Calculator analogic

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
O pagină din Fișierul de informații al Bombardier (BIF) care descrie componentele și comenzile sistemului de țintire Norden . A fost un computer analogic optic / mecanic sofisticat folosit de forțele aeriene ale armatei SUA în timpul celui de-al doilea război mondial , al războiului coreean și al războiului din Vietnam pentru a ajuta pilotul de bombardier să elibereze bombe cu precizie.

Un computer analog este un computer care exploatează fenomene fizice asociate cu variabile continue pentru a modela problema de rezolvat; de exemplu pot fi utilizate cantități electrice , hidraulice sau mecanice . Prin urmare, se distinge de procesoarele digitale mai comune care operează în schimb pe reprezentări numerice ale datelor .

Deoarece calculatorul analogic nu folosește valori discrete, ci valori continue, repetarea procesului nu este sigur de a obține exact același rezultat pe care îl garantează o mașină Turing . Funcționând pe cantități continue, computerele analogice nu suferă de zgomot de cuantificare, ci de zgomot analog . În trecut, computerele analogice erau utilizate pe scară largă, deoarece erau caracterizate de performanțe superioare față de computerele digitale ale vremii, trecând de la reguli simple de diapozitive la sisteme complexe de țintire pentru artilerie navală .

Istoria computerelor analogice

Schema aparatului Antikythera
  • Mașina Antikythera este cel mai vechi calculator analog cunoscut. A fost conceput pentru a calcula pozițiile astronomice . A fost descoperită în 1901 în largul insulei grecești Cerigotto (Antikythera), la nord-est de Creta , și a fost datată între 100 î.Hr. și 150 î.Hr. Elenistica era mult mai avansată decât se credea anterior. Dispozitivele cu o complexitate comparabilă ar apărea abia cu un mileniu mai târziu.
  • Regula de diapozitive este un calculator analog pentru efectuarea multiplicării și divizării. A fost inventat în jurul anilor 1620 - 1630 , la scurt timp după publicarea conceptului de logaritm , care stă la baza funcționării sale.
  • Analizorul diferențial este un calculator analogic mecanic conceput pentru a rezolva ecuații diferențiale, folosind roți și alte mecanisme. Inventat în 1876 , [1] a fost construit pentru prima dată în anii 1920 și 1930. [2]
  • Calculatorul algebric de Leonardo Torres y Quevedo , prezentat în 1893 Academiei Spaniole de Științe și Fizică, este un calculator analogic mecanic capabil să rezolve ecuații algebrice găsind chiar și soluții complexe cu o precizie mai mică de o miime. Calculatorul lui Torres este păstrat în muzeul ETS de Ingenieros de Caminos al Politehnicii din Madrid
  • Sistemele de direcționare pentru tunuri și bombe din al doilea război mondial foloseau computere analogice. [3]
  • Calculatorul MONIAC ​​a fost un model hidraulic al unei economii naționale construit în anii 1950. [4]
  • Heathkit EC-1 erau computere analogice construite de „Heath Company” în SUA în 1960. [5]
  • „Sistemul de calcul cuantic Orion” al lui D-Wave Systems , primul computer cuantic funcțional care a funcționat ca un computer analogic. [6]

Calculatoare analogice electronice

Similitudinea dintre componentele mecanice liniare, cum ar fi arcurile și amortizoarele, și componentele electrice, cum ar fi condensatoarele, inductoarele și rezistențele, pot fi descrise în termeni matematici: pot fi modelate folosind ecuații care sunt în esență de aceeași formă.

Cu toate acestea, diferența dintre aceste sisteme este ceea ce face utilă calculația analogică. Dacă luați în considerare un sistem simplu de masă cu arc, construirea sistemului fizic ar necesita să cumpărați arcurile și masele. Apoi, vom continua conectând o ancoră adecvată între ele, conectând totul la un set de echipamente de testare setate corespunzător și, în cele din urmă, vom putea face măsurători (adesea dificil de obținut).

Echivalentul electric poate fi construit cu câteva amplificatoare operaționale și câteva componente liniare pasive; toate măsurătorile pot fi luate de un osciloscop sau mai des de un plotter fie din cauza procesării lente, fie pentru a păstra o urmă permanentă a muncii efectuate. În circuit, „masa arcului” (simulată) poate fi schimbată printr-un potențiometru. Sistemul electric este o analogie cu sistemul fizic, dar este mai puțin costisitor, mai sigur și mai ușor de modificat. Calculatoarele analogice complet electronice sunt, de asemenea, extrem de rapide, deoarece calculul se finalizează la viteza pe care o parcurge semnalul prin circuit, care este, în general, o fracțiune apreciabilă din viteza luminii.

