CALCULATOARE HIBRIDE: CARACTERISTICI, TIPURI, AVANTAJE, EXEMPLE - TEHNOLOGIE - 2025

Cele Calculatoarele hibride sunt calculatoare care au caracteristici de analogice și digitale mașini. Dispozitivul digital este utilizat pentru controlul și soluționarea operațiunilor logico-aritmetice, în timp ce dispozitivul analog este utilizat ca un solver pentru ecuații diferențiale.

În general, o soluție aproximativă de ecuații complexe este obținută folosind metode numerice iterative, care necesită un număr mare de iterații, în funcție de cât de bună este „semința” inițială a valorii finale și cât de multă precizie este dorită.

Computer hibrid analog Hitachi 505. Imagine prin philreichert.org

Echipamentul analog este de obicei uimitor de rapid, deoarece poate rezolva ecuații extrem de complicate cu cât de rapid circulă semnalul prin circuit, care este o porțiune respectabilă a vitezei luminii.

Cu toate acestea, precizia calculatoarelor analogice nu este bună, fiind limitată la trei sau maxim patru cifre de precizie.

Pe de altă parte, echipamentele digitale sunt fabricate astfel încât soluția ecuațiilor să fie adusă la o precizie aproape exactă, deși mult mai lentă în comparație cu computerele analogice.

Astfel, pentru multe operații în timp real, aceste calcule digitale sunt prea lente pentru a fi utile, dar nici precizia unui computer analog nu este suficientă. De aici importanța computerelor hibride.

caracteristici

Combinarea componentelor analogice și digitale

Aceste computere se bazează pe un sistem informatic care se potrivește dispozitivelor analogice cu cele digitale.

De obicei, componentele analogice ale computerului operează calcule matematice complexe. Componentele digitale sunt responsabile atât pentru operațiunile aritmetice, cât și pentru cele logice, precum și sunt utilizate pentru controlul sistemului.

În cazul unui supercomputer, acesta corespunde unei combinații de mașini capabile să proceseze semnale digitale și analogice. Un computer hibrid oferă o metodă adecvată pentru a efectua simulări extrem de complexe.

Cel mai bun din lumea analogică și digitală

Prin crearea acestui tip de computer integrat, beneficiile atât ale calculelor analogice cât și digitale sunt disponibile cu ușurință.

Un computer hibrid se aprinde rapid când vine vorba de soluționarea ecuațiilor, chiar dacă calculele sunt imens complexe. Acest lucru se întâmplă datorită prezenței componentelor analogice esențiale la proiectarea echipamentului.

Prin urmare, computerul hibrid poate rezolva ecuații cu aceeași capacitate ca o mașină analogică. În plus, elementele digitale servesc la excluderea unuia dintre dezavantajele principale ale unui dispozitiv total analogic.

În termeni comparativi, gama de precizie într-un computer analog este limitată, în timp ce precizia cu un computer digital este mult mai mare.

Prin integrarea elementelor care permit un computer digital să depășească cu mult trei sau patru cifre de precizie, calculul hibrid permite gestionarea ecuațiilor mult mai rapid decât cu opțiunea digitală.

Cu alte cuvinte, calculul hibrid oferă atât viteză, cât și precizie, eliminând nevoia utilizatorului să se bazeze doar pe un computer digital sau analog.

Aplicații tehnice

Echipamentele hibride sunt destinate în esență aplicațiilor tehnice unde nu sunt gestionate doar date discrete, ci și continue. Adică permit prelucrarea acestor două tipuri de date.

Atât calculatoarele analogice, cât și cele hibride sunt computere create special, iar aplicațiile lor sunt predefinite la momentul proiectării.

Tipuri

2 în 1 PC

Pentru un laptop, termenul „computer hibrid” este folosit pentru a face referire la un PC 2 în 1. Acest tip de PC constă dintr-un ecran și tastatură detașabile, combinând astfel funcționalitatea unui laptop și a unei tablete.

Aceste computere hibride au puterea unui computer și, în plus, prin deconectarea tastaturii, au portabilitatea unei tablete.

De exemplu, acest computer hibrid ar putea fi utilizat pentru a efectua sarcini cu el în timpul zilei și apoi prin separarea ecranului pentru a se bucura de el în navigarea în pat pe Facebook și Instagram.

Calculatoare electronice hibride mari

Au fost utilizate pe scară largă din anii 1960 până la mijlocul anilor 1980. Aveau câteva sute de amplificatoare operaționale.

Au rezolvat seturi extrem de complexe și extinse de modele matematice de ecuații diferențiale.

De exemplu, fluxul spațial cu șase grade de libertate, cinetica reacțiilor chimice exotermice, sistemele de control pentru instalațiile de procesare a alimentelor și sistemul imunosupresiv uman.

Sisteme hibride de uz general

Sunt computere care au caracteristica de a putea folosi diferite aplicații sau de a putea rezolva numeroase tipuri de probleme.

Multe dintre aceste tipuri de calculatoare hibride au fost la un moment dat sisteme cu scop special, fiind computere hibride part-time unde rezultatul putea fi obținut cu o anumită viteză.

Calculatoare dedicate hibride

Acestea includ programe statice care nu pot fi ajustate. Acestea sunt de obicei încorporate în sisteme fizice care sunt utilizate în mod obișnuit ca simulatoare de subsistem, controlere de funcții sau analizoare de ieșire.

