خصائص تكنولوجيا المعلومات التناظرية
خلال الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي ، بدت الآلات التناظرية الإلكترونية ضرورية للمهندسين ، لأنها قدمت إمكانية محاكاة العديد من الأنظمة الفيزيائية التجريبية والصناعية التي يمكن وصف تطورها بمرور الوقت باستخدام المعادلات. تقدم حلاً تحليليًا (أي يتم التعبير عنه في شكل مضغوط باستخدام وظائف معروفة).
بفضل أجهزة الكمبيوتر هذه ، تمكنا من التنبؤ بسلوك هذه الأنظمة ، ولكن أيضًا اقتراح حلول محسّنة: لقد كانت مساعدة في الفهم والتصميم. تم استخدامها أيضًا كمحاكيات تدريب ، خاصةً عندما تتطلب ديناميكيات الوقت الفعلي إجراء الحسابات بسرعة عالية جدًا. نظرًا لأن هذه الآلات تقوم بالحسابات بالتوازي ، فقد تمكنت من حل أنظمة من عدة عشرات من المعادلات التفاضلية غير الخطية في وقت واحد وإعطاء نتيجة مرئية إما في شكل منحنيات مرسومة على مسجل ، أو في شكل إشارة ضوئية على مرسمة الذبذبات.
جدول المحتويات
في بداية الستينيات
كانت هذه السرعة في الحساب وهذه الواجهة “سهلة الاستخدام” ، في بداية الستينيات ، من المزايا الرئيسية لهذه الآلات الحاسبة مقارنة بـ “الآلات الحاسبة” ، أجهزة الكمبيوتر الرقمية أو الثنائية في ذلك الوقت والتي ، بالمقارنة ، كانت تعمل على دفعات. : كان عليك تسليمهم مجموعة من البطاقات المثقوبة وانتظار النتيجة التي لم تصل إلا بعد عدة ساعات ، حيث أعطت الحواسيب التناظرية نتيجة في بضع ثوان
إقرأ أيضا:كيفية الخروج من المديونية الزائدةميزة أخرى لهذه الآلات كانت الأسلاك الخاصة بهم – برنامجهم ، من نوع ما. من المسلم به أن تنفيذه كان طويلًا ، ولكن بمجرد تنفيذه ، كان من السهل جدًا تغيير المعلمات والمعاملات والوقت ، ويمكن للمرء محاكاة حلول أنظمة المعادلات الحية (في الوقت الفعلي) ، أو حتى تسريعها ظاهرة كان من الممكن أن تستمر في الواقع عدة ساعات أو عشرات الساعات وتصورها في بضع دقائق. على العكس من ذلك ، كان من الممكن أيضًا إبطاء حدث سريع جدًا (انفجار ، على سبيل المثال) لفهم تطوره. كان العالم التناظري عالمًا فيزيائيًا للغاية ، وعالمًا مرئيًا للغاية “تحدث” إلى المهندسين. تعمل الآلات التناظرية مثل نماذج مخفضة حقيقية ، حيث يقرأ المرء مباشرة قيمة الكميات الفيزيائية المحاكاة.
خصائص تكنولوجيا المعلومات التناظرية : من ناحية أخرى
من ناحية أخرى ، كان لديهم عيب واحد: الافتقار إلى الدقة. أدت الطبيعة الفيزيائية للإشارة التناظرية إلى فقدان المعلومات في كل ممر بواسطة عامل أولي ، لأنه في أغلب الأحيان كان مكونًا كهربائيًا ، ودقته ليست لانهائية. يوضح هذا أهمية جودة إنتاج هذه المكونات ، مثل مكبرات الصوت أو مقاييس الجهد التي يتم التحكم فيها عن طريق المؤازرة ، وهي الأجهزة التي تم استخدامها لإدخال معاملات المعادلات في المحاكاة. كل هذا جاء بتكلفة عالية. كبلات التوصيل ، على سبيل المثال ، لها أغطية نهاية ذهبية للحد من الاتصال الخاطئ. عادةً ، في الستينيات ، كان لكل مكون دقة من 1 في 10000 (أي 10 –4) ويمكن أن تكون الدقة النهائية في حدود 1٪ (10 –2 ) أو 1 في 1000 (10 –3 ). قد تجعلك هذه الأرقام تبتسم عند مقارنتها بدقة أجهزة الكمبيوتر الحالية ، لكنها لم تكن مشكلة في ذلك الوقت ، حيث لم تكن النماذج الرياضية التي تمثل الأنظمة الفيزيائية أكثر دقة.
