работа заложила основы современной теории автоматического регулирования. В 1940-х годах, в период Второй мировой войны, Хейзен консультировал Военно-морские силы США по вопросам разработки систем наведения для зенитных орудий и радиолокационных станций.

Административная и научная деятельность

С 1940 по 1942 год Хейзен занимал пост декана инженерного факультета MIT. В 1942 году он был назначен директором лаборатории сервомеханизмов MIT (ныне — Лаборатория информационных и системных наук). Под его руководством лаборатория стала ведущим центром по разработке систем управления для военной и гражданской авиации. После войны Хейзен участвовал в создании первого цифрового компьютера MIT — Whirlwind, но его основной вклад остался в области аналоговых вычислений и теории управления. В 1950-х годах он занимался проблемами автоматизации промышленных процессов и энергетических систем. Вышел на пенсию в 1966 году.

Научные достижения

Дифференциальный анализатор

Дифференциальный анализатор Хейзена — Буша был первым устройством, позволившим автоматизировать решение сложных дифференциальных уравнений, которые ранее решались вручную или с помощью механических интеграторов. Устройство состояло из шести интеграторов, соединённых через систему валов и шестерён. Оператор задавал начальные условия, вращая диски, а выходные данные снимались с помощью самописцев. Анализатор использовался в проекте «Манхэттен» для расчётов нейтронных потоков, а также в аэродинамике и гидродинамике.

Сервомеханизмы

Хейзен разработал классификацию сервомеханизмов по типу обратной связи (пропорциональная, интегральная, дифференциальная) и создал математический аппарат для их анализа. Его работы позволили перейти от эмпирических методов настройки регуляторов к точным инженерным расчётам. В 1940-х годах на основе его теории были созданы первые автоматические системы управления для зенитных орудий, что повысило точность стрельбы по движущимся целям.

Аналоговые вычисления

Хейзен внёс вклад в развитие аналоговых вычислительных машин, предложив методы снижения погрешностей, вызванных трением и люфтами в механических компонентах. Он также разработал электромеханические множительные устройства, которые использовались в анализаторах для моделирования нелинейных процессов.

Награды и признание

• 1947 — медаль «За заслуги» (США) за вклад в оборонные исследования.
• 1954 — премия IEEE в области теории управления (ныне — медаль Ричарда Хэмминга).
• 1965 — избран членом Национальной инженерной академии США.
• 1970 — почётный доктор наук Университета штата Мэн.

Память

В 1980 году, после смерти Хейзена, его архив был передан в библиотеку MIT. В честь учёного названа стипендия для студентов, изучающих теорию управления в MIT. В 2000 году Американское общество инженеров-механиков (ASME) признало дифференциальный анализатор Хейзена — Буша историческим памятником инженерной мысли.

Основные публикации

• Theory of Servomechanisms // Journal of the Franklin Institute, 1934, vol. 218, pp. 279–331.
• The Differential Analyzer: A New Machine for Solving Differential Equations (совместно с V. Bush) // Journal of the Franklin Institute, 1931, vol. 212, pp. 447–488.
• The Design of a Servomechanism for Automatic Control // Transactions of the American Institute of Electrical Engineers, 1940, vol. 59, pp. 754–761.

Источники

• Harold Locke Hazen // IEEE Global History Network
• The Differential Analyzer // MIT Museum Archives
• History of Control Engineering by S. Bennett, 1993
• Vannevar Bush: A Biography by G. P. Zachary, 1997