تكنولوجيا المعلومات التناظرية : أو كيف تُظهر آلة EAI 8800 ، وهي آلة يبلغ وزنها 3 أطنان يزيد عمرها عن خمسين عامًا ، تم استضافتها قبل بضع سنوات في متحف الفنون والحرف في باريس ، أن أسلاف الحواسيب لم يقلوا كلمتهم الأخيرة.
في عام 2006 ، أثناء تحرك ، قام مهندسون من خدمة محاكاة الصواريخ التابعة لـ MBDA (Matra Bae Dynamics Alenia) بالاتصال بمتحف الفنون والآليات (المتحف الوطني للتقنيات) لمعرفة ما إذا كانوا مهتمين. بواسطة كمبيوتر تمثيلي من الستينيات ، آلة ضخمة تزن ما يقرب من 3 أطنان تسمى EAI 8800. غالبًا ما يتلقى المتحف مثل هذه العروض. ينضم إليه أفراد أو مختبرات أو شركات في الأزياء: “لدينا هذه المعدات القديمة ، هل أنت مهتم؟ إذا كنت لا تريدها ، فسوف أرميها بعيدًا! لم يكن هذا هو الحال هنا.
جدول المحتويات
أحيانًا يكون الوقت الذي يُمنح لنا للرد قصيرًا جدًا لقرار يتعلق بالمستقبل
أحيانًا يكون الوقت الذي يُمنح لنا للرد قصيرًا جدًا لقرار يتعلق بالمستقبل ، خاصة وأن القانون يجعل الشيء ، بمجرد دمجه في تراث متحف في فرنسا ، غير قابل للتصرف وغير قابل للتقادم. قبل المثول أمام لجنة جماعية تعطي رأيًا ، كان من الضروري بالتالي تقييم مدى اهتمام مثل هذه الآلة بمتحف العلوم والتكنولوجيا. كانت الحجة الرئيسية هي التقليد التاريخي لتشكيل مجموعات المتحف التي هي بالفعل غنية جدًا بأدوات الحساب ، من أول آلة حاسبة ميكانيكية لبليز باسكال ، باسكالين (1642) ، إلى كمبيوتر كراي العملاق في الثمانينيات ، بالمناسبة. عن طريق التناظرية الميكانيكية. آلات القرن التاسع عشر قرن مثل Integographs ، planimeters ، متنبئ اللورد كلفن بالمد والجزر … لذلك يمكن أن يتلاءم EAI 8800 بشكل متناغم مع مجموعة كبيرة من الاختراعات المرتبطة بالحساب.
إقرأ أيضا:الحوسبة الكمومية بالأيوناتلكن الاهتمام الرئيسي لهذا الاستحواذ كان هو إخراج تكنولوجيا كانت وقتًا سائدًا في تاريخ الحوسبة – الحوسبة التناظرية الإلكترونية – والتي لم يعد يتذكرها أحد تقريبًا ، لذا يبدو أن انتصار أجهزة الكمبيوتر الرقمية اليوم لا جدال فيه. لذلك بدا من المهم بالنسبة لنا الاحتفاظ بنسخة من هذه الديناصورات ، هذه الكمبيوترات التناظرية النجمية العظيمة من الخمسينيات والستينيات التي استخدمتها أجيال من المهندسين والتي كان انقراضها وحشيًا بسبب التقدم المذهل لأجهزة الكمبيوتر الرقمية في مجال سرعة الحساب و سعة الذاكرة. لا ينبغي أن تكون هذه القصة حول المنتصرين فقط ، ومن النادر جدًا أن تترك مجالًا للمهزومين. ومع ذلك فهذه ليست سوى مصدر للدروس.