إقرأ أيضا:نصائح في التسويق الالكترونيالآلات الحاسبة الهجينة: فترة راحة قصيرة
على عكس الآلات التناظرية الأخرى المستخدمة بشكل أساسي للتنظيم أو الأتمتة الصناعية – أنظمة مغلقة مخصصة لتطبيق معين مثل تنظيم درجة حرارة الآلة أو سرعة المحرك أو معدل تدفق الآلة. “مضخة – ، تناظرية من نوع EAI كانت تسمى أجهزة الكمبيوتر “الحواسيب العالمية” لأنها جعلت من الممكن التعامل مع مختلف المشاكل باستخدام تجميعاتها الكهربائية المتكيفة والمتغيرة.
على الرغم من هذه “العالمية” ، منذ نهاية الخمسينيات من القرن الماضي ، لاحظ المهندسون عددًا معينًا من القيود على أجهزة الكمبيوتر التناظرية: يتطلب حل المشكلات الجديدة ، على سبيل المثال ، استخدام الذكريات التي تجعل من الممكن تخزين نتائج الحسابات. كانت هناك أيضًا محاولات لتحسين هذه الآلات بطرق مختلفة. وهكذا ، كان أحد السبل التي تم تصورها في نهاية الستينيات يتألف من برمجة وأتمتة التوصيلات البينية الكهربائية ، من أجل توفير الوقت على التوصيلات التي يتم إجراؤها يدويًا ، والتي كانت عاملاً مقيدًا في الحساب التناظري.
شعر بعض المهندسين – مستخدمين أو مروّجين للتقنيات التناظرية – أيضًا بنقص المنظرين الرياضيين في مجال الحساب التناظري ، الذي ظل مجالًا للمهندسين. وأشاروا إلى أنه في مجال الحوسبة الرقمية، فإننا اكتشاف المعادلة حل أساليب تطويرها من قبل علماء الرياضيات في أواخر التاسع عشر والعشرين قرن وبداية XX عشر(مثل طرق Runge-Kutta لحل المعادلات التفاضلية عن طريق التكرارات المتتالية) التي أثبتت أنها مناسبة تمامًا لأجهزة الكمبيوتر القديمة وذاكرتها ذات السعة المنخفضة. في هذا المجال الرقمي ، يسير التقدم المتعلق بحجم الذكريات وسرعة حساب الآلات جنبًا إلى جنب مع التقدم النظري في الرياضيات والخوارزميات.
إقرأ أيضا:لماذا يوجد رجال أغنياء أكثر من النساء الثريات؟خصائص تكنولوجيا المعلومات التناظرية : منذ نهاية الخمسينيات
لهذا السبب ، منذ نهاية الخمسينيات من القرن الماضي ، وفي مواجهة تقدم أجهزة الكمبيوتر الرقمية ، بدأ المصنعون في التفكير في الجمع بين التقنيات التناظرية والرقمية للاستفادة من مزايا كليهما: الدقة غير المحدودة (أو تقريبًا) لأجهزة الكمبيوتر الرقمية ، والسرعة ، وسهولة الاستخدام. البرمجة ومرونة الحساب لأجهزة الكمبيوتر التناظرية. أدى هذا التطور إلى قيام الشركات المصنعة بتقديم ما يسمى بأجهزة الكمبيوتر “الهجينة”.
تم تصنيع الجهاز التناظري EAI 8800 منذ عام 1965 ، وبالتالي فقد تم تصميمه منذ البداية ليتم استخدامه إما بمفرده أو مع جهاز كمبيوتر رقمي. بين عامي 1965 و 1970 ، استبدلت CEA ، مثل الشركات المصنعة الأخرى ، معداتها EAI 231R تدريجياً بأجهزة الكمبيوتر الهجينة EAI 8900 التي تضم 8800 وحدة تناظرية ووحدة رقمية 8400 (32000 كلمة من الذاكرة مع 32 بت لكل كلمة وواجهة بها 32 قناة تحويل) . كانت كل هذه الآلات قابلة للتوصيل فيما بينها وتوفر القدرة على التعامل مع المشكلات التي تتطلب أكثر من 500 مكبر للصوت.
