HIBRIDNA RAČUNALA: ZNAČAJKE, VRSTE, PREDNOSTI, PRIMJERI - TEHNOLOGIJA - 2025

U hibridni računala su računala koja imaju obilježja analognih i digitalnih strojeva. Digitalni uređaj koristi se za kontrolu i rješavanje logičko-aritmetičkih operacija, dok se analogni uređaj koristi kao solver za diferencijalne jednadžbe.

Općenito, dobiva se približno rješenje složenih jednadžbi pomoću iterativnih numeričkih metoda, koje zahtijevaju veliki broj iteracija, ovisno o tome koliko je početno "sjeme" konačne vrijednosti i koliko je preciznost željena.

Hitachi 505 analogno hibridno računalo.Slika putem philreichert.org

Analogna oprema je obično zadivljujuće brza, jer može riješiti neizmjerno komplicirane jednadžbe koliko brzo signal prolazi kroz krug, što je respektabilan dio brzine svjetlosti.

Međutim, preciznost analognih računala nije dobra jer je ograničena na tri ili maksimalno četiri znamenke.

S druge strane, digitalna se oprema proizvodi tako da se rješenje jednadžbi dovodi do gotovo točne preciznosti, iako mnogo sporije u usporedbi s analognim računalima.

Stoga su za mnoge operacije u stvarnom vremenu ovi digitalni proračuni prespori da bi bili korisni, ali ni preciznost analognog računala nije dovoljna. Otuda važnost hibridnih računala.

karakteristike

Kombinacija analognih i digitalnih komponenti

Ova se računala temelje na računalnom sustavu koji analogne uređaje odgovara digitalnim.

Analogne komponente računala obično rade složene matematičke proračune. Digitalne komponente odgovorne su za aritmetičke i logičke operacije, kao i za upravljanje sustavom.

U slučaju superračunala, to odgovara kombinaciji strojeva sposobnih za obradu digitalnih i analognih signala. Hibridno računalo pruža prikladnu metodu za izvođenje vrlo složenih simulacija.

Najbolji iz analognog i digitalnog svijeta

Stvaranjem ove vrste integriranog računala, prednosti i analognog i digitalnog računanja su lako dostupne.

Hibridno računalo nevjerojatno je brzo kad je riječ o rješavanju jednadžbi, čak i ako su proračuni neizmjerno složeni. To je tako zahvaljujući prisutnosti bitnih analognih komponenti u dizajnu opreme.

Stoga hibridno računalo može riješiti jednadžbe s istom sposobnošću kao analogni stroj. Osim toga, digitalni elementi služe za uklanjanje jednog od glavnih nedostataka potpuno analognog uređaja.

Usporedno gledano, opseg preciznosti u analognom računalu je ograničen, dok je preciznost kod digitalnog računala mnogo veća.

Integrirajući elemente koji digitalnom računalu omogućuju da prekorači tri ili četiri znamenke preciznosti, hibridnim računanjem se omogućuje da se s jednadžbama rukuje mnogo brže nego samo s digitalnom opcijom.

Drugim riječima, hibridno računanje nudi i brzinu i točnost, eliminirajući potrebu da se korisnik zadovolji samo s digitalnim ili analognim računalom.

Tehničke primjene

Hibridna oprema u osnovi je namijenjena tehničkim primjenama u kojima se ne obrađuju samo diskretni podaci, već su i kontinuirani. Odnosno, omogućuju obradu ove dvije vrste podataka.

I analogna i hibridna računala ugrađena su u računala, a njihove su aplikacije unaprijed definirane u vrijeme dizajna.

vrste

2 u 1 računalu

Za prijenosno računalo, izraz "hibridno računalo" koristi se za označavanje računala 2 u 1. Ova vrsta računala sastoji se od prijenosnog zaslona i tipkovnice, čime se kombinira funkcionalnost prijenosnog računala i tableta.

Ova hibridna računala imaju snagu računala i dodatno, isključivanjem tipkovnice, imaju prenosivost tableta.

Na primjer, ovo hibridno računalo mogli biste koristiti zadaće s njim tijekom dana, a zatim odvajanjem zaslona kako biste uživali u pretraživanju kreveta na Facebooku i Instagramu.

Velika hibridna elektronička računala

Koristili su se široko od 1960-ih do sredine 1980-ih. Imali su nekoliko stotina operativnih pojačala.

Riješili su enormno složene i opsežne skupove matematičkih modela diferencijalnih jednadžbi.

Na primjer, svemirski let šest stupnjeva slobode, kinetika egzotermičkih kemijskih reakcija, kontrolni sustavi za postrojenja za preradu hrane i ljudski imunosupresivni sustav.

Hibridni sustavi opće namjene

To su računala koja imaju karakteristiku da mogu koristiti različite aplikacije ili biti u stanju riješiti brojne vrste problema.

Mnoge od tih vrsta hibridnih računala svojedobno su bili sustavi posebne namjene, bili su hibridna računala sa skraćenim radnim vremenom na kojima se rezultat mogao dobiti određenom brzinom.

Hibridna namjenska računala

Oni uključuju statičke programe koji se ne mogu prilagoditi. Obično su ugrađeni u fizičke sustave koji se obično koriste kao simulator podsustava, kontroleri rada ili izlazni analizatori.

Na primjer, pneumatsko računalo koristi zračni mehur i mlaznice za generiranje preciznih funkcija množenja, dijeljenja ili kvadratnih korijena ulaznih signala, kodirajući podatke kao zračni tlak.

