Современные аналоговые компьютеры: есть будущее?

    Большинство из нас связывает развитие информационных технологий с цифровой революцией. Появление микропроцессоров, конечно, вывело электронику на принципиально новый уровень. Уже гонки за обладание самым мощным суперкомьютером потеряли свой научный шарм — терафлопсы прямо зависят от количества денег и свободного места. Докупай серверов и увеличивай вычислительную емкость.

    Еще со времен университета меня преследует мысль, которую мне хотелось бы закинуть на обсуждение хабрасообществу.

    До цифровой эпохи развивалось направление аналоговых компьютеров.

    Аналоговый компьютер — это устройство, выполняющее вычислительные задачи, оперируя не дискретными, а непрерывными данными. Бит — это дискретная величина, единица или нолик. Ток, напряжение, давление, температура, яркость, сила — этот список можно продолжать долго — есть величины непрерывные, то есть их точное значение измерить нельзя в принципе, все ограничивается точностью измерительного прибора.

    Если идеальной средой для цифровой техники является обработка цифровых данных, то идеальной средой для аналогового компьютера по логике должна стать обработка данных реального мира — изображение или звук, например. Но по какой-то, непонятной мне причине, эта область знаний практически заброшена. Вероятно, ответом являются какие-то непреодолимые сложности, возможно, что-то еще, но за последние лет десять в этом направлении нет практически никаких сдвигов.

    Чаще всего под аналоговыми компьютерами понимают чисто гидравлические или механические устройства, преобразующие входной сигнал в выходной по конструктивно запрограммированной функции — как тот же позограф Кауфманна, определяющий наиболее удачную экспозицию при съемке, или антикитерский механизм, предсказывающий положение планет и солнца.

    Классическим примером современного аналогового компьютера является автоматическая автомобильная трансмиссия. При изменении вращающего момента меняется и давление жидкости в гидроприводе, причем характер этой «функции» можно менять конструктивно.

    Но такие примеры в 21 веке уже и приводить неприлично. Наука ушла так далеко вперед, что реализация простейшей функции должна была заслуженно остаться в середине прошлого века. Но почему-то не пришло ничего взамен.

    Мне хотелось бы поднять вопрос об автоматических электронных устройствах, решающих задачи обработки сигналов реального мира без их оцифровки. Ну или получить убедительный ответ, почему на данном этапе развития цивилизации таких примеров нет.

    Вот смотрите — с одной стороны, почти все интерфейсы к реальному миру у нас аналоговые: микрофон, веб-камера, мышь. На пути от физических явлений (сдвинули мышь, произвели звук или включили свет) до зафиксированных компьютером сигнал проходит через АЦП — аналого-цифровой преобразователь, где аналоговый сигнал оцифровывается. В итоге мы «огрубляем» исходный сигнал до приемлемого уровня. И как ни крути, серьезно обрабатывать видео высокого качества в реальном времени у нас пока получается не очень хорошо (например, распознавать на нем объекты).

    Если задуматься, то цифровая обработка сигналов практически не имеет аналогов в природе, в отличие от практически всего остального, что изобрело человечество. Любой живой организм устроен иначе — это исключительно аналоговый компьютер. Здесь и химические реакции, и нейроны работают с непрерывными физическими параметрами, а никак не с «цифрой». При совпадении некоторых шаблонов с тем, что мы получаем из реального мира, мозг фиксирует «всплески», цепляясь за которые, корректирует направление воспоминаний и прошлого опыта, дает команду нашим органам чувств вслушаться или всмотреться в какие-то ключевые детали.

    Все это было бы невозможно, имей мозг цифровую природу. Но как все это воплощать в технике?

    Проводя аналогию с битовыми операциями, любые непрерывные физически величины поддаются сложению, вычитанию, делению или умножению. Но что более интересно, существуют решения, позволяющие выполнять функции интегрирования и дифференцирования с аналоговыми сигналами. Этими сигналами может служить лазер в оптических компьютерах или информация о яркости отдельных частей пространства. Некий процессор мог бы накладывать двумерное или трехмерное поле шаблона на двухмерное или трехмерное поле проекции реального мира, найдя всплеск, резонанс при их наложении, более точно анализировать найденную конфигурацию, пока не будет достигнут нужный порог определенности.

    В итоге целый класс задач, связанный с принятием решений, распознаванием образов, звуков, да и любым взаимодействием с внешним миром, должен иметь очень эффективную реализацию с использованием аналоговой логики за счет запараллеливания вычислений.

