Интернет, компьютеры, софт и прочий Hi-Tech

Подписаться через RSS2Email.ru

Аналоговые компьютеры

Обычный компьютер, к которому вы привыкли, как известно, работает только с цифровыми данными. То есть, ему следует скармливать не что попало, а последовательности нулей и единиц — дискретных электрических сигналов определённой частоты и напряжения. Иначе он попросту не поймёт, что в него вводят.

Однако так было не всегда. Есть вычислительные машины, для которых не нужно всё оцифровывать, выражать в битах и байтах. В общем, речь пойдёт об аналоговых компьютерах. Они же — аналоговые вычислительные машины (АВМ). Поехали!..

История

Дело было в 1902-м году, когда археологи нырнули на дно моря у греческого острова Антикитера и нашли древнее вычислительное устройство, бронзовый механизм из шестерёнок, датируемый вторым веком до нашей эры. Считается, что это — первое в мире аналоговое вычислительное устройство. Пусть не компьютер, но как минимум калькулятор.

Почему аналоговое? Потому что работает с аналоговыми данными — изменениями угла поворота своих деталей. Почему вычислительное? Потому что входные данные (положение в пространстве) обрабатываются — и на выходе есть какой-то результат, что-то подсчитано.

В четвёртом веке нашей эры Теон Александрийский довёл до ума устройство, придуманное ещё древними греками и работавшее по тому же принципу, — астролябию. Правда, на роль компьютера она не тянула, поскольку являлась узкоспециализированным прибором для астрономов.

В 1622-м английский математик Уильям Отред придумал логарифмическую линейку. С её помощью уже можно было вычислять что угодно. Затем наступило время арифмометров — механических калькуляторов. Ну и других счётных машин. Все эти инструменты работали с аналоговыми входными данными — всё тем же положением частей в пространстве относительно друг друга.

И вот в двадцатом веке в США, аккурат во время Второй Мировой, был придуман операционный усилитель (ОУ) для использования в качестве входных данных сведений о напряжении постоянного тока. То есть, можно было построить вычислительную машину без движущихся частей. Что, собственно говоря, и было сделано. Сначала — на радиолампах, затем — на транзисторах, ну и, наконец, на микросхемах.

Суть вкратце

Как можно выразить аналоговый сигнал в числовом значении? Очень просто! Возьмём обычный прибор для измерения напряжения — вольтметр. Или силы тока — амперметр. Подключим контакты к обычной батарейке. Стрелка двинется и укажет на число, расположенное на шкале.

Теперь представьте себе более умное устройство, способное понимать множество таких чисел и производить с ними всяческие математические операции. А затем выдавать результат.

Примеры

Уже во время Второй Мировой на американских подводных лодках устанавливали аналоговый компьютер US Navy Mk III Torpedo Data Computer для управления запуском торпед.

«Newmark» 1960-го года выпуска — пять серых ящиков, поставленных один на другой. На лицевой стороне — индикаторы со стрелками и ручки переключателей.

В 1962-м в недрах Академии наук СССР был создан «Итератор». Было это так давно, что уже никто не помнит, как он выглядел.

Зато известно, что польский «AKAT-1» напоминал пульт управления звездолётом в старых фантастических фильмах, но только с экраном, очень похожим на старинный телевизор.

Внутри таких изделий были электронные узлы: усилители, интеграторы, сумматоры, множительные устройства, преобразователи... В общем, что угодно.

Зачем это нужно

Вернее, зачем это было нужно. Ответ прост: чтобы переводить аналоговые сигналы в числовые значения, обрабатывать их, подсчитывать, рисовать на экранах какие-то графики, диаграммы, ну и так далее.

А ещё для управления производственными процессами, чтобы получать напряжения с различных датчиков, мгновенно реагировать и принимать соответствующие меры, не ожидая, пока всё конвертируется в цифровой вид.

В наши дни, с наступлением эпохи цифровой электроники, аналоговые компьютеры практически вымерли. Впрочем, их преимущество, отсутствие необходимости предоставлять только цифровую форму входных данных, отнюдь не забыто, и светлые головы намереваются реализовать его по-новому. Но об этом — чуть позже.

Нейрокомпьютер

Является разновидностью аналогового компьютера и построен по тому же принципу, что и человеческий мозг. В смысле, по принципу действия нейронных систем. Впервые такую штуку придумал Фрэнк Розенблатт в 1958-м году. Американский учёный назвал свою машину «Марк-1» перцептроном (от английского «perceptron», что означает «восприятие»).

Концепция такова: все процессы распределяются по электронным вариантам нейронов и выполняются параллельно, что обеспечивает высокое быстродействие. Если какая-то часть таких искусственных нейронов барахлит или даже выходит из строя, выполнение не останавливается, просто перераспределяется. В итоге компьютер не зависает.

Напоминает по своей структуре кластеры серверов, сменяющих друг друга при сбоях и действующих как единое целое. Но только в аналоговой схеме не страшны ни разброс параметров, ни помехи, ни поломки частей, поскольку кластеры очень обширные.

В общем, надёжность получается такая, что цифровым машинам и не снилась. Поэтому по принципам нейрокибернетики и нейроинформатики нынче пытаются создать гибридные компьютеры — цифровые, но с использованием вышеописанной концепции.

Биокомпьютеры

Теперь — о новой реализации аналоговых компьютеров, как было обещано ранее. Учёные пытаются создать биокомпьютеры, подключая микросхемы к биологическим нейронам с помощью углеродных нановолокон.

«Программы», имеющиеся в человеческом мозгу, по аналогии с «Software» получили обозначение «Wetware» («влажное обеспечение»). Также появился термин «молекулярные вычисления», подразумевающий, что вместо микросхем будут использоваться нуклеиновые кислоты и белки.

Однако будем надеяться, что киборги начнут разгуливать по улицам ещё нескоро, а «влажное обеспечение» не станут подмешивать в напитки.

Заключение

Несколько десятков лет — приличный срок, вполне достаточный для того, чтобы цифровая вычислительная техника доказала свою эффективность и практичность. Таковая нынче применяется даже там, где, казалось бы, более уместна аналоговая.

Почему? Потому что цифровая давно уже работает как минимум ничуть не хуже, напрочь нивелируя преимущества аналоговой. Электронная эволюция перешла на новую стадию, и вернуться назад уже невозможно.

Автор: vanilinkin, специально для xBB.uz, 02.07.2012


Предыдущие публикации:

Биржа долевых инвестиций SIMEX.

Последнее редактирование: 2012-07-02 11:54:56

Метки материала: компьютеры, аналоговые, аналоговые компьютеры, компьютер, электроника, hi tech, комп, computer, высокие технологии, компьютерная техника, девайсы, компьютерное оборудование, high tech, средства вычислительной техники, какие бывают компьютеры, компютеры

Оставьте, пожалуйста, свой комментарий к публикации

Представиться как     Антибот:
   

Просьба не постить мусор. Если вы хотите потестить xBB, воспользуйтесь кнопкой предварительного просмотра на панели инструментов xBBEditor-а.


© 2007-2017, Дмитрий Скоробогатов.
Разрешается воспроизводить, распространять и/или изменять материалы сайта
в соответствии с условиями GNU Free Documentation License,
версии 1.2 или любой более поздней версии, опубликованной FSF,
если только иное не указано в самих материалах.