Ранние компьютеры были механическими машинами, изготовленными с использованием шестерен и рычагов. Эти части или компоненты могли быть точно перенесены и соединены с другими компонентами таким образом, чтобы моделировать взаимосвязь между различными переменными в математическом уравнении. Эти переменные можно изменить, переместив шестерню или потянув за рычаг, и результаты этих действий можно увидеть в другом наборе шестерен, новое положение которых дало реакцию, которую искал оператор.
В 1936 году русский инженер Владимир Лукьянов построил механический компьютер, в котором для расчетов использовалась вода вместо шестерен и рычагов.
Лукьянов был одним из инженеров, работавших на строительстве железных дорог Троицк-Орск и Картал-Магнитня в конце 1920-х годов. Чтобы обеспечить качество и долговечность железобетонных конструкций, инженеры заливали бетон только летом. Тем не менее, когда зимой температура опускалась ниже нуля, в бетоне все же появлялись трещины.
Лукьянов предположил, что этого можно избежать, если тщательно проанализировать изменение температуры бетонной массы с учетом состава бетона, используемого цемента, технологии работы и внешних условий.
Лукьянов начал изучать температурный режим бетонной кладки, но существующие методы расчета не могли быстро и точно решить сложные дифференциальные уравнения, описывающие температурный режим.
В поисках нового подхода к решению проблемы Лукьянов обнаружил, что поток воды во многом похож на распределение тепла. Он пришел к выводу, что построение компьютера с водой в качестве основного компонента может визуализировать невидимый тепловой процесс.
В 1936 году Лукьянов построил свою первую модель «водного интегратора» в Дорожно-строительном институте (ныне Центральный транспортно-строительный институт или ЦНИИС). В то время это был единственный компьютер, способный решать уравнения в частных производных.
Гидравлический интегратор Лукьянова был впечатляющим произведением сантехники. Он был размером с чулан и состоял из нескольких соединенных между собой труб и насосов. Уровень воды в различных камерах представлял собой сохраненные числа, а поток между ними — математические операции. Результат был нанесен на график.
Ранние модели водяного интегратора были сделаны из железа, листового металла и стеклянных трубок и использовались только для расчетов в области теплотехники. Новые модели смогли решить более сложные задачи, что значительно расширило его применение.
В 1960-х годах был построен интегратор, части которого можно было снимать и соединять в различной конфигурации, в зависимости от характера и сложности решаемой проблемы.
Применение водяного интегратора стало настолько широким, что машина стала серийно производиться для использования в лабораториях и учебных заведениях по всему Советскому Союзу. Они использовались в различных областях, таких как решение проблем строительства в песчаных дюнах и районах вечной мерзлоты в Центральной Азии, изучение температурного режима антарктического ледяного покрова, решение задач ракетостроения и так далее.
Несмотря на наличие электронно-вычислительных машин, аналоговые компьютеры «Лукьяновская вода» использовались в Советском Союзе до 1980-х годов.
Только в 1980-х годах с развитием небольших и высокоскоростных цифровых компьютеров возможности водного интегратора стали выглядеть устаревшими.
В настоящее время остались только два Лукьяновских гидроинтегратора, размещенные в Московском политехническом музее.
