Instrumento sintético

En metrología (ciencia de ensayos y mediciones), un instrumento sintético es un software que realiza una función específica de síntesis , análisis o medición . Un Sistema de Medición Sintética (SMS, por sus siglas en inglés) es una plataforma de hardware físico común y de propósito general, diseñada para realizar diversos tipos de funciones de síntesis, análisis o medición mediante instrumentos sintéticos.

Por lo general, el hardware SMS genérico consta de una cascada doble de tres subsistemas: procesamiento y control digital, conversión analógica-digital o digital-analógica ( códec ) y acondicionamiento de señal . Una cascada se encarga del estímulo y la otra de la respuesta. Entre ellas se ubica el dispositivo bajo prueba (DUT) que se está midiendo.

Un instrumento sintético es lo opuesto al retrónimo instrumento natural . Si bien la palabra «sintético» en la expresión «instrumento sintético» podría sugerir que estos instrumentos son sintetizadores, es decir, que solo realizan síntesis, esto es incorrecto. El instrumento en sí mismo se sintetiza; no se implica nada sobre su función. Un instrumento sintético puede ser un sintetizador, pero también podría ser un analizador o una combinación de ambos.

Los instrumentos sintéticos se implementan en hardware genérico; es decir, genérico significa que el hardware subyacente no está diseñado específicamente para realizar la medición en cuestión. Esta es probablemente la característica más destacada de un instrumento sintético. La especificidad de la medición se encapsula completamente en el software. El hardware no define la medición.

Una analogía de esta relación entre hardware de medición específico y hardware genérico, cuya función está totalmente definida por software, es la relación entre circuitos digitales específicos y una CPU de propósito general . Un circuito digital específico puede diseñarse e integrarse mediante lógica digital para realizar un cálculo concreto. Alternativamente, se podría utilizar un microprocesador (o, mejor aún, una matriz de puertas lógicas ) para realizar el mismo cálculo mediante el software adecuado. Un caso es específico, el otro genérico, y la especificidad se encapsula en el software.

A nivel de software, la portabilidad de la descripción de la medición es el atributo clave que distingue a un instrumento sintético del software de instrumentación más común, que se limita a la programación de hardware y al procesamiento del flujo de datos. No todos los sistemas de software relacionados con la medición ofrecen inherentemente la síntesis abstracta y portátil de mediciones. Incluso si cuentan con tales disposiciones, es posible que los usuarios no las apliquen de esa manera, especialmente si el sistema fomenta el acceso no abstracto al hardware. Los paquetes de software de aplicación como Measure Foundry y LabVIEW se utilizan normalmente con enlaces estructurales explícitos a las mediciones naturales realizadas por hardware específico y, por lo tanto, generalmente no sintetizan mediciones a partir de una descripción abstracta. Por otro lado, si un sistema de software se utiliza para sintetizar funciones de medición como construcciones de comportamiento descriptivas, en lugar de descripciones de flujo de datos estructurales referenciadas al hardware, esto sí es una verdadera síntesis de medición. Una analogía aquí es la distinción entre una descripción estructural no portátil y una descripción de comportamiento abstracta de la lógica digital que vemos en sistemas HDL como Verilog .

Los instrumentos sintéticos utilizados en pruebas y mediciones guardan una relación conceptual con los sintetizadores de software en audio o música. Un sintetizador de instrumentos musicales sintetiza el sonido de instrumentos específicos a partir de hardware genérico. Sin embargo, una diferencia significativa radica en que los sintetizadores de instrumentos musicales suelen generar únicamente sonido musical, mientras que un instrumento sintético en pruebas y mediciones puede generar o medir alguna señal o parámetro.

Un término similar, comúnmente utilizado en pruebas y mediciones, la instrumentación virtual , engloba la instrumentación sintética. Todos los instrumentos sintéticos son instrumentos virtuales; sin embargo, ambos términos difieren cuando el software de instrumentación virtual replica y complementa el hardware de un instrumento no genérico, proporcionando un panel de control virtual o gestionando el flujo de datos hacia y desde un instrumento físico. En este caso, el ordenador y el software que lo acompaña complementan las capacidades de análisis y presentación del instrumento físico.

Lo esencial es esto: los instrumentos sintéticos son sintetizados. El todo es mayor que la suma de las partes. Parafraseando a Buckminster Fuller , los instrumentos sintéticos son instrumentos sinérgicos . Así como un triángulo es más que tres líneas, los instrumentos sintéticos son más que el triángulo de hardware (control, códec, acondicionamiento) sobre el que se implementan.

Por lo tanto, una forma de saber si se trata de un instrumento sintético genuino es examinar únicamente su diseño de hardware e intentar determinar qué tipo de instrumento es. Si lo único que se puede determinar son datos básicos de su categoría, como que se puede clasificar como instrumento de estímulo o respuesta, pero no se sabe nada sobre lo que está diseñado específicamente para crear o medir —si la especificidad de la medición está completamente oculta en el software— , entonces es probable que se trate de un instrumento sintético genuino.

El Departamento de Defensa ha creado un organismo de normalización denominado Grupo de Trabajo sobre Instrumentos Sintéticos (SIWG, por sus siglas en inglés) cuya función es definir estándares para la interoperabilidad de los sistemas de instrumentos sintéticos. El SIWG define un instrumento sintético (SI) como:

Un sistema reconfigurable que enlaza una serie de componentes elementales de hardware y software con interfaces estandarizadas para generar señales o realizar mediciones utilizando técnicas de procesamiento numérico. ^{[ 1 ]}

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