    Решение задач обработки данных из реального мира цифровым способом напоминает забивание гвоздей микроскопом. Чтобы перевернуть картинку, мы скорее используем обычную линзу, чем сделаем похожую операцию над оцифрованной копией. Сколько бы стоили наушники, если бы систему шумоподавления делать через связку АЦП-процессор-ЦАП?

    Я думаю, что следующий большой шаг в электронике — квантовые, аналоговые системы, системы, построенные на принципах нейронных сетей и не с цифровой природой в своей основе. Это должна быть уже значительно «продвинутая» аналоговая техника, специализирующаяся под конкретную задачу. Нужно уходить от модели анализа «скриншотов» к модели «живого изображения», от дискретности к непрервыности.

    Новых разработок в этой области крайне мало.

    Одной из очень интересных, но очень плохо освещенных в рунете, являются технологии,
    построенные по принципу Cellular Neural Networks. Архитектура таких систем напоминает нейронную сеть, в которой каждая ячейка является самостоятельным элементом состояния, информационно связанным с несколькими соседями. Коммерческие решения по анализу изображений в реальном времени с использованием CNN представляют, например, Anafocus и Eutecus. Последняя, например, на своем сайте утверждает, что ее системы работают на скоростях уровня 10^12 операций в секунду. Схожую производительность показывает Lenslet enlight256 — оптический процессор, построенный уже на другом принципе, VCSEL-лазерах.

    Также понятно, что для полноценных систем принятия решений, в роботизированных системах управления, требуется больше информации о мире или исследуемом предмете, чем дает обычная камера. Посмотрите на природу — тут и запахи, и яркость, и температура, и звук — все дополняет друг друга. Да и стереозрение и возможность посмотреть на мир с разных точек играет немалую роль в понимании того, что происходит вокруг вас. Это все означает, что количество информации, которую нужно будет обрабатывать нечеткой логикой, будет просто огромно. И недоразвитость систем распознавания речи или образов сейчас связано именно с тем, что все они получают на вход очень ограниченную информацию, с массой потерь, искажений или шума. А большой объем информации обрабатывать просто нечем.

    Хочется надеяться, что в ближайшие десять-двадцать лет мы не будем тупо умножать количество процессоров, частоты, пытаться создавать системы на базе жуткой сцепки АЦП-процессор-ЦАП там, где можно оставить только центральный элемент, но сделать его принципиально другим, более подходящим решению задачи.

    Так есть ли будущее за аналоговыми компьютерами?
    Поделиться публикацией
    Комментарии 105
      +6
      Аналоговые элементы или не точны или медленно работают + ошибка накапливается.
      А нейросети не аналоговые, их пороговая функция вполне себе дискретна.
        0
        при дискретизации и дискретных вычислениях(при округлении) ошибка тоже должна накапливаться
        «А нейросети не аналоговые, их пороговая функция вполне себе дискретна.» Можно представить, например, что спайк похож на пробивание конденсатора, а информация передается током.
        Вот цитата из поста про работу усилителя: «как только конденсатор зарядился, он перестаёт пропускать электрический ток». То есть назначение спайка может быть не в передаче информации, а в «открывании» канала.
          0
          Накапливается при работе с плавающей точкой(точность можно и нужно выбрать такую, чтобы накопленная ошибка будет не важна), у целых все точно(в пределах операций приводящих к целым). А вот просуммировать 10 аналоговых почти единиц и получить в результате 11 вполне реально.

            0
            не совсем понял про «открывание» канала — это как?
              0
              т.е. спайки, возможно, необходимы для регулирования скорости тока
                0
                несколько запутывающая аналогия — маятник в часах
                  0
                  В смысле интенсивности сигнала? Так или иначе выход дискретизируется.
                    0
                    Вокруг нейрона бульон из нейромедиаторов образует аналоговый запрос на обработку, когда нейрон готов, он эту обработку производит(возбуждается) и возвращает аналоговый ответ обратно в бульон. Конкретный момент возбуждения может как иметь значение, так и не иметь(отложенная обработка).
                      0
                      Ответ возвращает не обратно, а в другую синаптическую щель и дискрентыми(!) порциями.
                        0
                        «в другую синаптическую щель» это уже детали(из первой щели нейромедиаторы то поглощаются), иначе возникают проблемы с образованием новых синапсов
                        «дискрентыми(!) порциями» с тем, что возбуждение дискретно тяжело не согласиться, а вот в том, что только оно несет информацию можно посомневаться. Предполагаю(!) также, что можно рассматривать щель как конденсатор, пробиваемый в момент спайка. Отсюда, имеем две непрерывные системы: токовая и медиаторная, взаимодействующие между собой дискретно.
                        Все написанное мной про работу нейронов выше было предположением(на котором особо не настаиваю), апеллирующим к недостаточной изученности нервной системы, чтобы можно было однозначно утверждать полноценность дискретной модели. Даже текущие ИНС являются аналоговыми по природе(вместо пороговой функции, например, часто пользуются сигмоидальной), что косвенно подтверждает результативность такого подхода.
            0
            А как помехоустойчиво хранить аналоговый сигнал?
              +1
              См. устройство выборки-хранения. Хотя цифровая память, конечно, проще.
                +1
                В старых аналоговых компьютерх его хранили в виде заряда на кондернсаторе. В тех системах, о которых пишет автор, по моему, не будет такого процесса как хранение аналогового сигнала. Сохраняться должны знания, выводы, мнения. В нейросетях это сохраняется в виде связей между нейронами. То есть как-бы дискретно.
                +11
                Ток — направленное движение заряженных частиц. Заряд каждой частицы кратен (или равен) элементарному заряду => ток изменяется дискретно, скачкообразно.

