COMPUTER IBRIDI: CARATTERISTICHE, TIPI, VANTAGGI, ESEMPI - TECNOLOGIA - 2024

I computer ibridi sono computer che hanno caratteristiche di macchine analogiche e digitali. Il dispositivo digitale viene utilizzato per controllare e risolvere operazioni logico-aritmetiche, mentre il dispositivo analogico viene utilizzato come risolutore di equazioni differenziali.

Generalmente, una soluzione approssimativa di equazioni complesse si ottiene utilizzando metodi numerici iterativi, che richiedono un gran numero di iterazioni, a seconda di quanto è buono il "seme" iniziale del valore finale e di quanta precisione si desidera.

Computer ibrido analogico Hitachi 505. Immagine via philreichert.org

Le apparecchiature analogiche sono in genere sorprendentemente veloci, perché possono risolvere equazioni estremamente complicate con la velocità con cui il segnale viaggia attraverso il circuito, che è una parte rispettabile della velocità della luce.

Tuttavia, la precisione dei computer analogici non è buona, essendo limitata a tre o un massimo di quattro cifre di precisione.

D'altra parte, l'apparecchiatura digitale è prodotta in modo che la soluzione delle equazioni sia portata a una precisione quasi esatta, sebbene molto più lenta rispetto ai computer analogici.

Pertanto, per molte operazioni in tempo reale, questi calcoli digitali sono troppo lenti per essere utilizzati, ma neanche la precisione di un computer analogico è sufficiente. Da qui l'importanza dei computer ibridi.

caratteristiche

Combinazione di componenti analogici e digitali

Questi computer sono basati su un sistema informatico che abbina i dispositivi analogici con quelli digitali.

In genere, i componenti analogici del computer eseguono calcoli matematici complessi. I componenti digitali sono responsabili sia delle operazioni aritmetiche che logiche, oltre ad essere utilizzati per controllare il sistema.

Nel caso di un supercomputer, corrisponde a una combinazione di macchine in grado di elaborare segnali digitali e analogici. Un computer ibrido fornisce un metodo adatto per eseguire simulazioni altamente complesse.

Il meglio del mondo analogico e digitale

Creando questo tipo di computer integrato, i vantaggi dell'elaborazione analogica e digitale sono prontamente disponibili.

Un computer ibrido è incredibilmente veloce quando si tratta di risolvere equazioni, anche se i calcoli sono immensamente complessi. Questo è così grazie alla presenza di componenti analogici essenziali per il design delle apparecchiature.

Pertanto, il computer ibrido può risolvere equazioni con la stessa capacità di una macchina analogica. Inoltre, gli elementi digitali servono ad escludere uno dei principali inconvenienti di un dispositivo totalmente analogico.

In termini comparativi, la gamma di precisione in un computer analogico è limitata, mentre la precisione con un computer digitale è molto più alta.

Integrando gli elementi che consentono a un computer digitale di superare di gran lunga le tre o quattro cifre di precisione, il calcolo ibrido consente di gestire le equazioni molto più rapidamente rispetto alla sola opzione digitale.

In altre parole, il calcolo ibrido offre velocità e precisione, eliminando la necessità per l'utente di accontentarsi solo di un computer digitale o analogico.

Applicazioni tecniche

L'apparecchiatura ibrida è essenzialmente destinata ad applicazioni tecniche in cui non vengono gestiti solo dati discreti, ma anche continui. Cioè, consentono il trattamento di questi due tipi di dati.

Sia i computer analogici che quelli ibridi sono computer costruiti appositamente e le loro applicazioni sono predefinite al momento della progettazione.

tipi

PC 2 in 1

Per un laptop, il termine "computer ibrido" viene utilizzato per riferirsi a un PC 2 in 1. Questo tipo di PC è costituito da uno schermo e da una tastiera rimovibili, combinando così le funzionalità di un laptop e di un tablet.

Questi computer ibridi hanno la potenza di un computer e inoltre, scollegando la tastiera, hanno la portabilità di un tablet.

Ad esempio, questo computer ibrido potrebbe essere utilizzato per eseguire attività con esso durante il giorno e quindi separando lo schermo per goderselo a letto navigando su Facebook e Instagram.

Grandi computer elettronici ibridi

Sono stati ampiamente utilizzati dagli anni '60 alla metà degli anni '80. Avevano diverse centinaia di amplificatori operazionali.

Hanno risolto insiemi enormemente complessi ed estesi di modelli matematici di equazioni differenziali.

Ad esempio, il volo spaziale a sei gradi di libertà, la cinetica delle reazioni chimiche esotermiche, i sistemi di controllo per gli impianti di lavorazione degli alimenti e il sistema immunosoppressivo umano.

Sistemi ibridi di uso generale

Sono computer che hanno la caratteristica di poter utilizzare diverse applicazioni o di poter risolvere numerosi tipi di problemi.

Molti di questi tipi di computer ibridi erano un tempo sistemi per scopi speciali, essendo computer ibridi part-time in cui il risultato poteva essere ottenuto a una certa velocità.

Computer dedicati ibridi

Includono programmi statici che non possono essere modificati. In genere sono incorporati in sistemi fisici comunemente utilizzati come simulatori di sottosistemi, controllori di funzioni o analizzatori di output.

