Analogisuus

Analoginen (vasemmalla) ja digitaalinen (oikealla) kello

Analoginen (vasemmalla) ja digitaalinen (oikealla) lämpömittari

Analogisuus merkitsee verrannollisuutta. Teknologiassa sillä viitataan laitteisiin, esimerkiksi mittauslaitteisiin sekä tiedon tallennus- ja siirtotapoihin, joissa jotakin suuretta kuvaa jokin toinen, siihen verrannollinen suure. Toisin sanoen analogisten laitteiden mekaaniset ja fysikaaliset prosessit toimivat analogioina suhteessa laitteen tuottamaan lopputulokseen. Esimerkiksi monissa mittareissa osoittimen ja nollaviivan välinen kulma on suoraan verrannollinen mitattavaan suureeseen, analogisissa kelloissa tuntiosoittimen ja numeron 12 välinen kulma keskipäivästä tai -yöstä kuluneeseen aikaan ja nestepatsaan korkeus tavallisessa lämpömittarissa lämpötilaan. Samaan tapaan analogisessa radiotekniikassa radioaalto on saman muotoinen kuin sen vastaanottimessa aikaan saama ääniaalto, ja vinyylilevyissä uran syvyys kussakin kohdassa vastaa tuotettavan ääniaallon muotoa. Analogisen teknologian vastakohtana on digitaalinen teknologia, jossa tieto on varastoitu binäärisinä koodeina, eikä tallennusvälineessä mikään suure ole suoraan verrannollinen sen kuvaamaan tietoon..

Esimerkkejä analogisesta teknologiasta

Analogiseen teknologiaan perustuvassa laskimessa rattaiden ja akselien kulkemat matkat ovat verrannollisia niiden esittämiin lukuihin. Tiimalasit sekä aurinko- ja vesikellot mallintavat ajan kulun joko muutoksena materiaalissa tai jonkun luonnon säännönmukaisen suhteen asemana (kuten auringon asema suhteessa maahan), jolloin nämä seikat toimivat ajan määrän analogiana. Samoin analogisissa kelloissa rattaiden ja akselien kulkema matka on verrannollinen kuluneeseen aikaan. Muita analogisia teknologioita ovat esimerkiksi sekstantit ja astrolabit (jotka hyödyntävät analogiaan perustuvaa laskentaa), materiaalin muotojen ja äänen välille analogian tekevät perinteiset levysoittimet sekä perinteiset analogiset televisiot ja radiot, joissa radioaallot olivat analoginen fysikaalinen mallinnus äänestä ja kuvasta. Analogisessa filmissä taas pyörivät kelat ovat analogia liikkeeseen, joka syntyy yksittäisten liikkumattomien kuvien näyttämisestä peräkkäin. Spesifimpi analoginen teknologia olivat 1900-luvun alkupuolella käytetyt sähköverkkojen elektroniset pienoismallit, jotka olivat mittakaava-analogia suhteessa varsinaisiin sähköverkkoihin. Sähköisessä analogisessa teknologiassa esimerkiksi sähkövirran määrä voi olla verrannollinen niihin lukuihin, joita kyseinen laite laskee.

Analogisen ja digitaalisen teknologian suhde

Teknologian historia on täynnä analogisia laitteita, mutta etenkin 1970-luvulta lähtien analogiset laitteet ovat alkaneet korvautua digitaalisilla laitteilla, kun digitaaliteknologian kehitys on mahdollistanut yhä pienempien ja halvempien digitaalilaitteiden käytön. Analogisen teknologian etu digitaaliseen oli pitkään sen suoraviivaisuuden aiheuttama nopeusetu. Analogisessa teknologiassa esimerkiksi yksinkertainen pluslasku tehdään suoraan, kun taas digitaalisessa joudutaan käyttämään mahdollisesti 14:ää loogista porttia (kuten transistoria). Tämän vuoksi digitaalinen teknologia ei varhaisessa kehitysvaiheessa pärjännyt analogisen teknologian nopeudelle. 1950-luvun loppupuolelle tultaessa digitaaliset tietokoneet kuitenkin alkoivat syrjäyttää analogisia tietokoneita. Vielä 2010-luvulla oli käynnissä tutkimusta, jossa selvitettiin, voisivatko analogiset tietokoneet olla joissakin monimutkaisissa tehtävissä (esimerkiksi tehtävät, joissa yhdistyvät hyvin suuret datamäärät ja Fourier'n muunnokset) digitaalista nopeampi vaihtoehto.

Analogisuus tiedonsiirrossa

Analogisessa tiedonsiirrossa signaali vastaa arvoiltaan suoraan sitä dataa, joka siirretään. Digitaalisessa tiedonsiirrossa tehdään ensin analoginen-digitaalinen (eli AD) -muunnos ja varsinainen signaali koostuu dataa kuvaavista numeerisista arvoista. Tällä menettelyllä mahdollistetaan pienempi häiriötodennäköisyys (virhe signaalissa ei automaattisesti merkitse virhettä signaalin informaatiosisällössä) ja parempi virheenkorjaus. Analogisessa järjestelmässä voi siis olla ääretön määrä lukuja, kun taas digitaalisessa niitä on rajattu määrä. Analogisuutta voi verrata rajatulla lukualueella oleviin reaalilukuihin. Digitaalisuus taas on portaittaisuutta, jota voi verrata rajatulla lukualueella oleviin kokonaislukuihin.

Analogisen tiedonsiirron ominaisuuksia:

• Signaali vaimenee ja vääristyy siirrettäessä
• Signaalia vahvistettaessa vahvistetaan myös häiriötä
• Vääristymiä voidaan korjata hyvin rajoitetusti, koska häiriötä ei voida erottaa varsinaisesta signaalista
• Yksinkertaisuus (esimerkiksi kenttäpuhelin)

Muunnettaessa dataa analogisesta digitaaliseksi hukataan tietoisesti dataa. Tämä kannattaa, kun mitoitetaan virhe tarvittavan tarkkuustason ulkopuolelle. (Esimerkiksi sopivalla näytteenottotaajuuden ja kvantisointitasojen lukumäärän valinnalla.) Tällöin päästään analogista siirtoa huomattavasti parempaan virheensietokykyyn varsinaisessa siirrossa.