                (Заряд может быть и дробным, как у кварков, но в свободном состоянии он не встречается)
                  +9
                  Зря минусуете, кстати. Дискретность заряда проявляется в работе аналоговых схем. Правда не в виде «ограниченного разрешения» сигнала, а в виде дробового шума — неприятного явления, с которым очень сложно бороться именно по причине его фундаментальной природы.
                    0
                    Меня в школе учили, что ток — это распространение фронта электромагнитной волны. Электроны движутся значительно медленнее.
                    По Вашей аналогии река — непрерывная? Но она же состоит из молекул воды, т.е. дискретна.
                      +3
                      Электромагнитное поле заставляет электроны двигаться по проводнику. Полезную работу выполняют именно они.
                      От лампочки тоже исходит электромагнитная волна, но ток от нее не течет.
                      По моему, река — дискретна. В своем первом сообщении я как раз опровергаю непрерывную природу тока.
                        0
                        Если река дискретна, то и всё вокруг дискретно. О чем тогда речь? Нет никаких аналоговых сигналов и не нужны никакие аналоговые компьютеры ;)
                          +2
                          Добавлю, что непрерывность — это абстрактный математический термин, связанный с понятием бесконечно малых величин. Существование в природе «непрерывностей» невозможно, даже само время обязано идти дискретно, иначе будут возникать парадоксы, вроде стрелы, летящей через непрерывное пространство: до того, как стрела, выпущенная лучником, долетит до цели, она пройдет половину пути, а до этого — половину половины и т.д., поскольку процесс деления расстояния пополам продолжается до бесконечности, стрела вообще не двигается с места.
                            +1
                            Нет нужды привлекать дискретность для объяснения парадокса Зенона, чтобы увидеть это достаточно провести две пересекающие линии.
                    +4
                    Почему отказались от аналоговых компьютеров в пользу цифровых:
                    1) Ограниченная точность и тенденция к накоплению ошибок.
                    2) Более высокое энергопотребление. Цифровая схема потребляет энергию только в моменты переключений, аналоговая — всегда.
                    3) Самое главное: низкая универсальность. Цифровой компьютер работает по программе, его можно быстро перепрограммировать под другую задачу. Аналоговый перенастраивается путем перекоммутации элементов. Можно было бы сделать универсальное устройство, работающее по принципу современных ПЛИС, но ценой многократного усложнения схемы.
                      –2
                      Поэтому военные и использую аналог до сих пор — сложно перенастроить через внешние факторы.
                        –1
                        Возможно вопрос энергопотребления может быть решен оптическими компьютерами, а вопрос универсальности — соответствующими «компиляторами»
                          0
                          В свое время за соседним столом сидела дама вовсю занимавшаяся как раз аналоговыми компью вычислителями. Я по другим вопросам, но:
                          Высокоточное преобразование Фурье для цифровых компьютеров не очень удобная задача. Однако простая призма решает ее:
                          1. Мгновенно (ну, скорость света).
                          2. Абсолютно без затрат энергии.
                          3. В случае сложных конструкций (насколько я помню) погрешность не накапливается, а наоборот усредняется в тему нормального распределения.

