Computer analogici

Sotto quest’ampia categoria rientrano tutti quei dispositivi che modellano e risolvono problemi «manipolando» quantità meccaniche, idrauliche o elettriche.

Appartengono a questa importante famiglia anche alcuni degli antichi dispositivi­ narrati nell'#ADPbook2024. Dall’astrolabio alla Macchina di Anticitera, senza dimenticare il bizzarro Orologio dell’elefante, per citare quelli più famosi.

Consentitemi, a questo punto, un pensierino filosofico. Non è farina del mio sacco, in realtà non so chi l’abbia pensato, ma un po’ di anni fa mi colpì così tanto da renderlo di recente uno dei miei slogan preferiti: «Anche il digitale, in fondo in fondo, è analogico». Già perché si fa presto a dire 0 e 1, ma non credo che qualcuno sano di mente sia convinto che sulle piste di una piastra madre di un computer, per fare un primo esempio, corrano in fila microscopici numeretti (andiam, andiam, andiamo a calcolar…), né che vedremmo questi ultimi al microscopio, sensibile a quel che vogliamo, inquadrando la superficie di un disco magnetico. Si parla sempre e comunque di quantità per loro natura intrinsecamente analogiche, gestite e trattate all’origine come tali, che in qualche modo poi interpretiamo e utilizziamo in forma digitale.

Allargando l’orizzonte (temporale) si potrebbe dire la stessa cosa finanche analizzando un’antica scheda perforata: troviamo, sì, buchi o non buchi, ma questi possono anche essere un po’ più grandi o un po’ più piccoli senza inficiarne la lettura. Analogamente (ops, m’è scappata!) spiando in una fibra ottica: lì i segnali digitali sono trasportati da un tot di fotoni che viaggiano alla velocità della luce… specifica di quel mezzo. Chiusa parentesi.

Come riporta zia Wiki, il computer analogico «… non usa valori discreti, ma valori continui: ripetendo il processo non si è sicuri di ottenere esattamente lo stesso risultato, come invece è garantito da una Macchina di Turing. Operando su quantità continue i computer analogici non soffrono del rumore di quantizzazione ma del rumore analogico. In passato gli elaboratori analogici erano largamente utilizzati poiché caratterizzati da prestazioni superiori ai computer digitali dell'epoca, passando da semplici regoli calcolatori a complessi sistemi di puntamento per artiglierie navali».

Chapeau per la citazione della MdT. Vedo che Zia sa come farsi perdonare…

Tra i primi computer analogici, diciamo, programmabili, troviamo l’analizzatore differenziale. Secondo alcuni è stato inventato nel 1876 da James Thomson, fratello del più noto Lord Kelvin così soprannominato per i suoi studi di termodinamica (per dirne una, determinò il valore corretto dello zero assoluto a -273,15 °C). Va notato, tuttavia, che già nel 1836 Coriolis aveva ipotizzato un integratore meccanico applicabile alle equazioni differenziali del primo ordine. Nel 1913, per completezza, il matematico italiano Ernesto Pascal - un cognome, una garanzia! - scrisse un trattato sugli integratori meccanici.

Come intuibile (?) dal nome del dispositivo, nascono per risolvere le equazioni differenziali; per farlo utilizzano integratori basati su ruote (o sfere) e dischi. Uno o più integratori potevano all’occorrenza essere interconnessi tra loro da alberi di trasmissione per adattarsi alle equazioni del problema da risolvere. Da qui il fatto di poterli considerare a tutti gli effetti dispositivi programmabili.

Semplificando q.b., l'integratore è assimilabile a un cambio a velocità variabile, basato su un disco orizzontale rotante, sul quale è appoggiata una piccola ruota collegata a un asse di lettura che si sposta lungo il raggio del disco. Ovviamente a seconda della posizione della rotella, l’asse registrerà diverse velocità di rotazione di quest’ultima, variabili tra zero (in posizione centrale) e la massima (posizione periferica).

In sintesi gli input corrispondono alla rotazione del disco e al movimento del carrello sul quale è presente la rotella collegata all’asse di lettura. Il conteggio delle rotazioni di quest’ultimo rappresenta il valore in uscita dell'integratore, ovvero il risultato del calcolo analogico… testé effettuato.

AdP