Prednosti i nedostatci

- Prednost

Ubrzati

Ova računala imaju ogromnu računalnu brzinu zahvaljujući konfiguraciji koju nudi analogni sustav. Ovo je vrlo korisno kada tražite numeričke rezultate za diferencijalne jednadžbe, kao u slučaju simulacije leta.

U ove svrhe korišteni su analogni sustavi jer su brži od digitalnih računala, pružajući rješenja za manje vremena. Međutim, točnost ovih rezultata bila je upitna.

Stoga, hibridno računalo daje brze i točne rezultate, što se od ogromne korisnosti pokušava pokušati riješiti složenih jednadžbi u stvarnom vremenu, a ključno je dobivanje rezultata odmah.

Velika preciznost

Rezultati dobiveni hibridnom opremom ispadaju mnogo preciznije i isplativije od rezultata prijašnjih strojeva. To se događa zbog digitalne komponente hibridnog računala.

Kod hibridnog računala "sjemenske" vrijednosti generiraju se brzo, iako nisu matematički precizne, jer se ta vrijednost postiže prednjim krajem analognog računanja.

Ta se vrijednost šalje na digitalni prednji kraj koji iterativnim postupkom dobiva precizno numeričko sjeme. Ukupno vrijeme potrebno za izračunavanje ove precizne vrijednosti mnogo je manje nego korištenjem samo analognog ili digitalnog računala.

Mrežna obrada podataka

Vrijednost hibridnog računala lako se uočava kada postoji potreba za upravljanjem jednadžbama u stvarnom vremenu.

Baš kao što bi strogo analogni uređaj omogućio brze povratke koji nisu u potpunosti točni, a digitalni uređaj pružio bi preciznije odgovore koji će trebati duže za izračun, hibridni pristup omogućuje dobivanje odgovora sada, a ne kasnije.

Ti su odgovori također detaljniji i korisniji od brzih odgovora koji pruža analogna oprema.

- Hendikep

U modernijim vremenima digitalni signalni procesori zamijenili su potrebu za hibridnim računalima.

Hibridni sustav

Važno je uzeti u obzir da istinsko hibridno računalo nije jednostavno hibridni sustav. Hibridno računalo izgrađeno je s potrebnim komponentama kako bi uređaj mogao raditi brzinom i precizno.

Proizvodi koji se prodaju kao hibridni sustavi nisu ništa drugo do digitalna računalna oprema koja je dopunjena analogno-digitalnim pretvaračem za ulaz i digitalno-analognim pretvaračem za upravljanje izlazom.

Takav se sustav obično smatra manje učinkovitim od istinskog hibridnog računala.

Primjeri

Plinske crpke u benzinskoj postaji sadrže procesor koji pretvara mjerenje protoka goriva u vrijednosti koje odgovaraju količini i cijeni.

U poslovanju se ta računala mogu koristiti u kemijskoj industriji kao sustavi za kontrolu procesa.

HRS-100

Primjer samostalnog hibridnog računala je HRS-100, koji se intenzivno koristio tijekom 1970-ih.

Izumljen je i razvijen za proučavanje dinamičkih sustava na stvarnoj i ubrzanoj vremenskoj skali. Također za učinkovito rješavanje širokog spektra znanstvenih zadataka u institutima SSSR-a.

Medicinsko područje

EKG, ehokardiogram, ultrazvuk i Holter uređaji za praćenje primjeri su hibridnih računala.

Mnoge dijagnoze korištene u medicinskom području spadaju u ovu kategoriju.

Primjerice, u jedinicama intenzivne njege bolnica koristi se analogni uređaj koji mjeri pacijentov krvni tlak i temperaturu. Te se vrijednosti pretvaraju i prikazuju na digitalnom zaslonu u numeričkom obliku.

S obzirom na brzinu kojom hibridna računala mogu obrađivati ​​podatke, provodi se istraživanje na mrežnoj obradi podataka.

U stvari, ugrađeno je hibridno računalo u Centru za biomedicinsko inženjerstvo na Sveučilištu Ohio, gdje se podaci o kateterizaciji srca prenose iz različitih bolnica u hibridno računalo putem infracrvenog optičkog mehanizma.

Ti se podaci analiziraju u stvarnom vremenu i rezultati su odmah dostupni liječniku. Stoga se razdoblje čekanja između postupka kateterizacije i stvaranja rezultata značajno smanjuje.

HP Envy x2

To je ultra tanko hibridno osobno računalo koje pruža prednost što su dva uređaja ugrađena u jedan. Radi se o laptopu koji se može koristiti i kao tablet.

Sadrži zaslon koji se može ukloniti kako bi postao tablet, odvajanjem od tipkovnice magnetskim zatvaračem.

Reference

1. Definicije (2019.). Definicije za hibridno računalo. Preuzeto sa: definicije.net.
2. Mudri Geek (2019). Što je hibridno računalo? Preuzeto sa: mudgeek.com.
3. Centar za povijest računarstva (2019). Što je hibridno računalo i zašto? Preuzeto sa: computinghistory.org.uk.
4. Znanstveni rad (2019). Vrste hibridnih računala. Preuzeto sa: sciaching.com.
5. Asba Lee (2019). Prednosti hibridnih računala. Preuzeto sa: techwalla.com.
6. Računarska nada (2019). Hibridno računalo. Preuzeto sa: computerhope.com.