Какие существуют типы аналоговых компьютеров?

Любой носитель, который может эффективно представлять непрерывное состояние данных, может служить основой для аналогового компьютера. Самыми ранними примерами аналоговых компьютеров были механические компьютеры, в которых используются движущиеся части и механизмы. Гидравлические компьютеры и электрические компьютеры были разработаны позже. В последние годы принципы аналоговых вычислений были смоделированы с использованием оптических компьютеров и стали основой для некоторых новых реализаций квантовых вычислений.

Аналоговый компьютер использует некоторую среду для представления состояний дискретных переменных. В отличие от цифровых компьютеров, которые преобразуют переменные в последовательность чисел, аналоговые компьютеры работают с переменными напрямую. Они преобразуют и выполняют операции с переменными, используя механические, электрические или другие процессы для непосредственного изменения состояния среды, представляющей переменную.

Механические аналоговые компьютеры имеют древнюю историю. Механизм Antikythera, продукт Ptolemaic Egypt, моделировал движения объектов, видимых в небе, используя сложную серию шестеренок. Orreries выполнял аналогичную функцию в начале современного периода. Гораздо более продвинутые механические аналоговые компьютеры использовались во время Первой и Второй мировых войн для кодирования и декодирования данных, а также для наведения больших артиллерийских орудий.

Гидравлические компьютеры моделируют данные, используя поток жидкости, а не движение механических частей. Возможно, самыми ранними примерами являются водяные часы, которые использовались в средние века. Они использовали постоянный поток и давление воды, чтобы точно измерить ход времени. Более современные гидравлические аналоговые компьютеры используют поток различных жидкостей через замкнутые системы для моделирования данных.

Электрические аналоговые компьютеры используют одно из нескольких свойств электричества для представления и обработки данных. Наиболее распространенные сорта исторически использовали напряжение для этой цели. Аналоговый компьютер такого типа является довольно мощным и может превосходить ранние цифровые компьютеры при выполнении определенных функций, но он менее универсален, поскольку каждая новая программа обычно требует физической модификации проводки и схемы.

Аналоговые вычисления также могут выполняться с помощью оптических компьютеров. Эти компьютеры кодируют информацию в различных свойствах света и обрабатывают данные, воздействуя непосредственно на эту информацию. Этот тип вычислений может выполнять определенные задачи, особенно анализ изображений, с большой эффективностью.

Многоуровневая природа аналоговых вычислений также используется при разработке первого поколения квантовых компьютеров. Квантовые компьютеры могут быть структурированы таким образом, чтобы использовать естественное сходство между определенными типами физических структур и основополагающей математической структурой некоторых задач, решаемых квантовой механикой. По мере того, как квантовые вычисления появляются в зачаточном состоянии, этот тип компьютеров становится все более распространенным и важным.