Zaloguj się
Wszystkie
20 marca 2024
1185
Pojęcie komputer analogowy w szerokim znaczeniu można wywodzić od czasów starożytnych Greków, gdy nie było jeszcze elektroniki, ale zmyślne konstrukcje mechaniczne potrafiły nawet symulować ruchy planet, księżyca i słońca. Swego rodzaju mechanicznym komputerem analogowym był też suwak logarytmiczny, znany od czasów Newtona, z którym jeszcze 50 lat temu nie rozstawał się żaden inżynier. Jednak dopiero elektronika, najpierw lampowa, a potem tranzystorowa, otworzyła drogę do rozwoju komputerów rozwiązujących równania różniczkowe z zastosowaniem wzmacniaczy operacyjnych całkujących i różniczkujących bez przetwarzania wielkości analogowych w zera i jedynki.
W latach pięćdziesiątych i sześćdziesiątych możliwości obliczeniowe komputerów cyfrowych były zbyt skromne dla ich efektywnego zastosowania do wielu obliczeń naukowych, opartych na rozwiązywaniu równań różniczkowych. Szczególnie w krajach rozwijających atomistykę (USA, Francja, Wielka Brytania, ZSRR) powstawały coraz doskonalsze konstrukcje komputerów analogowych, w których w czasie rzeczywistym, poprzez odpowiednią obróbkę przebiegu analogowego uzyskiwano rozwiązania zagadnień, na które ówczesne komputery cyfrowe potrzebowałyby kilkudziesięciu godzin.
Zaskakująco wysoki poziom osiągnięto w tej dziedzinie w Polsce, a ściślej w Wojskowej Akademii Technicznej. Komendant WAT, generał Sylwester Kaliski, realizował ambitne prace naukowe w zakresie fuzji termojądrowej metodą „fokus plazma”, których teoria opiera się na rozwiązaniach nieliniowych równań matematyki fizycznej, nie mających rozwiązań analitycznych. Do rozwiązywania tych równań doskonale nadają się komputery analogowe, dlatego świetny zespół konstruktorów, pod kierownictwem charyzmatycznego pułkownika Józefa Kapicy, tworzył w WAT nowoczesne wersje tych komputerów. Epizodycznie brałem udział w pracach tego zespołu.
W roku 1967, opromieniony lokalną sławą twórcy pierwszego w kraju pulsometru tranzystorowego EKG, zostałem zaproszony przez pułkownika Kapicę do jego zespołu. Moje zadanie dotyczyło opracowania układu serwomechanizmu do wstępnych nastaw potencjometrów wieloobrotowych. Otóż komputer analogowy miał ze sto, albo i więcej precyzyjnych potencjometrów wieloobrotowych, których nastawy określały parametry początkowe określonego zadania. Pulpit sterowniczy z setkami gałek nie robił najlepszego wrażenia. Lepszym rozwiązaniem było nastawianie tych potencjometrów za pomocą podłączanego do nich kolejno jednego serwomechanizmu – zamiast setek gałek była tylko jedna. Skonstruowałem prototyp takiego serwomechanizmu na tranzystorach germanowych, które silnie zmieniały parametry w funkcji temperatury i pierwsza demonstracja działania prototypu obnażyła ten feler. Absolutnie charyzmatyczny pułkownik Kapica ocenił krótko moją konstrukcję: „to całkiem dobrze działa, a teraz weź tę płytkę i wyrzuć ją w krówskie gówno”. To była niezła szkoła. Dopiero zastosowanie wzmacniacza operacyjnego (prototyp wykonany w Instytucie Tele-Radiotechnicznym w technologii hybrydowej, bo wzmacniacz μA 741 miał się pojawić w USA dopiero za rok) dało konstrukcję o zadowalającym działaniu.
Trzeba jednak zauważyć, że dokładność rozwiązań otrzymywanych przy użyciu komputerów analogowych pozostawia wiele do życzenia. Błędy sięgają kilku do kilkunastu procent, dlatego z czasem, gdy zdolności obliczeniowe komputerów cyfrowych wzrosły o kilka rzędów wielkości, zaniechano prac nad komputerami analogowymi. Okazuje się, że nie na zawsze. W ostatnich latach pojawiło się zainteresowanie procesorami analogowymi do wspomagania sztucznej inteligencji. Pracuje nad tym firma Mythic i IBM.
Okazuje się, że w rozwiązaniach zagadnień metodą iteracyjnego zbliżania się do zbieżnego wyniku, można znakomicie przyspieszać rozwiązywanie, jeśli proces iteracji rozpoczyna się od dobrze „odgadniętego” rozwiązania. Zatem przebieg rozwiązania jest dwuetapowy – najpierw komputer analogowy znajduje rozwiązanie z błędem kilku do kilkunastu procent, które staje się „odgadniętym” rozwiązaniem początkowym dla procesu iteracyjnego wykonywanego w drugim etapie przez komputer cyfrowy. W jakimś sensie można powiedzieć, że historia zatoczyła koło.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