                          Мое частное мнение (я тогда занимался адаптивными дифракционными решетками — тоже вычиститель где-то, как-то), что тема аналоговых компьтеров совершенно пока не раскрыта. И, если я правильно понимаю, квантовые компьютеры это как раз гибридный вычислитель сочетающий как аналоговые, так и цифровые возможности.
                          –5
                          Термин «Аналоговый компьютер» сам по себе отсылает к устаревшим системам на операционниках. Вряд-ли вы их имеете в виду, когда говорите о «квантовых, нейросетевых» компьютерах будущего.
                            +4
                            ради интереса погуглил алфавитно-цифровой преобразователь
                              +4
                              Ну хватит стебаться, опечатался) поправил)))
                              +6
                              Сколько бы стоили наушники, если бы систему шумоподавления делать через связку АЦП-процессор-ЦАП?
                              Вы не поверите, но часто так и делают. Я имею в виду активные системы шумоподавления, которые построены именно по принципу АЦП-DSP-ЦАП.
                              Более того, эта связка получается дешевле, чем соответствующая аналоговая схема. Сейчас максимум преобразований сигнала стараются делать в цифре. Фильтры, синтезаторы частоты, различные модуляторы-демодуляторы — все это давно реализуется программно.
                                +1
                                Про накопление ошибок уже написали, добавлю про точность.
                                Точность аналоговых компьютеров мало того, что мала сама по себе, так ещё и зависит от условий. Потому что мир неидеален, сигнал, скорей всего, будет представляться в виде тока. Проводники же меняют свои свойства в зависимости от температуры итд. Т.к. алгоритмы, применяемые сейчас, сложные, то электроники надо много, поэтому велика вероятность, что полученный дорогущий девайс, созданный для решения одной единственной задачи, будет глючить и сломается, как только его вынесут из лабораторных условий.
                                  +1
                                  а что насчет скорости? по-моему, аналоговые схемы обрабатывают сигнал быстрее, чем цифровые (?)
                                    +1
                                    Да, быстрее, ведь я не спорю.
                                    Я говорю о том, что на практике оно если и применимо, то сложно, ненадёжно и очень дорого.
                                  +3
                                  «АЦП — алфавитно-цифровой преобразователь»
                                  ?!!!
                                    +1
                                    Тьфу, ну отпечатался;) щас подправлю))))))
                                    +4
                                    Нейроны не работают с непрерывными физическими параметрами, у них, как и у логических элементов, есть два состояния — «возбужден/не возбужден».

                                    Цифровая техника победила аналоговую не просто так. Рассмотрим, например, сумматор. В случае цифрового сумматора требуется до фига проводов (по 3 штуки на единицу разрядности), но итоговый результат — точен.

                                    В случае аналогового сигнала достаточно трех проводов, но возникает куча поправок и неточностей. Так, если входной сигнал определяется уровнем напряжения на входном проводе, то ток, текущий по этому проводу, зависит от кучи факторов, в том числе от тока, текущего во выходному — получается паразитная обратная связь, охватывающая весь аналоговый компьютер.

                                    Да, эту связь можно разорвать, поставив повторитель с бесконечным входным сопротивлением. Но кроме силы тока, есть еще и производные… И если простейший резистивный делитель работает независимо от скорости изменения сигнала на входе, то тот же резистивный делитель с повторителем на входе (или выходе) имеет нетривиальную передаточную функцию.

                                    Кроме того, большая часть функций не может быть вычислена «напрямую» (покажите мне элемент, напрямую выполняющий операцию деления). Поэтому большинство операций в аналоговых компьютерах реализуется через «непрерывно-итеративное» решение системы уравнений, то есть выходное значение меняется не сразу же, а колебательно сходится к правильному значению (кстати, это и оптических компьютеров касается). А если теперь начать произвольно менять входное значение, то на выходе можно получить что угодно, в том числе и совершенно неверный ответ.
                                      +1
                                      Правильно, это все означает, что

                                      а) не надо думать об аналоговой электроники завтрашнего дня в терминах технологий 60-х годов. Те же оптические процессоры были вообще фантастикой годы назад. Описанные недостатки — просто трудности. вспомните 90-е, утверждалось, что частота процессоров больше гигагерца не может быть достигнута из-за физических ограничений — будет высокая нестабильность, шумы и прочее.

                                      Б) под этот класс компьютеров подходят не все задачи. Калькулятор, к примеру, делать на ней глупо. А распознавание лиц — самое то.

                                        0
                                        Вы знаете метод, позволяющий полностью устранить колебательные процессы? Я думаю, его не существует.

                                        А пока эти процессы не будут устранены, связка АЦП+процессор+ЦАП будет давать большую точность и надежность.
                                          0
                                          Методов подавления колебаний навалом. И аналоговых и цифровых. И теории от Эйлера до наших дней.

