أجهزة الكمبيوتر الهجينة: الميزات والأنواع والمزايا والأمثلة - تقنية - 2025

على أجهزة الكمبيوتر الهجين هي أجهزة الكمبيوتر التي تحتوي ملامح التناظرية وأجهزة رقمية. يتم استخدام الجهاز الرقمي للتحكم في العمليات الحسابية المنطقية وحلها ، بينما يتم استخدام الجهاز التناظري كمحلل للمعادلات التفاضلية.

بشكل عام ، يتم الحصول على حل تقريبي للمعادلات المعقدة باستخدام طرق عددية تكرارية ، والتي تتطلب عددًا كبيرًا من التكرارات ، اعتمادًا على مدى جودة "البداية" الأولية للقيمة النهائية ومقدار الدقة المطلوبة.

هيتاشي 505 الكمبيوتر الهجين التناظري الصورة عبر philreichert.org

عادةً ما تكون المعدات التناظرية سريعة بشكل مذهل ، لأنها يمكن أن تحل المعادلات المعقدة للغاية مع السرعة التي تنتقل بها الإشارة عبر الدائرة ، وهو جزء محترم من سرعة الضوء.

ومع ذلك ، فإن دقة أجهزة الكمبيوتر التناظرية ليست جيدة ، حيث تقتصر على ثلاثة أو أربعة أرقام كحد أقصى من الدقة.

من ناحية أخرى ، يتم تصنيع المعدات الرقمية بحيث يكون حل المعادلات دقيقًا تقريبًا ، على الرغم من أنه أبطأ بكثير عند مقارنته بأجهزة الكمبيوتر التناظرية.

وبالتالي ، بالنسبة للعديد من العمليات في الوقت الفعلي ، تكون هذه الحسابات الرقمية بطيئة جدًا بحيث لا تكون مفيدة ، ولكن دقة الكمبيوتر التناظري ليست كافية أيضًا. ومن هنا تأتي أهمية أجهزة الكمبيوتر الهجينة.

مميزات

مزيج من المكونات التناظرية والرقمية

تعتمد أجهزة الكمبيوتر هذه على نظام كمبيوتر يطابق الأجهزة التناظرية مع الأجهزة الرقمية.

عادةً ما تقوم المكونات التناظرية للكمبيوتر بتشغيل حسابات رياضية معقدة. المكونات الرقمية هي المسؤولة عن العمليات الحسابية والمنطقية ، فضلاً عن استخدامها للتحكم في النظام.

في حالة الكمبيوتر العملاق ، فإنه يتوافق مع مجموعة من الآلات القادرة على معالجة الإشارات الرقمية والتناظرية. يوفر الكمبيوتر الهجين طريقة مناسبة لإجراء عمليات محاكاة معقدة للغاية.

أفضل ما في العالم التناظري والرقمي

من خلال إنشاء هذا النوع من أجهزة الكمبيوتر المتكاملة ، فإن فوائد الحوسبة التناظرية والرقمية متاحة بسهولة.

الكمبيوتر الهجين سريع للغاية عندما يتعلق الأمر بحل المعادلات ، حتى لو كانت الحسابات معقدة للغاية. هذا بفضل وجود المكونات التناظرية الأساسية لتصميم الجهاز.

لذلك ، يمكن للكمبيوتر الهجين حل المعادلات بنفس قدرة الآلة التناظرية. بالإضافة إلى ذلك ، تعمل العناصر الرقمية على استبعاد أحد العيوب الرئيسية للجهاز التناظري تمامًا.

من الناحية المقارنة ، فإن نطاق الدقة في الكمبيوتر التناظري محدود ، بينما الدقة مع الكمبيوتر الرقمي أعلى من ذلك بكثير.

من خلال دمج العناصر التي تجعل من الممكن أن يتجاوز الكمبيوتر الرقمي ثلاثة أو أربعة أرقام من الدقة ، تسمح الحوسبة الهجينة بمعالجة المعادلات بسرعة أكبر بكثير من الخيار الرقمي وحده.

بعبارة أخرى ، توفر الحوسبة الهجينة السرعة والدقة ، مما يلغي حاجة المستخدم إلى الاكتفاء بجهاز كمبيوتر رقمي أو تمثيلي.

التطبيقات الفنية

المعدات الهجينة مصممة أساسًا للتطبيقات التقنية حيث لا يتم التعامل مع البيانات المنفصلة فحسب ، بل أيضًا بشكل مستمر أي أنها تسمح بمعالجة هذين النوعين من البيانات.

كل من أجهزة الكمبيوتر التناظرية والهجينة عبارة عن أجهزة كمبيوتر مصممة لهذا الغرض ، ويتم تحديد تطبيقاتها مسبقًا في وقت التصميم.