Ad esempio, il computer pneumatico utilizza soffietti d'aria e ugelli per generare precise funzioni di moltiplicazione, divisione o radice quadrata dei segnali di ingresso, codificando i dati come pressioni d'aria.

Vantaggi e svantaggi

- Vantaggio

Velocità

Questi computer hanno un'enorme velocità di elaborazione grazie alla configurazione offerta dal sistema analogico. Ciò è molto utile quando si cercano risultati numerici per equazioni differenziali, come nel caso della simulazione di volo.

Per questi scopi, erano stati utilizzati sistemi analogici perché erano più veloci dei computer digitali, fornendo soluzioni in meno tempo. Tuttavia, l'accuratezza di questi risultati era discutibile.

Pertanto, un computer ibrido fornisce risultati rapidi e accurati, essendo di immensa utilità quando si cerca di risolvere equazioni complesse in tempo reale ed è essenziale per ottenere i risultati immediatamente.

Grande precisione

I risultati ottenuti con l'attrezzatura ibrida risultano essere molto più accurati e più redditizi rispetto a quelli delle macchine precedenti. Ciò è dovuto alla componente digitale del computer ibrido.

Con il computer ibrido i valori "seed" vengono generati rapidamente, anche se senza essere matematicamente precisi, poiché questo valore si ottiene con il front-end del calcolo analogico.

Questo valore viene inviato al front end digitale, che attraverso un processo iterativo ottiene un seme numerico preciso. Il tempo totale richiesto per calcolare questo valore preciso è molto inferiore rispetto all'utilizzo di un computer solo analogico o digitale.

Elaborazione dati in linea

Il valore di un computer ibrido è facilmente visibile quando è necessario gestire le equazioni in tempo reale.

Proprio come un dispositivo strettamente analogico fornirebbe rendimenti rapidi che non sono del tutto accurati e un dispositivo digitale fornirebbe risposte più accurate che richiederebbero più tempo per il calcolo, l'approccio ibrido consente di ottenere risposte ora piuttosto che in un secondo momento.

Queste risposte sono anche più dettagliate e utili delle risposte rapide fornite dalle apparecchiature analogiche.

- Svantaggio

In tempi più moderni, i processori di segnali digitali hanno sostituito la necessità di computer ibridi.

Sistema ibrido

È importante considerare che un vero computer ibrido non è semplicemente un sistema ibrido. Il computer ibrido è costruito con i componenti necessari per consentire al dispositivo di funzionare con velocità e precisione.

I prodotti commercializzati come sistemi ibridi non sono altro che apparecchiature informatiche digitali che sono state integrate con un convertitore analogico-digitale per l'ingresso e un convertitore digitale-analogico per gestire l'uscita.

Un tale sistema è generalmente considerato meno efficiente di un vero computer ibrido.

Esempi

Le pompe di benzina in una stazione di servizio contengono un processore che converte la misurazione del flusso di carburante in valori corrispondenti alla quantità e al prezzo.

Negli affari, questi computer possono essere utilizzati nell'industria chimica come sistemi di controllo del processo.

HRS-100

Un esempio di computer ibrido autonomo è l'HRS-100, che è stato ampiamente utilizzato negli anni '70.

È stato inventato e sviluppato per studiare sistemi dinamici su scala temporale reale e accelerata. Anche per la risoluzione efficiente di una vasta gamma di compiti scientifici negli istituti dell'URSS.

Area medica

ECG, ecocardiogramma, ecografi e macchine per il monitoraggio Holter sono esempi di computer ibridi.

Molte delle diagnosi utilizzate in campo medico rientrano in questa categoria.

Ad esempio, nell'Unità di Terapia Intensiva degli ospedali viene utilizzato un dispositivo analogico che misura la pressione sanguigna e la temperatura del paziente. Questi valori vengono convertiti e visualizzati su un display digitale in forma numerica.

Considerando la velocità con cui i computer ibridi possono elaborare i dati, si sta conducendo una ricerca sull'elaborazione online dei dati.

Infatti, un computer ibrido è stato installato presso l'Ohio University Center for Biomedical Engineering, dove i dati del cateterismo cardiaco vengono trasmessi da diversi ospedali al computer ibrido, tramite un meccanismo ottico a infrarossi.

Questi dati vengono analizzati in tempo reale ei risultati sono immediatamente disponibili per il medico. Pertanto, il periodo di attesa tra la procedura di cateterizzazione e la generazione dei risultati è notevolmente ridotto.

HP Envy x2

È un personal computer ibrido ultrasottile che offre il vantaggio di avere due dispositivi integrati in uno. È un laptop che può essere utilizzato anche come tablet.

Contiene uno schermo che può essere rimosso per diventare un tablet, staccandolo dalla tastiera tramite una chiusura magnetica.

Riferimenti

1. Definizioni (2019). Definizioni per computer ibrido. Tratto da: definizioni.net.
2. Wise Geek (2019). Cos'è un computer ibrido? Tratto da: wisegeek.com.
3. Center for Computing History (2019). Che cos'è un computer ibrido e perché? Tratto da: computinghistory.org.uk.
4. Scienza (2019). Tipi di computer ibridi. Tratto da: sciencing.com.
5. Asba Lee (2019). I vantaggi dei computer ibridi. Tratto da: techwalla.com.
6. Computer Hope (2019). Computer ibrido. Tratto da: computerhope.com.