                                          Слово «полностью» звучит как-то не технично. И кроме того, как АЦП, так и ЦАПы в силу аналоговой природы своей имеют все те же обычные для аналоговых систем проблемы.
                                          +1
                                          «А распознавание лиц — самое то.» Согласен, что может быть более правильным и быстрым, чем голографический классификатор.
                                          0
                                          М-м-м, операция деления выполняется напрямую резисторным делителем (для электроники) и диафрагмой для оптики.
                                            0
                                            Это если делитель — константа. А если переменная?

                                            Приведите-ка мне резистивный делитель, который 1/x вычисляет.
                                              0
                                              Деление на пальцах:
                                              image

                                              10/5 = 2
                                                0
                                                А теперь вспоминаем то, что я писал двумя комментариями ранее.

                                                1) Операционный усилитель (а это ведь он, да?) имеет конечное входное сопротивление, и потому через сигнальные провода потечет ненулевой ток.
                                                А этот ток, во-первых, может просадить входной сигнал, а во-вторых может нарушить баланс входов операционного усилителя.

                                                2) На самом деле, хотя при расчете схемы входы операционного усилителя с отрицательной обратной связью и считаются равными, именно разность напряжений на них и дает выходное. Поэтому любой операционный усилитель дает погрешность в 1/K, где K — коэффициент усиления. Да, постоянная K довольно большая и такой точности хватает для большинства задач. Но цифровая техника все-таки более точная (ну не видел я ОУ с K=2^64)

                                                3) При изменении входного сигнала выходной меняется не мгновенно, а с некоторым переходным процессом. А это означает, что выход здесь равен не 10/x, а, например, 10/x + 0,000000001x' Для задачи получения статического результата разница неактуальна, но если входной сигнал достаточно быстро изменяется, то результат такого «деления» может сильно разочаровать.
                                                  0
                                                  Ну, собственно, для дискретного деления тоже характерна неточность, что ограничено размером памяти, выделенной для представления числа. Например, 1/3 или Пи.
                                                  И опять же, скорость преобразования АЦП конечна, напряжение на выходе ЦАП — дискретно…
                                                    0
                                                    Вы вообще читаете то, что я пишу?

                                                    Погрешность представления вещественных чисел в 80-битном формате — 1/2^64. «Родная» погрешность ОУ — 1/10^5 (современной цифры я не знаю, но она все равно много больше первой).

                                                    Да, АЦП и ЦАП — это те же аналоговые устройства, с теми же недостатками. Но их всего два! В случае же аналогового компьютера число элементов, каждый из которых вносит погрешность, может зашкаливать за сотню (точного порядка не знаю, но меньше сотни элементов — это ИМХО уже не компьютер). Вот и считайте.

                                                      0
                                                      Читаю :) Собственно, я просто привел пример относительно простого аналогового делителя двух чисел.
                                                –1
                                                Любой фотоаппарат. Давайте не будем в пылу полемики забывать про здравый смысл.
                                              0
                                              Деление реализуется через логарифмировние и вычитание.
                                                0
                                                А логарифмирование?
                                                  0
                                                  На нелинейных элементах (диодах или транзисторах) + ОУ: en.wikipedia.org/wiki/Log_amplifier
                                                    0
                                                    Там снова появляется ОУ и обратная связь.
                                                    Далее смотрите habrahabr.ru/post/146680/#comment_4941161
                                                      0
                                                      Я просто показал, как реализуется деление аналоговых сигналов. А собрать можно хоть на лампах, если вам не нравятся ОУ, речь-то шла не об этом.
                                              –3
                                              Я бы не утверждал так безапелляционно, что "… цифровая обработка сигналов практически не имеет аналогов в природе".

                                              На самом деле полно: вода/лед, день/ночь, жизнь/смерть. Количественные изменения в природе, скорее наоборот, почти всегда переходят в качественные.
                                                +2
                                                Ну вообще-то ваши примеры не примеры. Вода-лед особенно.

                                                Я про передачу и обработку информации. В природе ничего не меняется моментально, и нет сенсоров, жестко запрограммированных под моментальное изменение. Даже пол крокодильчиков, казалось бы, чисто цифровая штука (температура как бы однозначно определяет пол), имеет вероятностную природу. Я про информацию и обработку ее живыми существами.
                                                  0
                                                  Как раз-таки вода-лед — очень даже пример, в отличие от дня/ночи, между которым есть вечер и утро.
                                                    0
                                                    вода-лёд-пар-плазма
                                                      0
                                                      Это уже расширение ряда, а не промежуточные состояния.
                                                      Если ограничить диапазон значений, то получившаяся вещь будет дискретной и бинарной.
                                                        0
                                                        вне контекста исходного коментария — согласен. Ведь цифрование и подразумевает отаказ от всех возможных значений «шкалы».
                                                        Но для антипримера к "… цифровая обработка сигналов практически не имеет аналогов в природе", как мне кажется, не подходит.
                                                          0
                                                          и дискретной она не будет. в воде могут плавать льдинки.
                                                            0
                                                            Тогда давайте вспомним про квантовую теорию, утверждающую, что непрерывных физических величин вообще-то не существует (в ограниченных системах, конечно же).