تكنولوجيا المعلومات التناظرية : بعض السلائف الميكانيكية
كانت أجهزة الكمبيوتر التناظرية ، وهي آلات صُممت لحل المشكلات عن طريق تحويلها إلى نظام أسهل للدراسة ، ميكانيكية في البداية. بين منتصف التاسع عشر ه في القرن ومنتصف القرن التالي ، تم ابتكار أنواع عديدة من مقاييس المسطحات والتكامل لأداء عمليات محددة مثل حساب المناطق (التكامل) تحت المنحنيات التي تم الحصول عليها تجريبياً والتي لا نعرف معادلاتها (مثل حساب عمل محرك من رسم بياني يوضح الضغط كدالة لإزاحة المكبس). تم إجراء الحساب من خلال تتبع منحنى متبوعًا بمؤشر أحد الأذرع المفصلية للجهاز. وفقًا للنماذج ، تم دمج حركة المؤشر مع حركة عجلة الروليت على أسطوانة ، أو كرة على قرص ، أو حتى مخروط ، والتي ، بفضل هندسة الآلة ، حسبت مساحة السطح. تحت المنحنى.
إقرأ أيضا:قلل من تناول الملحثمانينيات القرن التاسع عشر
تم تصميم متنبئ اللورد كلفن بالمد والجزر في ثمانينيات القرن التاسع عشر ، وهو عبارة عن آلة ميكانيكية بالكامل. تعتبر أول آلة حاسبة تمثيلية ، والتي من شأنها أن تكون مصدر إلهام لكل ما يلي. يعتمد الجهاز على النظرية التي صاغها عالم الرياضيات جوزيف فورييه في بداية القرن التاسع عشر. القرن ، والذي بموجبه الإشارة الدورية (موجة المد والجزر) هي مجموع الوظائف الجيبية (التوافقيات). كانت الفكرة هي الحصول ، من خصائص هذه الوظائف الجيبية ، على منحنيات المد والجزر للسنوات القادمة. قبل استخدامه ، قررنا ، باستخدام آلة أخرى اخترعها الفيزيائي البريطاني ويليام طومسون (المعروف اليوم باسم اللورد كلفن) – محلل المد والجزر – اتساع كل وظيفة جيبية من سجلات المنحنيات السنوية للمد والجزر في منفذ معين . ثم تم “حقنها” في مؤشر المد والجزر.
يتكون الجهاز من بكرات مختلفة متصلة بسلك وموصولة بترس (سفلي) . تتوافق كل بكرة مع وظيفة جيبية ، يُشار إلى اتساعها بالمسافة من البكرة إلى الترس. يقوم الكرنك بتشغيل الترس ، المصمم بطريقة تحول دورانه في كل بكرة إلى حركة جيبية عمودية تحاكي الوظيفة المقابلة. يجمع الجهاز بالتالي جميع الوظائف الجيبية عن طريق إضافتها معًا ، ويتتبع المؤشر على بكرة ، أيضًا في الدوران ، الإشارة التي تم الحصول عليها ، والتي ليست سوى منحنى المد المطلوب.
إقرأ أيضا:فوائد عشبة البردقوشتكنولوجيا المعلومات التناظرية : خلال العشرينيات من القرن الماضي
خلال العشرينيات من القرن الماضي ، كانت أجهزة الكمبيوتر التناظرية الميكانيكية المعروفة باسم “أجهزة التحليل التفاضلي” ناجحة جدًا في المجال العسكري ، ولا سيما في الدفاعات المضادة للطائرات لإطلاق النار على أهداف متحركة ، مع الحاجة إلى العمل في الوقت الفعلي. وشهدت فترة ما بين الحربين العالميتين ظهور “خزانات ريوجرافيك” ، وهي أجهزة كمبيوتر تمثيلية تهدف إلى حل مشاكل الديناميكا المائية لتدفق السوائل حول التوربينات الكهربائية: تم وضع أقطاب كهربائية بحكمة في خزان مملوء بالماء أو الزيت ، مما أدى إلى إنشاء مجال كهربائي وفقًا لقوانين مماثلة. للعديد من الأنظمة الفيزيائية ، والتي كانت بالتالي أسهل للدراسة باستخدام هذه الخزانات مقارنة بالأنظمة الحقيقية أو على نموذج.