De exemplu, computerul pneumatic utilizează burduf de aer și duze pentru a genera funcții precise de înmulțire, divizare sau rădăcină pătrată a semnalelor de intrare, codificând datele ca presiuni de aer.

Avantaje și dezavantaje

- Avantaj

Viteză

Aceste computere au o viteză de calcul enormă datorită configurației oferite de sistemul analogic. Acest lucru este destul de util atunci când se caută rezultate numerice pentru ecuații diferențiale, ca în cazul simulării zborului.

În aceste scopuri, sistemele analogice au fost utilizate deoarece erau mai rapide decât computerele digitale, oferind soluții în mai puțin timp. Cu toate acestea, acuratețea acestor rezultate a fost discutabilă.

Astfel, un computer hibrid oferă rezultate rapide și precise, fiind de o utilitate imensă atunci când încearcă să rezolve ecuații complexe în timp real și este esențial să obții rezultatele instantaneu.

O mare precizie

Rezultatele obținute cu echipament hibrid se dovedesc a fi mult mai precise și mai profitabile decât cele ale mașinilor anterioare. Acest lucru se datorează componentei digitale a computerului hibrid.

Odată cu calculatorul hibrid, valorile „sămânță” sunt generate rapid, deși fără a fi precise din punct de vedere matematic, deoarece această valoare este obținută odată cu partea frontală a calculului analogic.

Această valoare este trimisă către partea frontală digitală, care printr-un proces iterativ obține o semință numerică precisă. Timpul total necesar pentru calcularea acestei valori precise este mult mai mic decât utilizarea unui computer doar analogic sau digital.

Procesarea online a datelor

Valoarea unui computer hibrid se observă cu ușurință atunci când este necesară gestionarea ecuațiilor în timp real.

La fel cum un dispozitiv strict analog ar oferi retururi rapide care nu sunt în totalitate exacte, iar un dispozitiv digital ar oferi răspunsuri mai precise, care ar dura mai mult timp pentru calcul, abordarea hibridă permite răspunsuri acum decât mai târziu.

Aceste răspunsuri sunt, de asemenea, mai detaliate și utile decât răspunsurile rapide oferite de echipamentele analogice.

- Dezavantaj

În timpurile mai moderne, procesoarele digitale de semnal au înlocuit nevoia de calculatoare hibride.

Sistem hibrid

Este important să luăm în considerare faptul că un computer hibrid adevărat nu este pur și simplu un sistem hibrid. Calculatorul hibrid este construit cu componentele necesare pentru a permite dispozitivului să funcționeze cu viteză și precizie.

Produsele comercializate sub formă de sisteme hibride nu sunt altceva decât echipamente informatice digitale care au fost completate cu un convertor analog-digital pentru intrare și un convertor digital-analog pentru a gestiona ieșirea.

Un astfel de sistem este de obicei considerat mai puțin eficient decât un computer hibrid adevărat.

Exemple

Pompele de gaz dintr-o stație de service conțin un procesor care transformă măsurarea debitului de combustibil în valori corespunzătoare cantității și prețului.

În afaceri, aceste computere pot fi utilizate în industria chimică ca sisteme de control al proceselor.

HRS-100

Un exemplu de computer hibrid autonom este HRS-100, care a fost utilizat pe scară largă în anii ’70.

A fost inventat și dezvoltat pentru a studia sistemele dinamice pe scala de timp reală și accelerată. De asemenea, pentru rezolvarea eficientă a unei game largi de sarcini științifice în institutele URSS.

Zona medicală

Mașinile de monitorizare EKG, ecocardiogramă, ultrasunete și Holter sunt exemple de calculatoare hibride.

Multe dintre diagnosticele utilizate în domeniul medical se încadrează în această categorie.

De exemplu, în Unitatea de Terapie Intensivă a spitalelor se folosește un dispozitiv analog care măsoară tensiunea arterială și temperatura pacientului. Aceste valori sunt convertite și afișate pe un afișaj digital în formă numerică.

Având în vedere viteza cu care calculatoarele hibride pot prelucra date, se fac cercetări cu privire la procesarea online a datelor.

De fapt, un computer hibrid a fost instalat la Ohio University Center for Biomedical Engineering, unde datele de cateterizare cardiacă sunt transmise de la diferite spitale la computerul hibrid, printr-un mecanism optic în infraroșu.

Aceste date sunt analizate în timp real, iar rezultatele sunt imediat disponibile medicului. Astfel, perioada de așteptare dintre procedura de cateterizare și generarea de rezultate este redusă considerabil.

HP Envy x2

Este un computer personal ultra-hibrid care oferă beneficiul de a avea două dispozitive încorporate într-unul. Este un laptop care poate fi folosit și ca tabletă.

Conține un ecran care poate fi eliminat pentru a deveni o tabletă, detașându-l de la tastatură printr-o închidere magnetică.

Referințe

1. Definiții (2019). Definiții pentru computer hibrid. Luat de la: definiții.net.
2. Wise Geek (2019). Ce este un computer hibrid? Luat de la: wisgeek.com.
3. Centrul de Istorie a Calculului (2019). Ce este un computer hibrid și de ce? Preluat de la: computinghistory.org.uk.
4. Scencing (2019). Tipuri de calculatoare hibride. Preluat de la: sciencing.com.
5. Asba Lee (2019). Avantajele calculatoarelor hibride. Luat de la: techwalla.com.
6. Computer Hope (2019). Calculator hibrid. Luat de la: computerhope.com.