Jakie są różne typy komputerów analogowych?
Każdy nośnik, który 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 elektryczne zostały opracowane później. W ostatnich latach zasady obliczeń analogowych zostały modelowane przy użyciu komputerów optycznych i stały się podstawą dla niektórych nowych wdrożeń obliczeń kwantowych.
Komputer analogowy używa jakiegoś medium do reprezentowania stanów zmiennych dyskretnych. W przeciwieństwie do komputerów cyfrowych, które przekształcają zmienne na serie liczb, komputery analogowe działają bezpośrednio ze zmiennymi. Przekształcają i przeprowadzają 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 Ptolemejskiego Egiptu, modelował ruchy obiektów widocznych na niebie za pomocą skomplikowanej serii przekładni. Orreries pełnił podobną funkcję we wczesnym okresie nowożytnym. Podczas pierwszej i drugiej wojny światowej używano znacznie bardziej zaawansowanych mechanicznych komputerów analogowych do kodowania i dekodowania danych, a także do wspomagania celowania dużych artylerii.
Komputery hydrauliczne modelują dane, wykorzystując przepływ cieczy zamiast ruchu części mechanicznych. Być może najwcześniejszymi przykładami są zegary wodne używane w średniowieczu. Wykorzystali stały przepływ i ciśnienie wody do dokładnego pomiaru upływu czasu. Bardziej nowoczesne hydrauliczne komputery analogowe wykorzystują przepływ różnych cieczy do zamykania systemów w modelach danych.
Elektryczne komputery analogowe wykorzystują jedną z kilku właściwości energii elektrycznej do reprezentowania danych i manipulowania nimi. W tym celu najczęściej stosowane odmiany stosowały napięcie. Ten rodzaj komputera analogowego jest dość potężny i może przewyższyć wczesne komputery cyfrowe podczas wykonywania niektórych funkcji, ale był mniej wszechstronny, ponieważ każdy nowy program zazwyczaj wymagał fizycznej modyfikacji okablowania i obwodów.
Komputery analogowe mogą być również wykonywane przez komputery optyczne. Komputery te kodują informacje w różnych właściwościach światła i przetwarzają dane, działając bezpośrednio na te informacje. Ten rodzaj przetwarzania danych może wykonywać określone zadania, w szczególności analizę obrazu, z dużą wydajnością.
Wielopaństwowy charakter obliczeń analogowych jest również wykorzystywany przy opracowywaniu komputerów kwantowych pierwszej generacji. Komputery kwantowe można tak skonstruować, aby wykorzystywały naturalne podobieństwo między niektórymi typami struktur fizycznych i leżącą u ich podstaw strukturę matematyczną niektórych problemów rozwiązanych przez mechanikę kwantową. Gdy obliczenia kwantowe pojawiają się od samego początku, ten typ komputera może stać się coraz bardziej powszechny i ważny.