دخلت أجهزة الكمبيوتر التناظرية الإلكترونية ، القائمة على التناظر بين معادلات الدوائر الإلكترونية وتلك الخاصة بالأنظمة الفيزيائية المدروسة ، حيز التنفيذ في نهاية الأربعينيات ، مما يشير إلى تراجع أسلافها الميكانيكية.
من الحساب الميكانيكي إلى الحساب الإلكتروني
في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، كشفت صورة لتقنيات الحوسبة المتاحة عن تفوق التقنيات التناظرية من ناحية وبدايات التقنيات الرقمية من ناحية أخرى. إنه أمر لا جدال فيه: عندما أراد أحد الصناعيين في منتصف الخمسينيات دخول “الحوسبة الإلكترونية” ، كان عليه أن يجهز نفسه بـ “التناظرية” وليس “الرقمية”.
يجب أن يقال أنه في ذلك الوقت ، كانت أدوات الحساب التناظرية للصناعيين لا تزال ميكانيكية بشكل أساسي: لقد كانت مسألة إيجاد حلول لمشكلة من خلال بناء نظام ميكانيكي مماثل ، وهذا يعني وصفه بمعادلات مماثلة ، و التي كانت القياسات أبسط وأقل تكلفة. ولكن في مطلع الخمسينيات من القرن الماضي ، تم اختراع مكبرات الصوت التشغيلية وبدأ إنتاجها في سلسلة ، تحول المصنعون بأغلبية ساحقة إلى الحوسبة الإلكترونية. في الواقع ، تتكون في وقت أنابيب الإلكترون (الأقطاب الكهربائية الموضوعة في أنبوب مفرغ) ، هذه الأجهزة القادرة على تضخيم الإشارة الكهربائية المستلمة عند الإدخال توفر وسيلة بسيطة لأداء العمليات الحسابية مثل الجمع والطرح والتكامل والاشتقاق ، مما أدى إلى تبسيط النمذجة إلى حد كبير. هذا هو الخيار الذي اتخذته EDF وهيئة الطاقة الذرية (CEA) في عام 1955 ، في بداية تصنيع الطاقة الذرية في فرنسا.
تكنولوجيا المعلومات التناظرية : قدمت EDF طلبًا من SEA
وبالتالي ، قدمت EDF طلبًا من SEA ، شركة Electronic and Automatism ، للحصول على محلل تفاضلي ، وهو كمبيوتر إلكتروني يعتمد على مكبرات الصوت الحالية المباشرة. على هذه الآلة ، بعد فترة وجيزة ، تم إجراء محاكاة حركية لمفاعل نووي لأول مرة في فرنسا. في نفس العام ، أنشأت CEA في ساكلاي ، في الضواحي الباريسية ، مختبر حساب تناظري ضمن قسم الإنشاءات الكهربائية. تم تجهيز المختبر لأول مرة بآلة تتألف من ثلاثين مكبر للصوت – وهذا الرقم هو الذي يحدد قوة الحوسبة لهذه الآلات – ثم جهازين جديدين ، ثم في عام 1957 ، أربعة آلات من نوع “جين” أنتجتها شركة Derveaux الفرنسية. ؛ كما اشترى آلات من البحر الأبيض المتوسط. المعدات الفرنسية – التي تم الإصرار عليها في ذلك الوقت – بلغت تكلفتها 25 مليون فرنك. مكنت هذه الآلات من رسم عدة آلاف من المنحنيات ، ودُرست حلول المعادلات التفاضلية.