أنواع

2 في 1 جهاز كمبيوتر

بالنسبة للحاسوب المحمول ، يستخدم مصطلح "الكمبيوتر الهجين" للإشارة إلى جهاز كمبيوتر 2 في 1. يتكون هذا النوع من أجهزة الكمبيوتر من شاشة قابلة للإزالة ولوحة مفاتيح ، وبالتالي يجمع بين وظائف الكمبيوتر المحمول والكمبيوتر اللوحي.

تتمتع أجهزة الكمبيوتر الهجينة هذه بقوة الكمبيوتر ، بالإضافة إلى ذلك ، من خلال فصل لوحة المفاتيح ، فإنها تتمتع بإمكانية نقل الجهاز اللوحي.

على سبيل المثال ، يمكن استخدام هذا الكمبيوتر الهجين لأداء المهام معه أثناء النهار ثم فصل الشاشة للاستمتاع بها أثناء تصفح السرير على Facebook و Instagram.

أجهزة كمبيوتر إلكترونية هجينة كبيرة

تم استخدامها على نطاق واسع من الستينيات إلى منتصف الثمانينيات ، وكان لديها عدة مئات من مكبرات الصوت التشغيلية.

لقد قاموا بحل مجموعات معقدة وشاملة من النماذج الرياضية للمعادلات التفاضلية.

على سبيل المثال ، رحلة الفضاء بست درجات من الحرية ، وحركية التفاعلات الكيميائية الطاردة للحرارة ، وأنظمة التحكم في مصانع تجهيز الأغذية ، والنظام المثبط للمناعة البشرية.

أنظمة هجينة للأغراض العامة

إنها أجهزة كمبيوتر تتميز بقدرتها على استخدام تطبيقات مختلفة أو القدرة على حل أنواع عديدة من المشكلات.

كان العديد من هذه الأنواع من أجهزة الكمبيوتر الهجينة أنظمة ذات أغراض خاصة في وقت واحد ، حيث كانت أجهزة كمبيوتر هجينة بدوام جزئي حيث يمكن الحصول على النتيجة بسرعة معينة.

أجهزة كمبيوتر مخصصة هجينة

وهي تشمل برامج ثابتة لا يمكن تعديلها. يتم تضمينها عادةً في الأنظمة المادية التي تُستخدم عادةً كمحاكيات الأنظمة الفرعية أو وحدات التحكم في الوظائف أو محللات الإخراج.

على سبيل المثال ، يستخدم الكمبيوتر الذي يعمل بالهواء المضغوط منفاخ الهواء وفوهات لتوليد وظائف الضرب أو التقسيم أو الجذر التربيعي الدقيقة لإشارات الإدخال ، وترميز البيانات كضغوط هواء.

المميزات والعيوب

- مميزات

سرعة

تتمتع أجهزة الكمبيوتر هذه بسرعة حوسبة هائلة بفضل التكوين الذي يوفره النظام التناظري. هذا مفيد جدًا عند البحث عن النتائج العددية للمعادلات التفاضلية ، كما في حالة محاكاة الطيران.

لهذه الأغراض ، تم استخدام الأنظمة التناظرية لأنها كانت أسرع من أجهزة الكمبيوتر الرقمية ، مما يوفر الحلول في وقت أقل. ومع ذلك ، كانت دقة هذه النتائج موضع شك.

وبالتالي ، يوفر الكمبيوتر الهجين نتائج سريعة ودقيقة ، وله فائدة هائلة عند محاولة حل المعادلات المعقدة في الوقت الفعلي ومن الضروري الحصول على النتائج على الفور.

دقة رائعة

تبين أن النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام المعدات الهجينة أكثر دقة وأكثر ربحية من تلك الخاصة بالآلات السابقة. هذا يرجع إلى المكون الرقمي للكمبيوتر الهجين.

باستخدام الكمبيوتر الهجين ، يتم إنشاء القيم "الأولية" بسرعة ، على الرغم من عدم الدقة في الرياضيات ، حيث يتم تحقيق هذه القيمة مع الواجهة الأمامية للحوسبة التناظرية.

يتم إرسال هذه القيمة إلى الواجهة الأمامية الرقمية ، والتي تحصل من خلال عملية تكرارية على بذرة رقمية دقيقة. الوقت الإجمالي المطلوب لحساب هذه القيمة الدقيقة أقل بكثير من استخدام جهاز كمبيوتر تمثيلي أو رقمي فقط.

معالجة البيانات عبر الإنترنت

يمكن رؤية قيمة الكمبيوتر الهجين بسهولة عندما تكون هناك حاجة لإدارة المعادلات في الوقت الفعلي.

