Ensemble de moyens et méthodes qui, par la construction de modèles physiques composés d’éléments modulaires analogiques, logiques et numériques constituant un système de calcul, rendent accessibles l’observation et la mesure de la dynamique de nombreux phénomènes et processus industriels.
Généralités
Le calcul analogique est une branche de l’informatique qui permet d’étudier de façon simple et rapide la dynamique de nombreux systèmes ou processus physiques dont l’évolution au cours du temps peut être décrite au moyen d’équations différentielles et algébriques, linéaires ou non. Sous réserve de certaines approximations, il permet également d’étudier la dynamique des systèmes à constantes réparties, c’est-à-dire dont le comportement est décrit par des équations aux dérivées partielles. Ainsi, le calcul analogique est essentiellement un outil scientifique, en particulier très bien adapté à la simulation. C’est un outil conversationnel, dont la mise en œuvre ne nécessite pas une longue spécialisation et dont les caractéristiques lui confèrent sur le plan économique un net avantage par rapport au calcul numérique, dès l’instant qu’un grand nombre de solutions est désiré. Tandis qu’un calculateur numérique traite, généralement de façon séquentielle, des informations discrètes, un calculateur analogique traite, de façon parallèle, des informations continues dans le temps. Un calculateur analogique est en effet constitué d’opérateurs mathématiques électroniques, sommateurs, multiplieurs, intégrateurs, générateurs de fonctions qui travaillent de façon continue et simultanée, connectés les uns aux autres suivant des règles très élémentaires. Le nombre des opérateurs parallèles varie suivant la taille des calculateurs. Il peut être inférieur à 20 dans le cas des minicalculateurs ; il peut dépasser 500 pour les plus gros. Les connexions, actuellement réalisées au moyen de panneaux précâblés, constituent le programme.
Le calcul hybride est une certaine alliance des moyens analogiques et numériques. En interconnectant un calculateur analogique et un calculateur numérique par un interface doté de convertisseurs analogiques-numériques et numériques-analogiques, en tentant de répartir l’ensemble des tâches à réaliser de telle sorte que soient exploités les avantages propres à chaque calculateur, par exemple la vitesse pour l’analogique, la mémoire et l’automatisme pour le numérique, sans toutefois pouvoir éviter de supprimer tous les inconvénients inhérents à une telle combinaison, il est possible de résoudre des systèmes d’équations différentielles et aux dérivées partielles beaucoup plus importants ou complexes que ceux qui sont traités par le calcul analogique seul. En outre, bénéficiant de tous les automatismes autorisés par la partie numérique et de la très grande vitesse de calcul propre à la partie analogique, on peut entreprendre avec succès des travaux nouveaux tels que l’identification de modèles et de paramètres, l’optimalisation dynamique ou statique de processus, le traitement en ligne ou en différé du signal, etc.
Les applications propres au calcul analogique et hybride sont souvent liées aux problèmes de simulation. Elles appartiennent pour la plupart à des secteurs scientifiques et industriels : industries aéronautique et aérospatiale, énergie conventionnelle et énergie nucléaire, industries mécanique et sidérurgique, industrie chimique, industrie du pétrole, biologie, médecine, pharmacie, automatique, enseignement, recherche, etc. Toutefois, les outils analogiques et hybrides seront davantage utilisés dans d’autres domaines, dès que seront élaborés des modèles mathématiques capables de décrire la dynamique des processus correspondants.
Les centres ou moyens de calcul analogique et hybride sont considérés généralement comme des équipements spécialisés qui relèvent de l’autorité d’un service ou d’un département particulier, à l’opposé des centres de calcul numérique qui constituent davantage des services généraux et sont rattachés, de plus en plus, à la direction générale des entreprises. Du fait de leur vocation, les centres de calcul analogique et hybride sont beaucoup moins nombreux que les centres de calcul numérique. D’importants équipements existent en France, en République fédérale d’Allemagne et en Grande-Bretagne, mais surtout aux États-Unis et au Japon. Suivant le cas, les dotations vont du minicalculateur qui peut résoudre quelques équations différentielles jusqu’aux grands calculateurs ou systèmes de calculateurs, car il est possible de connecter en parallèle plusieurs calculateurs analogiques, dont les performances permettent la résolution de systèmes différentiels non linéaires d’ordre supérieur à 200.
Le calcul analogique
Le calcul analogique permet d’étudier la dynamique des systèmes physiques. À un système donné, il substitue un autre système, appelé analogue ou image, doué des mêmes propriétés dynamiques, plus accessible à l’observation et sur lequel on peut effectuer toutes les mesures jugées nécessaires au cours du temps. Généralement, le système analogue est un système électrique parce que les mesures sont dans ce cas plus aisées, plus rapides et plus précises.
