Computadoras híbridas: características, tipos, ventajas, ejemplos
Las computadoras híbridas son equipos que presentan particularidades de máquinas analógicas y digitales. El dispositivo digital se utiliza para controlar y para resolver operaciones lógico-aritméticas, mientras que el dispositivo analógico se usa como solucionador de ecuaciones diferenciales.
Generalmente, una solución aproximada de ecuaciones complejas se obtiene utilizando métodos numéricos iterativos, que requieren un gran número de iteraciones, dependiendo de cuán buena sea la “semilla” inicial del valor final y cuánta precisión se desea.
Habitualmente, los equipos analógicos son asombrosamente rápidos, porque pueden resolver ecuaciones de inmensa complicación con la rapidez con la que la señal recorre el circuito, que es una porción respetable de la velocidad de la luz.
Sin embargo, la precisión de las computadoras analógicas no es buena, estando limitadas a tres o máximo cuatro dígitos de precisión.
Por otro lado, los equipos digitales se fabrican para que la solución de las ecuaciones sea llevada a una precisión casi exacta, aunque de forma mucho más lenta si se compara con las computadoras analógicas.
Así, para muchas operaciones en tiempo real, estos cálculos digitales tienen una velocidad demasiado lenta para que sean de utilidad, pero la precisión de una computadora analógica tampoco es suficiente. De ahí la importancia de las computadoras híbridas.
Índice del artículo
Estas computadoras se basan en un sistema informático que ajusta dispositivos analógicos con digitales.
Típicamente, los componentes analógicos de la computadora operan los cálculos matemáticos complejos. Los componentes digitales se encargan tanto de las operaciones lógicas como aritméticas, además de ser utilizados para controlar el sistema.
En el caso de una supercomputadora, corresponde a una combinación de máquinas capaces de procesar señales digitales y analógicas. Un equipo informático híbrido brinda un método adecuado para realizar simulaciones de gran complejidad.
Al crearse este tipo de computadora integrada están fácilmente disponibles los beneficios de la computación tanto analógica como digital.
Una computadora híbrida es enormemente rápida cuando se refiere a resolver ecuaciones, incluso si los cálculos son inmensamente complejos. Esto es así gracias a la presencia de componentes analógicos esenciales al diseño del equipo.
Por tanto, la computadora híbrida puede resolver ecuaciones con la misma aptitud que una máquina analógica. Adicionalmente, los elementos digitales sirven para excluir uno de los principales inconvenientes de un aparato totalmente analógico.
En términos comparativos, el rango de precisión en una computadora analógica es limitado, mientras que la precisión con una computadora digital es mucho mayor.
Con la integración de los elementos que hacen posible que una computadora digital pueda superar con creces los tres o cuatro dígitos de precisión, la computación híbrida permite manejar ecuaciones mucho más rápidamente que con solo la opción digital.
En otras palabras, la informática híbrida ofrece tanto velocidad como precisión, lo que elimina la necesidad que el usuario se tenga que conformar con solo una computadora digital o analógica.
Los equipos híbridos se destinan esencialmente para aplicaciones técnicas en las que se manejan no solo datos discretos, sino también continuos. Es decir, permiten el procesamiento de estos dos tipos de datos.
Tanto las computadoras analógicas como las híbridas son computadoras para un propósito específico y sus aplicaciones ya se encuentran previamente definidas al momento de su diseño.
Para una computadora portátil se utiliza el término “computadora híbrida” para referenciar a una PC 2 en 1. Este tipo de PC lo componen una pantalla y un teclado desmontables, combinando así la funcionalidad de una computadora portátil y de una tableta.
Estas computadoras híbridas tienen el poder de una computadora y adicionalmente, al desconectar el teclado, tienen la portabilidad de una tableta.
Por ejemplo, se podría utilizar esta computadora híbrida para realizar tareas con ella durante el día y luego separando la pantalla poder disfrutarla en la cama navegando en Facebook e Instagram.
Se utilizaron considerablemente desde la década de 1960 hasta mediados de la década de 1980. Poseían varios cientos de amplificadores operacionales.
Resolvían conjuntos enormemente complejos y extensos de modelos matemáticos de ecuaciones diferenciales.
Por ejemplo, vuelos espaciales de seis grados de libertad, cinética de las reacciones químicas exotérmicas, sistemas de control para plantas de procesamiento de alimentos y el sistema inmunosupresor humano.
Son computadoras que tienen como característica poder utilizar diferentes aplicaciones o de poder resolver numerosos tipos de problemas.
Muchas de este tipo de computadoras híbridas fueron en algún momento sistemas de propósito especial, siendo equipos híbridos a tiempo parcial en donde se podía obtener el resultado a una cierta velocidad.