                                                            Давайте не будем заниматься произвольным увеличением детализации модели!
                                                              0
                                                              Не надо…
                                                              Не все теории одинаково полезны. И тем более не все теории истинны.
                                                          +1
                                                          Тройная точка воды — строго определенные значения температуры и давления, при которых вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз — в твердом, жидком и газообразном состояниях.
                                                          И как дискретно описать это равновесие, когда у нас сразу несколько состояний? Точнее здесь.
                                                            –5
                                                            При чем тут давление, температура и тройная точка?

                                                            Фазовое состояние вещества — это сама по себе дискретная физическая величина, объективно существующая в природе.
                                                              +2
                                                              «вода может одновременно и равновесно существовать в виде трёх фаз» (здесь фаза = Фазовое состояние вещества).
                                                              Вещество не может быть представлено дискретной величиной. Только совокупностью кучи элементов.
                                                              Фазовое состояние вещества может быть представлено дискретной величиной (отбросим квантовую физику).
                                                              Я (наверное и 4dmonster) говорили про воду как про вещество. Вы про фазовое состояние вещества.
                                                              Получается, вода будет описываться так:
                                                              {
                                                              лёд = 0|1
                                                              жидкость = 0|1
                                                              газ = 0|1
                                                              }
                                                                0
                                                                А, вот вы про что.
                                                                Но состояние «газ» можно вообще исключить из рассмотрения, поскольку заметить его невооруженным взглядом (а исходно мы говорили при обработку информации в природе) можно только при кипении, это довольно далеко от перехода «вода/лед».

                                                                Состояние же «лед+жидкость», действительно, существует, и его необходимо учитывать в некоторых моделях. Но не во всех! Так, можно выбрать некоторую «точку» в воде и определить ее агрегатное состояние — при определенных размерах «точки» комбинация «жидкость+лед» станет бессмысленной (мы же, кажется, про обработку изображений говорили?).

                                                                Кроме того, даже если отказаться от бинарного разделения «вода/лед», оно не перестанет быть дискретным.
                                                  +2
                                                  Работы однозначно ведутся, только как было замечено, аналоговая архитектура очень дорогое удовольствие. Есть оптические системы с очень высокой скоростью работы, есть аналоговые системы на CMOS основе. Например, вероятностные процессоры,на хабре и википедии
                                                    0
                                                    Может будет интересно: Квантовый биокомпьютер
                                                      –5
                                                      У аналоговых компов будущего нет, однозначно.
                                                        +10
                                                        «Аппараты тяжелее воздуха летать не могут»
                                                        +1
                                                        Системы наведения/контрмер в «МИГах» и захвата в системах ПРО/ПВО не на цифре, по причине задержек в преобразованиях сигнала. И да — они очень большие «Урал» и пол-кабины пилота.
                                                          0
                                                          Ну, не везде. У меня в зенитке вполне себе лампы стояли. То есть, да, аналоговые, но весь вычислитель был небольшой, размером в половину системнго блока.
                                                            0
                                                            Интересно, а вычеслитель способен функционировать отдельно? Те как ноутбук к которому по USB подключена зенитка? (кажется за нами уже выехали)
                                                              0
                                                              Никому оно нафиг не интересно, не волнуйтесь. Моя зенитка еще в мои годы с вооружения снята была. А удаленно оно функционировало в рамках отделения и взвода. Ньюансов не помню, но такой режим был.
                                                          0
                                                          У меня лично фраза «аналоговый компьютер» в первую очередь асоциируется с «наворочеными» усилителями звуковых частот.
                                                            0
                                                            А кстати, да! Типичная реализация преобразования Фурье с делением и умножением сигнала.
                                                            +1
                                                            Хочется обратить внимание на тот факт, что даже в РЛС (стратегическое значение для безопасности страны!) дело движется к цифре: от монстрообразных «Дарьялов» (требующих длительного проектирования, огромной мощности для работы, огромных площадей, длительного строительства, сложного обслуживания и т.д.) через модернизированные «Днепры» к цифровым станциям высокой заводской готовности типа «Воронеж».
                                                            Так что я бы ответил на вопрос «Так есть ли будущее за аналоговыми компьютерами?» так: НЕТ.
                                                              +1
                                                              Мне кажется, стоит понять, чем отличается человеческий мозг, как аналоговый компьютер, от цифрового. На мой взгляд, в неточности, изменчивости результата есть как раз приемущество — такой компьютер может более творчески мыслить. Да, если важен четкий результат, аналоговый компьтер будет бесполезен, но если использовать его как сопроцессор для цифрового компьютера, например, в человекоподобной робототехнике, то возможно это придаст некой человечности (в хорошем и плохом смысле этого слова) роботам.
                                                                0
                                                                Честно говоря, забавляют такие доводы.
                                                                С тем же успехом можно считать паровоз более «человечной» техникой, чем электроавтомобиль, потому что паровоз практически «дышит».

