设计与原理
FERMIAC 的设计非常巧妙，它基于物理现象中的概率分布，特别是中子在物质中的散射过程。其主要结构是一个圆形或椭圆形的图表，图表上标有代表不同材料的区域。在图表上，有大量连接的线条，代表中子的可能路径。费米通过随机抽取“中子”的路径来模拟中子的行为，从而研究中子的传播和相互作用。
具体来说，FERMIAC 由以下几个部分构成：
- 图表区域： 代表各种材料，如铀、石墨等。
- 线条网络： 连接图表区域，表示中子的运动路径。
- “中子”起始点： 模拟中子的发射。
- “探测器”： 用于记录中子的最终位置。
工作流程
在使用 FERMIAC 时，研究人员会将一个代表中子的点放置在图表的起始位置。然后，根据图表的线条网络，随机地移动这个点。线条的长度和连接方式代表了中子在不同材料中的散射概率和方向。当“中子”点经过不同的区域时，其路径会被改变，这模拟了中子与物质的相互作用。最终，“中子”点到达“探测器”，研究人员可以根据“探测器”的位置和数量来分析中子的行为。这种方法利用了手动方式来进行计算，但其核心思想是模拟随机过程。
费米及其同事通过手动操作 FERMIAC，进行了大量的计算，从而得出了关于中子在不同材料中的行为的宝贵信息。这些信息对于核物理学的发展，特别是对于核反应堆的设计至关重要。
历史意义与影响
FERMIAC 虽然结构简单，但它体现了模拟计算的思想，为后来数字计算机的发展提供了重要的启示。FERMIAC 的设计也体现了费米作为一位伟大物理学家的创新精神和解决问题的能力。它证明了模拟计算在解决复杂科学问题上的潜力。
FERMIAC 的出现，也推动了模拟计算方法的发展，为后期计算机模拟的出现奠定了基础。特别是在原子能研究领域，模拟计算成为不可或缺的工具。
局限性
FERMIAC 作为一种手动操作的模拟计算机，存在一些局限性。由于操作过程完全依赖人工，因此计算速度很慢，并且容易出现人为错误。此外，FERMIAC 的精度受到图表设计和人工操作的限制。随着数字计算机的发展，这些局限性逐渐被克服。
结论
费米模拟计算机（FERMIAC）是早期计算机发展史上一个值得关注的案例。它以一种巧妙的方式，利用机械和概率方法来模拟中子的行为，为核物理学研究提供了重要的帮助。FERMIAC 的设计体现了模拟计算的潜力，对后来的计算机发展产生了深远的影响。尽管它在计算速度和精度上存在局限性，但它仍然是计算机发展史上一颗闪亮的星。