En analogmaskin er en maskin som prosesserer data i analog representasjon. En analogmaskin opererer ved hjelp av datasignaler som er proporsjonale med, eller funksjoner av, fysiske størrelser. Numeriske data representeres derfor som en kontinuerlig verdi.

Faktaboks

Uttale
analˈogmaskin
Også kjent som

analog datamaskin

En analogmaskin kan være både mekanisk og elektronisk. I en mekanisk innretning er data representert gjennom fysiske komponenter som man kan ta og føle på. I en elektronisk innretning er data representert gjennom elektrisitet eller magnetisk polaritet. Elektrisk spenning, rotasjon, væsketrykk og motstand er eksempler på fysiske størrelser som kan benyttes for å representere data i en analogmaskin.

Analoge maskiner er egnet til å prosessere data som ikke lett kan oversettes til tall eller koder, for eksempel til å kalkulere differensialligninger, simulere fysiske systemer og utføre signalbehandlingsoppgaver. Digitale maskiner har i stor grad erstattet analogmaskiner ettersom analogmaskiner har begrensninger i form av manglende skalerbarhet og fleksibilitet. Dessuten er analogmaskiner utsatt for problemer med presisjon på grunn av iboende variasjon i de fysiske komponentene.

Forskjellen mellom analoge og digitale maskiner

I en analogmaskin representeres numeriske data som en kontinuerlig verdi i motsetning til i en digital maskin hvor numeriske data representeres som diskrete (atskilte) intervaller. At en verdi er kontinuerlig innebærer at den i prinsippet kan ha uendelig med verdier, som for eksempel atmosfærisk trykk. Der en analogmaskin kan måle denne verdien nøyaktig og komme med en løsning som er direkte relatert til denne verdien, vil en digital datamaskin måtte simulere løsningen som analogmaskinen kan gi.

En av hovedfordelene til en analog datamaskin er at uansett hvor komplekst et program er, vil resultatet vises like raskt. Ulempen er at programmering og feilsøking tar svært lang tid på store oppgaver. Antall sammenkoblede databehandlingsenheter, og dermed også kabler, vokser i takt med problemets kompleksitet. Et stort program kan derfor telle flere hundre kontaktpunkter og det blir vanskelig å omprogrammere det. En digital datamaskin er derimot enklere å programmere, men her vil databehandlingstiden øke i takt med problemets kompleksitet. Lenge var digitale maskiner for langsomme til å kunne simulere et dynamisk system i sanntid.

Lagring er betydelig mer utfordrende på en analogmaskin enn på en digital maskin. Videre er analoge maskiner utsatt for unøyaktige resultater ettersom fysiske størrelser kan endre seg basert på ulike faktorer som for eksempel temperatur og slitasje på fysiske komponenter. Dette gjør også vedlikehold mer krevende. Digitale maskiner gir derimot konsistente og nøyaktige resultater gitt at samme data blir benyttet i databehandlingen. Feil i databehandlingen er ofte enklere og mindre tidkrevende å oppdage og adressere, og fysiske komponenter i den digitale datamaskinen er ofte basert på bransjestandarder, som gjør det enklere å vedlikeholde den.

Opprinnelse og historisk bruk

Opprinnelsen til analoge maskiner kan spores tilbake til antikken, det vil si lenge før elektrisitet ble tatt i bruk. Antikythera-mekanismen ble benyttet innen astronomi og regnes for å være det første eksemplet på en analogmaskin. Et annet eksempel fra antikken er en mye benyttet variant av Astrolabium.

Etter antikken er det flere eksempler på analogmaskiner som har fått mye oppmerksomhet. Skyvelinjalen ble utviklet på 1600-tallet, og benyttet til matematiske funksjoner. Den var populær blant ingeniører og forskere inntil de elektroniske kalkulatorene overtok i siste halvdel av 1900-tallet.

På 1870-tallet utviklet William Thomson en tidevannsprediktor som kunne forutsi flo og fjære av sjøvann. En av de første prototypene til den hydrauliske analoge datamaskinen ble oppfunnet på begynnelsen av 1890-tallet av den serbiske matematikeren Mihailo Petrović Alas (1868–1943).