تمامًا كما سيوفر الجهاز التناظري الدقيق عوائد سريعة ليست دقيقة تمامًا ، وسيوفر الجهاز الرقمي استجابات أكثر دقة قد تستغرق وقتًا أطول للحساب ، يتيح لك النهج المختلط الحصول على إجابات الآن وليس لاحقًا.

هذه الإجابات هي أيضًا أكثر تفصيلاً وفائدة من الإجابات السريعة التي تقدمها الأجهزة التناظرية.

- العيوب

في العصر الحديث ، حلت معالجات الإشارات الرقمية محل الحاجة إلى أجهزة الكمبيوتر الهجينة.

نظام هجين

من المهم اعتبار أن الكمبيوتر الهجين الحقيقي ليس مجرد نظام هجين. تم بناء الكمبيوتر الهجين بالمكونات الضرورية للسماح للجهاز بالعمل بسرعة ودقة.

المنتجات التي يتم تسويقها على أنها أنظمة هجينة ليست أكثر من معدات كمبيوتر رقمية تم استكمالها بمحول تناظري إلى رقمي للإدخال ومحول رقمي إلى تمثيلي لإدارة الإخراج.

يعتبر مثل هذا النظام عادةً أقل كفاءة من الكمبيوتر الهجين الحقيقي.

أمثلة

تحتوي مضخات الغاز في محطة الخدمة على معالج يحول قياس تدفق الوقود إلى قيم مقابلة للكمية والسعر.

في الأعمال التجارية ، يمكن استخدام أجهزة الكمبيوتر هذه في الصناعة الكيميائية كنظم للتحكم في العمليات.

HRS-100

مثال على الكمبيوتر الهجين المستقل هو HRS-100 ، والذي تم استخدامه على نطاق واسع خلال السبعينيات.

تم اختراعه وتطويره لدراسة الأنظمة الديناميكية على نطاق زمني حقيقي ومتسارع. أيضًا من أجل الحل الفعال لمجموعة واسعة من المهام العلمية في معاهد اتحاد الجمهوريات الاشتراكية السوفياتية.

المنطقة الطبية

أجهزة مراقبة مخطط كهربية القلب ومخطط صدى القلب والموجات فوق الصوتية وهولتر هي أمثلة لأجهزة الكمبيوتر الهجينة

تندرج العديد من التشخيصات المستخدمة في المجال الطبي ضمن هذه الفئة.

على سبيل المثال ، في وحدة العناية المركزة في المستشفيات ، يتم استخدام جهاز تناظري يقيس ضغط دم المريض ودرجة حرارته. يتم تحويل هذه القيم وعرضها على شاشة رقمية في شكل رقمي.

بالنظر إلى السرعة التي تستطيع بها أجهزة الكمبيوتر الهجينة معالجة البيانات ، يتم إجراء البحث على معالجة البيانات عبر الإنترنت.

في الواقع ، تم تركيب جهاز كمبيوتر هجين في مركز جامعة أوهايو للهندسة الطبية الحيوية ، حيث يتم نقل بيانات القسطرة القلبية من مستشفيات مختلفة إلى الكمبيوتر الهجين ، عبر آلية بصرية بالأشعة تحت الحمراء.

يتم تحليل هذه البيانات في الوقت الفعلي وتكون النتائج متاحة على الفور للطبيب. وبالتالي ، تقل فترة الانتظار بين إجراء القسطرة وتوليد النتائج بشكل كبير.

طابعة HP Envy x2

إنه كمبيوتر شخصي هجين فائق النحافة يوفر ميزة وجود جهازين مدمجين في جهاز واحد. إنه كمبيوتر محمول يمكن استخدامه أيضًا كجهاز لوحي.

يحتوي على شاشة يمكن إزالتها لتصبح جهاز لوحي ، وذلك بفصلها عن لوحة المفاتيح من خلال إغلاق مغناطيسي.

المراجع

1. تعاريف (2019). تعاريف للكمبيوتر الهجين. مأخوذة من: Definitions.net.
2. وايز جيك (2019). ما هو الحاسوب الهجين؟ مأخوذة من: wisegeek.com.
3. مركز تاريخ الحوسبة (2019). ما هو الحاسوب الهجين ولماذا؟ مأخوذة من: computinghistory.org.uk.
4. العلوم (2019). أنواع الحواسيب الهجينة. مأخوذة من: sciencing.com.
5. أسبا لي (2019). مزايا الحاسبات الهجينة. مأخوذة من: techwalla.com.
6. أمل الكمبيوتر (2019). كمبيوتر هجين. مأخوذة من: computerhope.com.