Cтраница 2
Процесс решения с помощью аналогового метода позволяет лучше понять проблему, чем решение той же задачи с помощью цифрового компьютера. Аналоговые компьютеры до сих пор используются для построения траекторий пучков в ускорителях частиц. Подстраивая узлы аналогового компьютера, конструктор может непосредственно наблюдать влияние непрерывных изменений при возбуждении линзы на форму пучка. [16]
Хотя многие сети - простые серии или параллельно расположенные структуры, которые можно алгебраически и точно рассчитать, может быть несколько сложных секций, требующих итерационных методов со сходимостью к могущему быть принятым допуску. Для сетевого анализа успешно использовались аналоговые компьютеры, однако они были заменены занимающими меньшее время цифровыми методами, основанными на методике приближения Харди-Кросс, разработанной для расчета сетей расхода воды. [17]
Другой подход моделирует на цифровом компьютере полную работу аналоговой ЭВМ. В этих программах используется специальный язык, что делает их чрезвычайно гибкими и простыми в применении. Недавно Титченер [80] описал ориентированную на кинетику программу, где аналоговый компьютер моделируется на микрокомпьютере посредством использования сборки символьных модулей. [18]
Когда усиленный импульс электронов ударяется в анод, он создает на выходе четыре электрических импульса на этих четырех выходных контактах. Импульсы возникают в разное время в зависимости от положения электронного импульса на аноде. Специальная схема измеряет время задержки между появлением этих четырех импульсов. Аналоговый компьютер вычисляет по времени задержки положение первоначального электронного импульса на аноде. Рассматриваемый приемник обладает всеми преимуществами фотоумножителя плюс значительно более низкий темновой счет. Поскольку каждый элемент изображения ( пиксель) равен одному каналу, а площадь пикселя много меньше, чем у фотоумножителя, его темновой ток в расчете на один канал также много меньше. Темновой ток в таком приемнике при охлаждении может составлять всего 0 01 импульса / с на один канал. Главным недостатком этого приемника является ограниченный срок службы. Каждый раз, когда фотоэлектрон усиливается микроканальной пластиной, в ней испускаются положительные ионы и ускоряются в направлении фотокатода. В результате приемники имеют полное время жизни, равное 1013 фотоэлектронов / пиксель. Ясно, что их следует использовать только для очень слабых сигналов. [19]
При этом в начальной стадии безразлично, в какой форме осуществляется такая обработка - в двоичной или десятичной системе счисления либо в аналоговой форме. Возможно, даже окажется, что в отличие от микроэлектроники созданные методами нанотехнологии функциональные элементы будут способны оперировать информацией, представленной в цифровой системе с недвоичным основанием или в аналоговой форме, а не в чисто двоичном виде. И это нельзя будет рассматривать как недостаток, ибо уже сегодня существуют сложные задачи обработки информации, например распознавание речи и зрительных образов или принятие решений в неоднозначной ситуации ( т.е. задачи искусственного интеллекта), с которыми плохо справляются системы двоичной обработки информации. Если с помощью молекулярной электроники будут найдены эффективные решения именно таких задач, то значение этого будет трудно переоценить. Ведь в таком случае могут появиться недвоичные или аналоговые компьютеры, функционирующие на основе совершенно иных принципов, нежели современные двоичные ЭВМ. Вероятно, такие машины оказались бы способными справляться с интеллектуальными задачами, которые вряд ли когда-нибудь будут по плечу цифровым компьютерам. Правда, эти выводы скорее всего не предопределены изначальным назначением молекулярной электроники. Но они подчеркивают, что молекулярная электроника может внести определенный вклад в развитие информационной техники, связанное с поиском новых компьютерных архитектур и принципов построения ЭВМ, с которыми мы познакомились в начале этой главы. Здесь мы намерены прежде всего обратиться к проблеме аппаратных средств молекулярной электроники. [20]
Несомненно, создание полезного квантового компьютера ( способного разрешить современные вычислительные проблемы) - весьма сложная задача, но, может быть, это просто невозможно. Не создают ли фундаментальные физические принципы непреодолимые препятствия на этом пути. Наиболее очевидной является проблема ошибок. Как и в случае классического аналогового компьютера, его ошибки - непрерывные величины, поэтому накопление малых ошибок может, в конце концов, дестабилизировать работу компьютера. Далее, особые свойства квантовых компьютеров связаны с их способностью к квантовым скрещениям ( неклассическим корреляциям, обусловленным большим числом степеней свободы), а скрещения особенно чувствительны к эффектам декогерентности, вызываемой неконтролируемым взаимодействием с окружающей средой. [21]
Несомненно, создание полезного квантового компьютера ( способного разрешить современные вычислительные проблемы) - весьма сложная задача, но, может быть, это просто невозможно. Не создают ли фундаментальные физические принципы непреодолимые препятствия на этом пути. Наиболее очевидной является проблема ошибок. Как и в случае классического аналогового компьютера, его ошибки - непрерывные величины, поэтому накопление малых ошибок может, в конце концов, дестабилизировать работу компьютера. Далее, особые свойства квантовых компьютеров связаны с их способностью к квантовым скрещениям ( неклассическим корреляциям, обусловленным большим числом степеней свободы), а скрещения особенно чувствительны к эффектам декогерентности, вызываемой неконтролируемым взаимодействием с окружающей средой. [22]
Компьютеры, работающие непосредственно с числами, называются цифровыми вычислительными машинами. Они могут работать с любой степенью точности, но решают только конкретную задачу - ту, которую ей задают. Примером наиболее примитивного устройства такого рода являются счеты, о которых я уже говорил. Но есть компьютеры, которые работают не с числами, ас ТОКоМ, величина которого может изменяться в соответствии со значениями переменных, с которыми оператор имеет дело. Известным примером такого устройства является универсальный аналоговый компьютер ( UNIVAC), первый большой коммерческий компьютер, созданный Экертом и Мачли в 1950 году, его использовали на телевидений для подсчета голосов во время выборов президента США в 1952 году. Примером примитивного аналогового вычислительного устройства является логарифмическая линейка. [23]