                                                                Как ни крути, мы программируем абстракции над другими абстракциями, а что там на самом дне — уже неважно.
                                                                  0
                                                                  Программируем — это понятно. Но я имею в виду, что аналоговый сопроцессор можно рассматривать как расширеный аппаратный генератор случайных чисел. Только он может не только случайные числа генерировать, а еще и обрабатывать обпределенного рода информацию. То есть мы программируем как нибудь таким образом, что при таких-то внешних данных скармливаем сопроцессору вот такие-то данные, и по результату действуем соотвествющим образом. Например говорим роботу — нарисуй-ка мне картину, с деревьями, речкой. И робот начинает рисовать по данным поступающим с аналогового компа, который выбирает те или иные образы опираясь на неточности, сам выбирает день, ночь, размеры и прочее, основываясь на опыте (возможно внесенном при производстве). Ну это я очень утрирую, и не известно сколько может понадобиться времени, что бы научить его роботов чему-то подобному, да и вообще, востребованно ли это будет. Просто размышение.
                                                                    +1
                                                                    Аналоговый компьютер всё равно должен откуда-то эти случайные числа брать. Если они берутся из природы, то проще подключить счётчик гейгера, который будет поставлять случайные числа на вход (такие штуки уже доступны). Ну а имея цифру + случайный модуль, можно всё это сделать.

                                                                    Хотя как — всё равно неясно. Между наличием случайности и творчеством лежит пропасть.
                                                                      0
                                                                      Для того, что бы из случайного числа получить более-менее осмысленную картинку случайного вида надо разработать очень сложные алгоритмы. А вот если аналоговый компьютер будет полагаться на «опыт», ему будет намного проще. С другой стороны мало что мешает цифровому компьютеру точно так же полагаться на опыт. Кроме того, для хранения цифрового «опыта» человечество придумало сколь угодно много способов, а вот аналоговый опыт… В голову лезут только пластинки и кассеты, но это очень маленький объем данных.
                                                                        +1
                                                                        Ну да, если в аналоговый бульон просто закинуть сортировку пузырьком, из неё получится интеллект.

                                                                        Звучит это всё интересно, но как конкретно реализовать все эти мысли про «опыт», «творчество» и т.п. — неясно. Если это будет ясно, вы и в цифре это реализуете :))

                                                                        Для меня есть чёткое разделение: всё, что мы понимаем, мы можем запрограммировать на обычном компьютере. А то, что не понимаем, не можем запрограммировать нигде, потому что не понимаем.

                                                                        Есть и средний вариант, но тогда мы получаем непонятно как не совсем то, что нам требуется.
                                                                  0
                                                                  Для неточности результата человек создал нечеткую логику.
                                                                  0
                                                                  Я почти поверил, что в природе и правда все так непрерывно, пока Вы не напомнили мне про кванты.
                                                                  Разве ток не делится на элементарные заряды?
                                                                  Вещество тоже состоит из квантов. Всё квантируется, так что как раз таки мир вокруг скорее цифровой, чем аналоговый.
                                                                    0
                                                                    Ну не вам говорить, что элементарные заряды каждые десять лет оказываются совсем не элементарными.