Incluyen programas estáticos que no permiten ser ajustados. Por lo general, están integradas en sistemas físicos que se utilizan comúnmente como simuladores de un subsistema, controladores de funciones o analizadores de resultados.
Por ejemplo, la computadora neumática utiliza fuelles de aire y boquillas para generar funciones precisas de multiplicación, división o raíz cuadrada de las señales de entrada, codificando los datos como presiones de aire.
Velocidad
Estas computadoras tienen una enorme velocidad de cálculo gracias a la configuración ofrecida por el sistema analógico. Esto resulta bastante útil cuando se buscan resultados numéricos para ecuaciones diferenciales, como en el caso de la simulación de vuelo.
Para estos fines se habían utilizado los sistemas analógicos por ser más rápidos que las computadoras digitales, proporcionando las soluciones en menos tiempo. Sin embargo, la exactitud de estos resultados era cuestionable.
Así, una computadora híbrida facilita resultados rápidos y precisos, siendo de una inmensa utilidad cuando se buscan resolver ecuaciones complejas en tiempo real y es imprescindible obtener los resultados al instante.
Gran precisión
Los resultados que se obtienen con los equipos híbridos resultan ser mucho más precisos y de mayor provecho que los de las máquinas anteriores. Esto es debido al componente digital de la computadora híbrida.
Con la computadora híbrida los valores “semilla” son generados rápidamente, aunque sin ser matemáticamente precisos, ya que este valor se logra con la parte frontal de computación analógica.
Este valor es enviado a la parte frontal digital, que mediante un proceso iterativo obtiene una semilla numérica precisa. El tiempo total necesario para calcular este valor preciso es mucho menor que si se utilizara una computadora solo analógica o digital.
Procesamiento de datos en línea
El valor de una computadora híbrida se observa fácilmente cuando existe la necesidad de administrar ecuaciones en tiempo real.
Así como un dispositivo estrictamente analógico proporcionaría retornos rápidos que no son del todo precisos, y un dispositivo digital proporcionaría respuestas más precisas que tomarían más tiempo para calcular, el enfoque híbrido permite obtener respuestas ahora en lugar de más adelante.
Esas respuestas son también más detalladas y útiles que las respuestas rápidas proporcionadas por el equipo analógico.
En los tiempos más modernos, los procesadores de señales digitales han reemplazado la necesidad de computadoras híbridas.
Sistema híbrido
Es importante considerar que una computadora híbrida verdadera no es simplemente un sistema híbrido. La computadora híbrida está construida con los componentes necesarios para permitir que el dispositivo funcione con velocidad y precisión.
Los productos comercializados como sistemas híbridos no son más que equipos informáticos digitales que se han complementado con un convertidor de analógico a digital para la entrada, y un convertidor de digital a analógico para gestionar la salida.
Un sistema de este tipo normalmente se considera menos eficiente que una verdadera computadora híbrida.
Los surtidores de gasolina en una estación de servicio contienen un procesador que convierte la medición del flujo de combustible en valores correspondientes a la cantidad y el precio.
En los negocios, estas computadoras se pueden usar en la industria química como sistemas de control de procesos.
Un ejemplo de una computadora híbrida independiente es la HRS-100, que se usó ampliamente durante la década de 1970.
Fue inventada y desarrollada para estudiar los sistemas dinámicos en la escala de tiempo real y acelerado. También para la resolución eficiente de una amplia gama de tareas científicas en los institutos de la URSS.
Las máquinas de electrocardiograma, de ecocardiograma, de ultrasonido y de monitoreo Holter son ejemplos de computadoras híbridas.
Muchos de los diagnósticos que se utilizan en el campo de la medicina entran en esta categoría.
Por ejemplo, en la Unidad de Cuidados Intensivos de los hospitales se utiliza un dispositivo analógico que mide la presión arterial y la temperatura del paciente. Estos valores son convertidos y mostrados en una pantalla digital en forma numérica.
Teniendo en cuenta la velocidad con la que las computadoras híbridas pueden procesar los datos, se está investigando sobre el procesamiento en línea de los datos.
De hecho, una computadora híbrida se instaló en el Centro de Ingeniería Biomédica de la Universidad de Ohio, donde se transmiten los datos de cateterismo cardíaco desde diferentes hospitales a la computadora híbrida, a través de un mecanismo óptico infrarrojo.
Estos datos son analizados en tiempo real y los resultados se ponen de inmediato a disposición del médico. Así, se reduce considerablemente el período de espera entre el procedimiento de cateterización y la generación de resultados.
Es una computadora personal híbrida ultradelgada que brinda el beneficio de tener incorporados dos dispositivos en uno. Es una computadora portátil que puede ser utilizada también como tableta.
Contiene una pantalla que se puede remover para convertirse así en una tableta, al apartarla del teclado a través de un cierre magnético.
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