Dezavantajul analogiei mecanico-electrice este că părțile electronice sunt limitate de intervalul în care variabilele se pot schimba. Aceasta se numește interval dinamic . De asemenea, acestea sunt limitate de zgomotul electric.

Aceste circuite electrice pot efectua și alte simulări. De exemplu, tensiunea poate simula presiunea apei și curentul poate simula debitul de apă în termeni de metri cubi pe secundă.

Există adesea o lipsă de înțelegere cu privire la sistemele electrice, care uneori duce la termenii analog și digital în semnificații dubioase sau confuze. Sistemele analogice sunt uneori cunoscute doar ca sisteme electrice continue care variază în timp. După cum sa explicat mai sus, acest lucru este incorect, deoarece funcțiile discontinue pot fi, de asemenea, modelate. De fapt, chiar și termenul digital are o definiție tehnică bine definită. În contextul circuitelor, se referă la utilizarea nivelurilor discrete de tensiune electrică ca coduri pentru simboluri și la manipularea acestor simboluri în funcționarea computerului digital. Calculatorul electronic analog manipulează cantitățile fizice de volți sau amperi într-o formă de undă. În consecință, precizia de citire (a numerelor raționale) a computerului analog este limitată de cuantificarea echipamentului de citire utilizat. Acuratețea computerului digital trebuie să fie neapărat finită, dar acuratețea rezultatului este limitată doar de timp.

În domeniul muzicii există Modular Moog : calculatoare analogice cu drepturi depline.

Calculator analog-digital hibrid

Există un dispozitiv intermediar, cunoscut sub numele de computer hibrid, în care un computer digital este combinat cu unul analog. Calculatoarele hibride sunt folosite pentru a obține o valoare „seed” foarte precisă, dar nu precisă, folosind un computer analog ca interfață, alimentat într-un proces iterativ efectuat de un computer digital pentru a obține gradul final de precizie dorit. Cu trei sau patru cifre, o sămânță numerică extrem de precisă, timpul total de calcul digital necesar pentru a obține acuratețea dorită este redus dramatic, deoarece sunt necesare încă câteva iterații. De exemplu, calculatorul analogic poate fi utilizat pentru a rezolva o problemă neanalitică descrisă de o ecuație diferențială pentru utilizare într-un calcul mai general (unde precizia nu este foarte importantă). Cu toate acestea, computerul hibrid este, de obicei, mult mai rapid decât un computer digital, oferind calcule mai precise decât un computer analogic. Este util pentru calculele în timp real care necesită o astfel de combinație (de exemplu, un radar cu matrice fazată de înaltă frecvență sau un sistem de calcul meteorologic).

Un computer analogic ELWAT polonez

Notă

  1. ^ Thomson, James, O mașină integratoare având un nou principiu cinematic , în Proceedings of the Royal Society , vol. 24, 1876, pp. 262-5, DOI : 10.1098 / rspl.1875.0033 .
  2. ^ Karl L. Wildes, Nilo A. Lindgren, A Century of Electrical Engineering and Computer Science at MIT, 1882-1982 (Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1985), paginile 90-92
  3. ^ ( PDF ) Calculatoarele analogice mecanice ale lui Hannibal Ford și William Newell
  4. ^ Revista Fortune - martie 1952, „Moniac: învățarea economiei în treizeci de minute fascinante”, pp.100-101.
  5. ^ EC-1 Educational Analog Computer , pe heathkit-museum.com . Adus la 17 ianuarie 2009. Arhivat din original la 1 ianuarie 2009 .
  6. ^ Start-up demos computer quantum De Michael Kanellos Personal Writer, CNET News.com, Publicat: 14 februarie 2007 Accesat la 16 februarie 07. "În ultimul timp, computerul D-Wave este un computer analog, potrivit lui Alexey Andreev, un capitalist de risc la Harris & Harris și un investitor în D-Wave. Răspunsurile la programele rulate pe computer vin sub formă de simulare fizică. Răspunsurile la problemele din computerele digitale sunt în esență soluții matematice. "

Exemple practice

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

Controlul autorității Tezaur BNCF 35886 · LCCN (EN) sh85004769 · GND (DE) 4142337-9 · BNF (FR) cb119443710 (dată) · NDL (EN, JA) 00.560.244
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Computer_analogico&oldid=121660445 ”