في بداية السبعينيات ، كان لدى جميع الصناعيين الكبار مراكز الحوسبة التناظرية. كان هناك 75 في فرنسا ، في المواد الكيميائية والطيران … ومع ذلك ، فقد كانت بالفعل سوانسونغ لهذه التكنولوجيا ، ولم تؤخر أجهزة الكمبيوتر الهجينة التحول إلى الرقمية إلا لبضع سنوات.
حياة ثانية في ماترا ديفانس
لكن دعنا نعود إلى جهاز الكمبيوتر EAI 8800 الذي تم تصنيعه في عام 1965 ، وكان أحد تلك الآلات الهجينة التي حلت محل معدات E 231R في CEA. حتى أوائل السبعينيات ، قدم خدمات جيدة ومخلصة لشركة CEA و EDF في تصميم محطات الطاقة النووية. ثم فقدنا أثرها في منتصف السبعينيات ، لكننا وجدناها في قسم الدفاع في ماترا ، في منتصف الثمانينيات ، حيث تم استخدامها لتصميم صواريخ جو-جو ، كما أخبرني فيليب لونجيس. رئيس قسم النمذجة والمحاكاة في MBDA عام 2006.
في أوائل الثمانينيات ، في الواقع ، أدى التعقيد المتزايد للصواريخ ، مع إدخال أجهزة كمبيوتر رقمية على متن الطائرة على وجه الخصوص ، إلى قيام مصنعي الصواريخ مثل ماترا بتطورين هامين. من ناحية ، بدأوا في تطوير عمليات المحاكاة العددية ، والتي أصبحت فيما بعد أداة راجحة لدراسات التطوير ، والخوارزميات على متن الطائرة ، وإعداد اللقطات وتقييم أداء النظام. من ناحية أخرى ، كان على مصنعي الصواريخ أن يجهزوا أنفسهم بوسائل المحاكاة في الوقت الحقيقي لتمكين اختبار معدات الصواريخ الحقيقية (باحثو صاروخ موجه ، وأجهزة كمبيوتر على متن الطائرة ، وكاشفات بالقصور الذاتي ، وما إلى ذلك) في بيئة تمثل اللقطة. هذا هو المكان الذي ظهرت فيه أجهزة الكمبيوتر التناظرية الإلكترونية ، وذلك بفضل سرعتها في الحساب ،
خصائص تكنولوجيا المعلومات التناظرية : منذ بداية الثمانينيات
منذ بداية الثمانينيات ، أنشأت ماترا “مختبر محاكاة بعناصر حقيقية”. عليك أن تتخيل الصاروخ على منصة اختبار ، متصل بالكمبيوتر ، تمامًا مثل الهدف المراد الوصول إليه. كان على الكمبيوتر أن يتفاعل مع تحركات الهدف في الوقت الفعلي لتكييف رحلة الصاروخ. تضمن المختبر أجهزة محاكاة الهدف (إما كهرومغناطيسية. أو الأشعة تحت الحمراء) ، ومحاكيات الحركة (المحاكيات الهيدروليكية التي تعيد تكوين حركات الانعراج ، والميل واللف) .وأجهزة الكمبيوتر التي تقوم بمحاكاة تحليق الصاروخ (الديناميكا الهوائية ، معادلات الطيران الديناميكي ، الحركية …). تم إجراء هذه الاختبارات على. الأرض ، في المختبر ، وجعلت من الممكن التحقق من صحة معدات الطيران في عدد كبير من الاختبارات في بيئة افتراضية.
في ذلك الوقت ، لم يكن أداء أجهزة الكمبيوتر الرقمية يسمح بتشغيل هذه المحاكاة في الوقت الفعلي. لهذا السبب ، اختار ماترا آلة حاسبة تمثيلية ، حيث تعمل جميع عناصر الحساب بالتوازي ، والتي .كانت عملية العالم المستمر الذي كنا نحاول محاكاته. باختصار ، آلة حاسبة “في الوقت الفعلي”.
تم توصيل الآلة الحاسبة EAI 8800 بأجيال مختلفة من الآلات الحاسبة الرقمية.