في المجال النووي ، تم استخدام الآلات التناظرية لدراسة استقرار وتنظيم وسلامة المفاعلات: أراد المهندسون معرفة ردود أفعال المفاعل تجاه الاضطرابات أو الحوادث المحتملة. للقيام بذلك ، كان عليهم تحديد نموذج رياضي يمثل بشكل مناسب تشغيل المفاعل (المعادلات المتعلقة بالسلوك النيوتروني والحراري) ومساعداته (المبادلات ، المبردات ، الوحدات الدوارة ، المنظمين). ثم تم اختبار كل جزء فرعي من خلال تجارب على آلة حقيقية ، مما أتاح الحصول على نموذج رياضي عالمي للتركيب. يمكن للمهندسين أخيرًا إجراء اختبارات السلامة على الجهاز التناظري ،
منذ عام 1958
منذ عام 1958 ، أجريت دراسات ساكلاي التناظرية على أجهزة الكمبيوتر الأمريكية EAI 231R ، وهي أكثر دقة وموثوقية من المعدات الفرنسية. كان لدى المختبر ما مجموعه 260 مكبر للصوت ، و 450 مقياس جهد يدوي ، و 40 مضاعفًا … منذ بداية الستينيات ، كان برنامج مركز الحوسبة التناظرية في Saclay مشغولًا للغاية. لذلك تم إنشاء مختبر ثان في عام 1962 في موقع CEA في Cadarache ، بالقرب من أفينيون ، وهو مجهز أيضًا بـ EAI 231R.
في الواقع ، في تلك السنوات ، أصبحت شركة Electronic Associates Inc. (EAI) في نيوجيرسي ، التي بنت EAI 231R ، الشركة الرائدة في مجال تصنيع أجهزة الكمبيوتر التناظرية. تأسست في عام 1945 من قبل مهندسين من فيلق الاتصالات بالجيش الأمريكي ، وقد زودت EAI شركة Westinghouse ، في وقت مبكر من عام 1953 ، بجهاز كمبيوتر لتصميم Nautilus ، أول غواصة تعمل بالطاقة النووية. ثم حققت نجاحًا تجاريًا كبيرًا مع عميل مهم للغاية ، ناسا ، لتطوير قاذفات الفضاء والأقمار الصناعية. كان نجاحها كبيرًا لدرجة أنه في بداية الستينيات ، أنشأت EAI مركزًا أوروبيًا للحوسبة التناظرية في بروكسل ،. حيث جاء العديد من المهندسين للتدريب على الحوسبة التناظرية الإلكترونية.
تكنولوجيا المعلومات التناظرية : سرعة عالية في الحساب
ولكن ، بعبارات محددة ، ما هو الكمبيوتر التناظري الإلكتروني؟ يأتي اسم هذه الآلات ..من حقيقة أنها تعمل على مبدأ التناظر بين متغيرات المشكلة المراد دراستها وتلك الخاصة بنظام فيزيائي معروف تحكمه ..نفس القوانين. عادةً ما يتم التحكم في ديناميكيات الأنظمة الميكانيكية والديناميكية الهوائية والهيدروليكية والصوتية بنفس المعادلات .مثل الأنظمة الكهربائية التي تشتمل على مقاومات أو مكثفات أو محاثات. يمكن بعد ذلك تحليل هذه الأنظمة بطريقة أبسط من خلال العمل على نظيرها الكهربائي.
على مستوى الأجهزة ، فإن الكمبيوتر التناظري الإلكتروني عبارة عن مجموعة من. العوامل الأولية (الصيف ، والمتكاملون ، والمضاعفات ، ومولدات الوظائف ، وما إلى ذلك) ، والتي يمكن توصيلها ببعضها البعض عبر لوحة الأسلاك. تشكل الاتصالات بين هؤلاء المشغلين النظام المادي الذي هو التناظرية المطلوبة. يتم تمثيل أحجام الظواهر الفيزيائية بإشارات كهربائية مستمرة – الفولتية بين ± 100 فولت في حالة EAI 8800 ، على سبيل المثال. يتألف هذا الكمبيوتر. بالتالي من آلاف رفوف الوظائف الموصولة مسبقًا ، والتي يتم ربطها معًا على وحدة التحكم (4800 رف تؤدي وظائف تناظرية .و 2400 .رف تؤدي عمليات منطقية).
