Jakie są różne typy komputerów analogowych?

Każde medium, które może skutecznie reprezentować ciągły stan danych, może służyć jako podstawa komputera analogowego. Najwcześniejszymi przykładami komputerów analogowych były komputery mechaniczne, które wykorzystują ruchome części i koła zębate. Komputery hydrauliczne i komputery elektryczne zostały opracowane później. W ostatnich latach analogowe zasady obliczeniowe zostały modelowane przy użyciu komputerów optycznych i stanowiły podstawę do niektórych pojawiających się wdrożeń obliczeń kwantowych.

Komputer analogowy wykorzystuje pewne medium do reprezentowania stanów dyskretnych zmiennych. W przeciwieństwie do komputerów cyfrowych, które przekształcają zmienne na serię liczb, komputery analogowe działają bezpośrednio ze zmiennymi. Przekształcają i prowadzą operacje na zmiennych przy użyciu procesów mechanicznych, elektrycznych lub innych w celu bezpośredniej zmiany stanu mediów reprezentujących zmienną.

Mechaniczne komputery analogowe mają starożytną historię. Mechanizm Antikythera, produkt Ptolemaic Egipt, modelował ruchy obiektów widocznychNiebo, używając skomplikowanej serii biegów. Orreries pełnił podobną funkcję we wczesnym okresie nowoczesnym. Podczas pierwszej i drugiej wojny światowej użyto znacznie bardziej zaawansowanych komputerów analogowych mechanicznych do kodowania i dekodowania danych, a także pomocy w celowaniu dużych elementów artylerii.

Dane dotyczące komputerów hydraulicznych z wykorzystaniem przepływu cieczy zamiast ruchu części mechanicznych. Być może najwcześniejszymi przykładami są zegary wodne stosowane w średniowieczu. Wykorzystali one stały przepływ i ciśnienie wody, aby dokładnie zmierzyć upływ czasu. Bardziej nowoczesne hydrauliczne komputery analogowe wykorzystują przepływ różnych cieczy przez systemy zamknięte do modelowania danych.

Elektryczne komputery analogowe wykorzystują jedną z kilku właściwości energii elektrycznej do reprezentowania danych i manipulowania danymi. W tym celu najczęstsze odmiany historycznie wykorzystały napięcie. Ten rodzaj komputera analogowego jest całkiempotężny i może przewyższyć wczesne komputery cyfrowe podczas wykonywania określonych funkcji, ale był mniej wszechstronny, ponieważ każdy nowy program zwykle wymagał fizycznej modyfikacji okablowania i obwodów.

Analogowe obliczenia można również przeprowadzić za pomocą komputerów optycznych. Te komputery kodują informacje w różnych właściwościach danych światła i przetwarzania, działając bezpośrednio na te informacje. Ten rodzaj obliczeń może wykonywać określone zadania, w szczególności analizę obrazu, z dużą wydajnością.

Wielokwajny charakter obliczeń analogowych jest również wykorzystywany do opracowywania pierwszej generacji komputerów kwantowych. Komputery kwantowe mogą być ustrukturyzowane, aby wykorzystać naturalne podobieństwo między niektórymi rodzajami struktur fizycznych i podstawową strukturą matematyczną niektórych problemów rozwiązanych przez mechanikę kwantową. W miarę jak obliczenia kwantowe wyłania się z niemowlęctwa, ten typ komputera może stać się bardziej powszechny i ​​ważny.