Etter hvert som ingeniørfaget utviklet seg, ble det behov for verktøy som kunne hjelpe til med å løse komplekse differensialligninger, noe som ble et viktig anvendelsesområde for den analoge datamaskinen. Hovedfordelen den analoge maskinen hadde var dens evne til å løse komplekse differensialligninger i sanntid ved å modellere dem direkte, i stedet for å simulere tilnærmede løsninger slik en digital datamaskin gjør. Den meste anerkjente differensialanalysatoren ble oppfunnet på begynnelsen av 1930-tallet av den amerikanske elektroingeniøren Vannevar Bush ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) og hans kolleger. Den benyttet et system med aksler og gir for å modellere og løse disse ligningene. Bushs maskin ble ansett som banebrytende på den tiden, og den spilte en betydelig rolle i å fremme både ingeniørvitenskap og vitenskapelig forskning. Innen en rekke tekniske fagfelt var analoge maskiner lenge mer populære enn digitale. Et stort eksemplar av en mekanisk analysator ble i 1938 installert ved Astrofysisk Institutt i Oslo.

De første kommersielle analogmaskinene kom i handel på slutten av 1940-tallet i USA, omtrent samtidig med reguleringsteknikkens gjennombrudd. I 1954 ble den norskutviklede analogregnemaskinen DIANA tatt i bruk ved reguleringsteknisk laboratorium, senere Institutt for teknisk kybernetikk, ved NTNU og SINTEF.

Etter hvert ble det mer vanlig å bygge analoge og digitale datamaskiner sammen i såkalte hybridsystemer. I hybridsystemene ble de digitale maskinenes programmerbarhet og fleksibilitet kombinert med analogmaskinenes hurtighet. Institutt for reguleringsteknikk fikk en datamaskin av typen GIER i 1963, og bestemte seg for å koble sammen den analoge DIANA med den digitale GIER i et hybridsystem. Senere ble styringsautomatikk for DIANA konstruert, slik at den kunne programmeres fra GIER. DIANA var i bruk inntil 1970, da den ble erstattet av en ny analogmaskin.

Nedgang og bruk i moderne tid

Ved inngangen til 1970-tallet var de digitale maskinene blitt så gode at bruken av elektroniske analoge datamaskiner gradvis gikk ned. De ble i løpet av 1970-tallet i stor grad erstattet av digitale datamaskiner. Eventuell bruk av analoge datamaskiner i moderne tid er trolig mer knyttet til utdanningsformål, avhengighet av eldre systemer, kostnader ved å bytte system og til museumsformål enn reelle preferanser for analoge datamaskiner.

Til tross for at analogmaskinene i stor grad er erstattet, er det imidlertid flere eksempler på at prinsippene fra analogmaskinene anvendes i moderne tid:

  • Et seismometer er en enhet som måler styrken på et jordskjelv. Jorden og seismometeret rister når et jordskjelv oppstår, og seismiske bølger fra jordskjelvet kan deretter registreres med høy grad av nøyaktighet på en seismograf.
  • Et mekanisk speedometer viser hastigheten på et kjøretøy basert på hvor hurtig en kabel spinner.
  • Et kvikksølvtermometer viser temperatur basert på hvorvidt væsken utvides inne i termometeret (når temperaturen øker) eller trekker seg sammen (når temperaturen synker). Halsen på termometeret sørger for at væsken beveger seg opp eller ned på skalaen på en kontrollert måte, og gir et lesbart mål på temperaturen.
  • Et analogt voltmeter opererer etter prinsippet om elektromagnetisk defleksjon. Når det går strøm gjennom en spole i et magnetisk felt, opplever den et dreiemoment eller en kraft som beveger voltmeterets pil over skalaen.
  • En badevekt benytter en pil for å vise vekten til en person basert på hvor stort trykk badevekten utsettes for.

Les mer i Store norske leksikon

Litteratur

  • Hofstad, K., Løland, S., & Scott, P. (1987). Norsk dataordbok. 4. utg. Universitetsforlaget, Oslo.
  • Nordal, O. (2010). Verktøy og vitenskap: Datahistorien ved NTNU. Tapir Akademisk Forlag, Trondheim.
  • Rossing, N. K., Asphjell, A., & Aas, E. J. (2001). Fra kuleramme til PC: datamaskinens historie og betydning. Midt Nordisk Vitensenteret, Trondheim

Kommentarer

Kommentarer til artikkelen blir synlig for alle. Ikke skriv inn sensitive opplysninger, for eksempel helseopplysninger. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan. Det kan ta tid før du får svar.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg