Computadores híbridos: recursos, tipos, vantagens, exemplos - Ciência - 2023

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As computadores híbridos São equipamentos que apresentam peculiaridades de máquinas analógicas e digitais. O dispositivo digital é usado para controlar e resolver operações lógico-aritméticas, enquanto o dispositivo analógico é usado como um solucionador de equações diferenciais.

Geralmente, uma solução aproximada de equações complexas é obtida usando métodos numéricos iterativos, que requerem um grande número de iterações, dependendo de quão boa é a "semente" inicial do valor final e quanta precisão é desejada.

O equipamento analógico é tipicamente surpreendentemente rápido, porque pode resolver equações imensamente complicadas sobre a velocidade com que o sinal viaja pelo circuito, que é uma parte respeitável da velocidade da luz.

Porém, a precisão dos computadores analógicos não é boa, sendo limitada a três ou no máximo quatro dígitos de precisão.

Por outro lado, os equipamentos digitais são fabricados de forma que a solução das equações seja levada a uma precisão quase exata, embora muito mais lenta quando comparada aos computadores analógicos.

Portanto, para muitas operações em tempo real, esses cálculos digitais são muito lentos para serem usados, mas a precisão de um computador analógico também não é suficiente. Daí a importância dos computadores híbridos.

Caracteristicas

Combinação de componentes analógicos e digitais

Esses computadores são baseados em um sistema de computador que combina dispositivos analógicos com digitais.

Normalmente, os componentes analógicos do computador operam cálculos matemáticos complexos. Os componentes digitais são responsáveis pelas operações aritméticas e lógicas, além de serem usados para controlar o sistema.

No caso de um supercomputador, corresponde a uma combinação de máquinas capazes de processar sinais digitais e analógicos. Um computador híbrido fornece um método adequado para realizar simulações altamente complexas.

O melhor do mundo analógico e digital

Ao criar este tipo de computador embarcado, os benefícios da computação analógica e digital estão prontamente disponíveis.

Um computador híbrido é extremamente rápido quando se trata de resolver equações, mesmo que os cálculos sejam imensamente complexos. Isso graças à presença de componentes analógicos essenciais ao design do equipamento.

Portanto, o computador híbrido pode resolver equações com a mesma capacidade de uma máquina analógica. Além disso, os elementos digitais servem para excluir uma das principais desvantagens de um aparelho totalmente analógico.

Em termos comparativos, a faixa de precisão de um computador analógico é limitada, enquanto a precisão de um computador digital é muito maior.

Ao integrar os elementos que possibilitam que um computador digital exceda em muito três ou quatro dígitos de precisão, a computação híbrida permite que as equações sejam tratadas muito mais rapidamente do que apenas com a opção digital.

Em outras palavras, a computação híbrida oferece velocidade e precisão, eliminando a necessidade de o usuário se contentar com apenas um computador digital ou analógico.

Aplicações técnicas

O equipamento híbrido é essencialmente destinado a aplicações técnicas onde não apenas dados discretos são tratados, mas também contínuos. Ou seja, eles permitem o processamento desses dois tipos de dados.

Tanto os computadores analógicos quanto os híbridos são computadores construídos para um propósito específico, e seus aplicativos são predefinidos no momento do design.

Tipos

2 em 1 PC

Para um laptop, o termo “computador híbrido” é usado para se referir a um PC 2 em 1. Este tipo de PC é composto de uma tela e teclado removíveis, combinando assim a funcionalidade de um laptop e um tablet.

Esses computadores híbridos têm a potência de um computador e, além disso, ao desconectar o teclado, têm a portabilidade de um tablet.

Por exemplo, este computador híbrido pode ser usado para realizar tarefas com ele durante o dia e depois separar a tela para se divertir navegando na cama no Facebook e Instagram.

Grandes computadores eletrônicos híbridos

Eles foram usados extensivamente da década de 1960 a meados da década de 1980. Eles tinham várias centenas de amplificadores operacionais.

Eles resolveram conjuntos enormemente complexos e extensos de modelos matemáticos de equações diferenciais.

Por exemplo, vôo espacial de seis graus de liberdade, cinética de reações químicas exotérmicas, sistemas de controle para fábricas de processamento de alimentos e o sistema imunossupressor humano.

Sistemas híbridos de uso geral

São computadores que têm a característica de poder utilizar diferentes aplicações ou resolver inúmeros tipos de problemas.

Muitos desses tipos de computadores híbridos foram, ao mesmo tempo, sistemas para fins especiais, sendo computadores híbridos de meio período em que o resultado podia ser obtido em uma determinada velocidade.

Computadores Híbridos Dedicados

Eles incluem programas estáticos que não podem ser ajustados. Eles são tipicamente embutidos em sistemas físicos que são comumente usados como simuladores de subsistema, controladores de função ou analisadores de saída.

