FERMIAC nebo Monte Carlo Cart je analogový počítač vynalezený v roce 1946 fyzikem Enrico Fermim , aby pomohl při jeho výzkumu pohybu neutronů v procesech jaderného štěpení , srážkách, rozptylu elementárních částic [1] .
FERMIAC použil metodu Monte Carlo k simulaci pohybu neutronů v různých typech jaderných systémů. Vzhledem k počátečnímu rozložení neutronů je cílem modelování vyvinout jejich četné „genealogie“ – modely chování jednotlivých neutronů, včetně každé srážky, rozptylu a štěpení jádra . Když dojde ke štěpení, předpovídá se počet produkovaných neutronů a chování každého z nich, tj. předchozí simulační proces se opakuje. V každém kroku se k rozhodování o chování neutronů používají pseudonáhodná čísla .
Řada bubnů na FERMIAC byla nastavena podle původního typu jaderného materiálu k simulaci vhodné struktury náhodného rozložení mezi rychlými a pomalými neutrony . Náhodná čísla také určovala směr jízdy a vzdálenost k další srážce. Jakmile byly bubny na místě, vozík se rozjel po schématu a připravil cestu. Pokaždé, když byla na diagramu vyznačena změna materiálu, bylo nastavení bubnu upraveno, než pokračovala stavba.
V důsledku toho byla na schématu struktury jaderného zařízení vytvořena dvourozměrná „genealogie“ neutronů. Po nakreslení dostatečně velkého počtu trajektorií byl spočítán počet klíčových událostí a byly vyvozeny závěry o jejich pravděpodobností, koeficientech a vzorcích s nimi spojených.
Na začátku třicátých let vedl italský fyzik Enrico Fermi skupinu mladých vědců, kteří se stali známí jako Panisperna Street Boys pro své slavné experimenty v jaderné fyzice . V té době Fermi vyvinul techniky statistického vzorkování , které efektivně používal k předpovídání výsledků experimentů [2] .
O několik let později, v roce 1946, se Fermi zúčastnil počátečního hodnocení výsledků projektu prvního numerického elektronického počítače ENIAC . Mezi další přítomné patřil matematik z Los Alamos Laboratory Stanislav Ulam , který byl obeznámen s používáním statistických metod vzorkování podobných těm, které vyvinul Fermi. Dříve byly takové metody pouze teoreticky možným nástrojem, ale v praxi nebyly příliš využívány kvůli nutnosti velmi velkého počtu opakujících se výpočtů. Vzhledem k rychlostním schopnostem ENIACu však Ulam navrhl tyto metody prozkoumat. On diskutoval o jeho nápadech s Johnem von Neumannem , kdo nakonec používal Ulamovu Monte Carlo metodu (jak statistická vzorkovací analýza začala být volána) u ENIAC vyřešit různé problémy neutronového transportu [3] .
Než však bylo možné ENIAC plně využít, musel být převezen a smontován v americké armádní balistické výzkumné laboratoři [4] . Bylo to během této přestávky od ENIAC, že Fermi přišel s nápadem na jeho analogové zařízení. Přizval kolegu, aby vytvořil nástroj, který později dostal jméno FERMIAC (podobně jako ENIAC, ale s Fermiho atributem). Zařízení je v provozu přibližně dva roky.
FERMIAC je vystaven v Bradbury Science Museum v Los Alamos [5] .
V roce 2015 byla vytvořena přesná kopie zařízení v muzeu Enrica Fermiho Storico della Fisica e Centro Studi e Ricerche [6] . Demo nově vytvořeného zařízení je k dispozici jako PDF [7] .