アナログコンピュータの機構
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2021/05/30 22:29 UTC 版)
「アナログ計算機」の記事における「アナログコンピュータの機構」の解説
「アナログコンピュータ」も参照 アナログコンピュータでの計算は、抵抗・電圧などを測定することでなされることが多い。1例として電流を利用した2数の加算を説明する。まず、2つの可変電流源を用意する。第1の値は第1の電流源を調整することで設定される（つまり x mAに設定）。そして第2の値に第2電流源を設定する（y mA）。これを並列接続してほどほどの抵抗値の抵抗器に接続し、抵抗器の反対側を接地とすれば、抵抗器に x+y mA の電流が流れる（キルヒホッフの法則参照）。 電気の属性を使ってアナログコンピュータを構築するのは、計算が実時間（実際にはオペアンプのゲイン帯域幅で制限される）で行われ、デジタルコンピュータのような遅延が生じないためである。この特性を使うとデジタルコンピュータにはやや難しい積分の計算なども簡単にできる。積分はコンデンサーを使って電流（時間の関数としての電荷）を積分した電圧に変換することで計算する。 非線形関数とその計算は関数発生器（ダイオード（PN接合の指数関数特性や単方向特性））・FET（スイッチとして）・ツェナーダイオードと抵抗器・コンデンサー・コイル（ただしインダクタはシミュレートできるので、アナログコンピュータでコイルが直接使われることは稀である）を様々に組み合わせた装置）である程度の精度で実施できる。例えば電流をダイオードで対数の電圧に変換できる。これを利用して電流を対数の電圧に変換して加・減算し、ダイオードで逆対数変換することにより乗・除算できる。ダイオードの単方向特性を利用して絶対値を計算したり、FETをスイッチとして使いキャパシタに電荷を蓄積・保持させることで電圧を一定時間保持させたり最大・最小値を求めたりすることが出来る。ツェナーダイオードなどで電圧を制限した正帰還増幅器でヒステリシス特性を作ることもできる。 計算可能な物理プロセスは、アナログコンピュータとして利用できる。たとえばアナログ計算の概念を示すものとして、スパゲッティをソートすべき数値の集まりとみなしたり（スパゲッティソート（en:Spaghetti sort））、ゴムバンドを点の集合の凸包を探すのに使ったり、シャボン膜を極小曲面（en:Minimal surface）を求めるのに使ったりといったことが挙げられる。 ある系をアナログコンピュータと呼ぶには、要求する数値が全て計測されうる事が必要である。例えば、風洞による実験を全ての状況に置いてアナログコンピュータと言い張るには無理がある。理由は、マッハ数やレイノルズ数等の数値は風洞実験における計測値を元に算出される値だからである。マッハ数やレイノルズ数を解として要求するならば、その解を直接計測出来る系を別途作る必要がある。
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