Por exemplo, o computador pneumático usa foles de ar e bocais para gerar multiplicação, divisão ou funções de raiz quadrada precisas dos sinais de entrada, codificando os dados como pressões de ar.

Vantagens e desvantagens

- vantagem

Rapidez

Esses computadores possuem uma enorme velocidade de cálculo graças à configuração oferecida pelo sistema analógico. Isso é bastante útil ao procurar resultados numéricos para equações diferenciais, como no caso da simulação de vôo.

Para isso, foram utilizados sistemas analógicos por serem mais rápidos que os computadores digitais, oferecendo soluções em menos tempo. No entanto, a precisão desses resultados foi questionável.

Assim, um computador híbrido fornece resultados rápidos e precisos, sendo de imensa utilidade na hora de tentar resolver equações complexas em tempo real e é fundamental obter os resultados instantaneamente.

Grande precisão

Os resultados obtidos com equipamentos híbridos acabam sendo muito mais precisos e lucrativos do que os das máquinas anteriores. Isso se deve ao componente digital do computador híbrido.

Com o computador híbrido os valores de "semente" são gerados rapidamente, embora sem serem matematicamente precisos, já que este valor é obtido com o front end da computação analógica.

Esse valor é enviado para a frente digital, que por meio de um processo iterativo obtém uma semente numérica precisa. O tempo total necessário para calcular esse valor preciso é muito menor do que usar um computador analógico ou apenas digital.

Processamento de dados online

O valor de um computador híbrido é facilmente visto quando há a necessidade de gerenciar equações em tempo real.

Assim como um dispositivo estritamente analógico forneceria retornos rápidos que não são totalmente precisos, e um dispositivo digital forneceria respostas mais precisas que levariam mais tempo para serem calculadas, a abordagem híbrida permite que você obtenha respostas agora em vez de depois.

Essas respostas também são mais detalhadas e úteis do que as respostas rápidas fornecidas por equipamentos analógicos.

- Desvantagem

Em tempos mais modernos, os processadores de sinais digitais substituíram a necessidade de computadores híbridos.

Sistema híbrido

É importante considerar que um verdadeiro computador híbrido não é simplesmente um sistema híbrido. O computador híbrido é construído com os componentes necessários para permitir que o dispositivo opere com velocidade e precisão.

Os produtos comercializados como sistemas híbridos nada mais são do que equipamento de computador digital que foi complementado com um conversor analógico para digital para a entrada e um conversor digital para analógico para gerenciar a saída.

Esse sistema é normalmente considerado menos eficiente do que um verdadeiro computador híbrido.

Exemplos

As bombas de gasolina de uma estação de serviço contêm um processador que converte a medição do fluxo de combustível em valores correspondentes à quantidade e ao preço.

Nos negócios, esses computadores podem ser usados na indústria química como sistemas de controle de processo.

HRS-100

Um exemplo de computador híbrido autônomo é o HRS-100, amplamente utilizado durante os anos 1970.

Foi inventado e desenvolvido para estudar sistemas dinâmicos em escala de tempo real e acelerada. Também para a resolução eficiente de uma ampla gama de tarefas científicas nos institutos da URSS.

Área médica

EKG, ecocardiograma, ultrassom e máquinas de monitoramento Holter são exemplos de computadores híbridos.

Muitos dos diagnósticos usados na área médica se enquadram nesta categoria.

Por exemplo, na Unidade de Terapia Intensiva de hospitais, é usado um dispositivo analógico que mede a pressão arterial e a temperatura do paciente. Esses valores são convertidos e exibidos em um display digital na forma numérica.

Considerando a velocidade com que os computadores híbridos podem processar dados, pesquisas estão sendo feitas sobre o processamento online de dados.

Na verdade, um computador híbrido foi instalado no Centro de Engenharia Biomédica da Universidade de Ohio, onde os dados do cateterismo cardíaco são transmitidos de diferentes hospitais para o computador híbrido, por meio de um mecanismo óptico infravermelho.

Esses dados são analisados em tempo real e os resultados são imediatamente disponibilizados ao médico. Assim, o tempo de espera entre o procedimento de cateterismo e a geração dos resultados é consideravelmente reduzido.

HP Envy x2

É um computador pessoal híbrido ultrafino que oferece o benefício de ter dois dispositivos integrados em um. É um laptop que também pode ser usado como tablet.

Ele contém uma tela que pode ser removida para se tornar um tablet, destacando-se do teclado por meio de um fecho magnético.

Referências

Definições (2019). Definições para computador híbrido. Retirado de: settings.net.
Wise Geek (2019). O que é um computador híbrido? Retirado de: wisegeek.com.
Center for Computing History (2019). O que é um computador híbrido e por quê? Retirado de: computinghistory.org.uk.
Ciência (2019). Tipos de computadores híbridos. Retirado de: sciencing.com.
Asba Lee (2019). As vantagens dos computadores híbridos. Retirado de: techwalla.com.
Computer Hope (2019). Computador híbrido. Retirado de: computerhope.com.