                                                                    Ну и практически 100 процентов достижений человечества не от понимания квантов, а из наблюдений за гораздо макрообъектами. Когда-то будет иначе, наверное
                                                                      0
                                                                      «Всё квантируется». А квантуется ли фаза волны?
                                                                        0
                                                                        Ровно в той же мере, в которой квантуется время.
                                                                          0
                                                                          А можно поподробнее?
                                                                          φ = φ0 + ωt — kx
                                                                          Получается, что, если время дискретно, квантуется изменение фазы во времени и в пространстве, но фаза может быть любой.
                                                                            0
                                                                            Получается, что если бездумно придавать любой математической абстракции, такой, как, например, формула фазы, физический смысл, овеществлять ее, то ничего не получается, а точнее, получиться может все, что угодно.
                                                                              0
                                                                              Почему же сразу бездумно, если скорость может изменяться непрерывно, то получаем:
                                                                              ωt — kx=w*(t-(k/v)*x) -> w*(Δt-(k/v)*Δx), варьируя скорость, можно произвольно изменить фазу
                                                                                0
                                                                                бездумно придавать любой математической абстракции, такой, как, например, дискретность, физический смысл, овеществлять ее, то ничего не получается, а точнее, получиться может все, что угодно.
                                                                                  0
                                                                                  Дискретность находится ближе к реальности, чем непрерывность. Доказано квантовой физикой.
                                                                              0
                                                                              А скорость?
                                                                                0
                                                                                Скорость есть отношение пути ко времени. Путь и время квантуются => скорость тоже.
                                                                                  0
                                                                                  отношение дискретных величин рационально, но не дискретно
                                                                                    0
                                                                                    С точки зрения математики это так, а в реальности нет.
                                                                                    Пусть, к примеру, скоростью тела будет отношение кол-ва квантов пространства, преодолеваемых телом за определенное кол-во тиков (квантов) времени.
                                                                                    Это число действительно может быть нецелым, но какой у него смысл? Тики времени и кванты пространства поделить на части нельзя, соответственно, имеет смысл считать только целые кванты пространства и только целые тики времени.
                                                                                    Утверждение «за один квант времени тело преодолело пол кванта пространства» лишено смысла.
                                                                                      0
                                                                                      «за один квант времени тело преодолело пол кванта пространства», а эквивалентное ему «за два кванта времени тело преодолело один квант пространства» имеет смысл?
                                                                                        0
                                                                                        Очевидно имеет, но оно ему эквивалентно лишь с математической точки зрения
                                                                          0
                                                                          на ту же тему: www.membrana.ru/particle/16870
                                                                            0
                                                                            Аналоговые системы не точны, медленны и очень отказоустойчивы (особенно что-нибудь из метала на подобии часов швейцарских). А самое главное Г Р О М О З Д К И! С другой стороны цифровые системы при определённом уровне качества точны и быстры, просты в использовании (в плоть до полного автоматизма), и компактны. И легко выходят из строя при неверной эксплуатации… Но они лучше адаптируются под изменения логики прибора (прошил чип и забыл, вместо замены блока шестерёнок например).

                                                                            Самое оптимальное решения, как мне кажется это неточные процессоры. Недавно обсуждавшиеся на хабре. Не заменимы как мне кажется для медийных данных.
                                                                              0
                                                                              Аналоговые компьютеры не заброшены и активно применяются в жизни. Например, для оптического компьютера двумерное Фурье-преобразование является элементарной операцией, а для дискретного это в лучшем случае O(N logN). Насколько я знаю, такие оптические компьютеры активно применяются в авионике. По крайней мере оптический компьютер с какого-то МИГа был приведён в пример применения на одной из лекций по оптической обработке информации.

                                                                              Вот небольшая (и старая) статья про это из Компьютерры: offline.computerra.ru/2000/332/2877/ Если заинтересуетесь, легко найдёте больше информации в сети.
                                                                                0
                                                                                упс, написал вычислительную сложность Фурье преобразования для одномерного случая почему-то. Позор на мои седины :) Впрочем, в моём сообщении это не главное, а читатели Хабра, я надеюсь, и так знают какова сложность двумерного преобразования.
                                                                                  +3
                                                                                  вы нас переоцениваете;)
                                                                                +2
                                                                                Для аналоговых задач существуют, например, FPAA — программируемые аналоговые матрички.
                                                                                en.wikipedia.org/wiki/Field-programmable_analog_array

                                                                                К сожалению, в последнее время стало модным ругать: двоичный код, дополнительный код, цифровую обработку сигнала, низкоуровневое программирование, CISC, little endian и т.д.
                                                                                Причём, ругать такими так сказать «аргументами», которые и домохозяйка постыдится использовать.
                                                                                  +1
                                                                                  Кстати, нервная система все же скорее цифровой, а не аналоговый компьютер. Рецепторов конечное количество, при этом у каждого из них есть порог срабатывания. Да и сами сигналы передаются при помощи частотной модуляции.
                                                                                    0
                                                                                    Вопрос. Если все попытаться заменить аналогом.
                                                                                    То если единица это 0.001 аналоговый ампер, тогда сколько таких же аналоговых ампер будет иметь значение 0хFFFFFFFF?
                                                                                    Без посредничества АЦП ни как такие значения не получить.

                                                                                    Только полноправные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.

                                                                                    Самое читаемое