تم توصيل الآلة الحاسبة EAI 8800 بأجيال مختلفة من الآلات الحاسبة الرقمية. كان دورهم على وجه الخصوص إدارة الواجهات مع العناصر الحقيقية ، والتي تضمنت المزيد والمزيد من العناصر الرقمية. ظلت أسرع الحسابات (الديناميكية بشكل خاص) من اختصاص أجهزة الكمبيوتر التناظرية.
مكّن EAI 8800 من تطوير صاروخ Super 530 D ، وهو أول صاروخ .هجين ، مع جهاز كمبيوتر رقمي وتناظري على متن الطائرة ، وشارك في بدء صاروخ ميكا. في التسعينيات ، كانت أجهزة الكمبيوتر الرقمية لا تزال غير كافية لمحاكاة أحدث طراز ، ميسترال. بعد ذلك ، ارتبط EAI 8800 بجيل آخر من الآلة الحاسبة التناظرية ، Simstar ، مع الأسلاك التلقائية لعناصر الحساب.
بفضل هذا النهج ، قللت الصواريخ بشكل كبير من عدد الطلقات. إذا كانت 200 طلقة ضرورية في الستينيات لتطوير صاروخ ، فإنهم نفذوا 15 طلقة فقط في عام 1990 ، وقليل منها فقط في العقد الأول. من القرن الحادي والعشرين. كان هذا النهج اقتصاديًا ، لأن تكلفة الطلقة باهظة الثمن في النموذج الأولي وفي الموارد -. والصاروخ يطير مرة واحدة فقط – وتقنيًا ، لأن الطلقات أصبحت غير كافية من تلقاء نفسها لتطوير نظام معقد مثل الصاروخ.
خصائص تكنولوجيا المعلومات التناظرية : سلة المهملات أو البانتيون؟
لمدة عشر سنوات ، استمر EAI 8800 في محاكاة رحلات الصواريخ لـ MBDA ،. حتى عام 2006 ، بعد انتقال الخدمة التي تضمها ، هبط في متحف الفنون والتجار وبدأ حياته الثالثة هناك. تم حفظه وتنظيفه ، وأصبح منذ ذلك الحين جزءًا من مجموعات المتحف.
ربما يكون هذا النموذج أيضًا هو الناجي الوحيد في العالم. في الواقع ، كان EAI 8800 آلة نادرة ومكلفة. عندما تم طرحه في السوق عام 1965 ، بيعت بسعر يتراوح بين 100 ألف دولار و 500 ألف دولار .؛ و EAI 8900 (النموذج الهجين) ، ما بين 700000 دولار و 1300000 دولار. تم إنتاج EAI 8800 في نسخ قليلة ، ربما بضع عشرات ،. ربما بسبب تكلفتها ونوع استخدامات المحاكاة في الوقت الفعلي المحددة للغاية التي تم صنعها منه.
على عكس الكمبيوتر الرقمي ، الذي وجد تطبيقات في التمويل. واللوجستيات والمكاتب والاتصالات والشبكات وما إلى ذلك ، ظلت آلة حاسبة EAI 8800 أداة مخصصة للحوسبة العلمية ولم يتم استخدامها .مطلقًا في قطاعات أخرى غير المحاكاة. وهذا أيضًا أحد أسباب اختفائه الافتراضي. بحلول نهاية سبعينيات القرن الماضي ، كانت أجهزة الكمبيوتر الرقمية قادرة على أداء جميع وظائف أجهزة الكمبيوتر التناظرية تقريبًا ، لكنها يمكن أن تؤدي العديد من الوظائف الأخرى.
ومع ذلك ، قد لا تكون الجثة باردة تمامًا بعد. يمكن أن يشهد هذا النوع .من الآلات. الحاسبة عملية إحياء من خلال تجاوز حدود الحساب الثنائي ، استنادًا إلى المنطق على 0 و 1 ، التي تعتمد عليها أجهزة .الكمبيوتر الحالية. .من المرجح أن تقدم النماذج القائمة على المنطق المستمر حلولًا أكثر كفاءة ، على سبيل المثال في محاكاة أنظمة .بيولوجية معينة ، أو في نماذج الذكاء الاصطناعي أو الشبكة العصبية.
