מחשב אנלוגי

מחשב אנלוגי הוא מחשב שמשתמש בתופעות חשמליות או מכניות כדי לפתור בעיות. בדרך כלל מייצגים בו גדלים פיזיקליים אחד באמצעות גדלים אחרים, כמו המרה של לחץ למתח חשמלי.

רכיבים מכניים וחשמליים מתוארים לעתים על ידי משוואות דומות. לדוגמה, מערכת מסה-קפיץ יכולה להיות מדומה על ידי מעגל חשמלי. בנייה של מודל מכני דורשת קפיצים, מסות וכלי מדידה. לעומת זאת, המערכת החשמלית ניתנת להרכבה ממגברי-שרת ורכיבים ליניאריים פסיביים, והמדידות נעשות באוסצילוסקופ. מערכות אנלוגיות עשויות להיות זולות, מהירות וקלות לשינוי, כי החישובים נעשים בזמן שהאות עובר במעגל.

אנלוגים משתמשים בתכונות כמו התנגדות, מתח וזרם לביצוע חישובים. סכימה פשוטה נבנית על ידי חיבור מקורות זרם במקביל: המדידה בנקודת המפגש נותנת את הסכום. אינטגרציה נעשית בעזרת קבל (אוגר מטען לאורך זמן). פונקציות לא־ליניאריות מיושמות באמצעות מעגלים מיוחדים עם קבלים, נגדים ודיודות, כך שהאימפדנס משתנה כשמתח משתנה. רעיונות פשוטים מוצגים גם במודלים מטאפוריים, כמו שימוש בגומייה או מסמרים להסבר בעיות גאומטריות.

מחשבים אנלוגיים כוללים מרכיבים מכניים, הידרוליים וחשמליים. דוגמאות הן צינורות ושסתומים, גלגלי שיניים, ידיות, וכן קבלים, סלילים ונגדים במעגל החשמלי.

אות אנלוגי מוגבל בטווח הערכים שבו הוא יכול לנוע. בעיות נוספות הן רעש, אי־ליניאריות, השפעות טמפרטורה ותופעות פרזיטיות ברכיבים. בשל המגבלות הללו, טווח הבעיות שניתן לפתור באנלוג קטן יותר מזה של מחשב ספרתי.

המחשב ההיברידי משלב אנלוגי וספרתי. הוא מהיר יותר ממחשב ספרתי לבד, ומדויק יותר ממחשב אנלוגי לבד. לכן הוא שימושי במיוחד בזמן אמת.

היום השימוש במחשבים אנלוגיים נדיר יחסית, אך יש מחקר פעיל בתחומים מסוימים. בין החוקרים המוזכרים נמצא ג'ונתן מילס, ויש עבודות גם במעבדות רובוטיקה ואקדמיות.

תאורטיקנים מדברים על "מחשבים אנלוגיים אידיאליים" שעובדים על מספרים ממשיים. בפועל, רעש ומגבלות אחרות מונעים מהאנלוג להתקרב לאידיאל. מחשב ספרתי חייב לקוונטֵז (להפוך לאיזורים בדידים) את האות, אבל בתנאי זמן וזיכרון בלתי־מוגבלים יכול לפתור בעיות עם מספרים ממשיים.

מחשב אנלוגי הוא מכונה שעושה חישובים עם אותות ששנים משתנים בצורה רציפה. רציף פירושו שאין קפיצות פתאומיות בערך.

מחשבים כאלה עבדו הרבה בעבר. הם מייצגים דברים פיזיים בעזרת אותות חשמליים. למשל, לחץ מים יכול להפוך למתח חשמלי.

באנלוג משתמשים במודעות כמו מתח וזרם לעבודה. חיבור של שני מקורות זרם יכול לתת סכום. קבל הוא רכיב ששומר מטען, והוא עושה חיבור של אותות בזמן.

יש חלקים חשמליים כמו קבל ונגד. יש גם חלקים מכניים כמו גלגלי שיניים ושסתומים בצינורות מים.

אנלוגים מהירים וזולים, אבל הם רועשים ומוגבלים בטווח הערכים. בגלל זה היום רוב המחשבים הם דיגיטליים.

כמעט אף אחד לא משתמש באנלוגים היום. חוקרים בודדים עדיין בודקים אותם.

בתיאוריה אנלוג יכול לעבוד עם מספרים ממשיים. במציאות הרעש והטווח המגבילים אותו.