Синхронизация — это координация событий для работы системы в унисон. Например, дирижер оркестра поддерживает синхронизацию оркестра или его синхронизацию . Системы, работающие со всеми частями синхронно, называются синхронными или синхронизированными , а те, которые не являются таковыми, называются асинхронными .
Сегодня синхронизация времени между системами по всему миру может осуществляться с помощью спутниковых навигационных сигналов и других методов передачи времени и частоты .
Хронометраж и синхронизация часов являются важнейшей проблемой в дальней океанской навигации. До радионавигации и спутниковой навигации навигаторам требовалось точное время в сочетании с астрономическими наблюдениями, чтобы определить, насколько далеко на восток или запад продвинулось их судно. Изобретение точного морского хронометра произвело революцию в морской навигации. К концу 19 века важные порты предоставляли сигналы времени в виде сигнального пистолета, флага или сбрасываемого шара времени , чтобы моряки могли проверять и корректировать свои хронометры на предмет ошибок.
Синхронизация была важна в работе железных дорог 19 века, они были первыми крупными средствами транспорта, достаточно быстрыми для того, чтобы различия в местном среднем времени между близлежащими городами были заметны. Каждая линия решала эту проблему, синхронизируя все свои станции со штаб-квартирой в качестве стандартного железнодорожного времени . На некоторых территориях компании совместно использовали один железнодорожный путь и должны были избегать столкновений. Необходимость строгого хронометража привела к тому, что компании остановились на одном стандарте, и гражданские власти в конечном итоге отказались от местного среднего времени в пользу железнодорожного времени.
В терминах электротехники , для цифровой логики и передачи данных синхронная схема требует тактового сигнала . Тактовый сигнал просто сигнализирует о начале или конце некоторого периода времени, часто измеряемого в микросекундах или наносекундах, который имеет произвольное отношение к любой другой системе измерения течения минут, часов и дней.
В другом смысле электронные системы иногда синхронизируются, чтобы события в точках, удаленных друг от друга, казались одновременными или почти одновременными с определенной точки зрения. [a] Технологии хронометража, такие как спутники GPS и сетевой протокол времени (NTP), обеспечивают доступ в реальном времени к близкому приближению к шкале времени UTC и используются для многих наземных приложений синхронизации такого рода.
В информатике (особенно в параллельных вычислениях ) синхронизация — это координация одновременных потоков или процессов для завершения задачи с правильным порядком выполнения и без непредвиденных условий гонки ; подробности см. в разделе Синхронизация (информатика) .
Синхронизация также является важной концепцией в следующих областях:
Синхронизация нескольких взаимодействующих динамических систем может происходить, когда системы являются автономными осцилляторами . Фазовые осцилляторы Пуанкаре являются модельными системами, которые могут взаимодействовать и частично синхронизироваться в случайных или регулярных сетях. [1] В случае глобальной синхронизации фазовых осцилляторов резкий переход от несинхронизированного к полной синхронизации происходит, когда сила связи превышает критический порог. Это известно как фазовый переход модели Курамото . [2] Синхронизация является возникающим свойством, которое встречается в широком диапазоне динамических систем, включая нейронную сигнализацию, биение сердца и синхронизацию световых волн светлячков. Единый подход, который количественно определяет синхронизацию в хаотических системах, может быть получен из статистического анализа измеренных данных. [3]
В когнитивной нейронауке (стимул-зависимые) (фазо-)синхронные колебания популяций нейронов служат для решения общей проблемы связывания . Согласно так называемой гипотезе связывания по синхронности (BBS) [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] возникает точная временная корреляция между импульсами нейронов («анализ перекрестной корреляции» [11] ) и, таким образом, стимул-зависимая временная синхронизация когерентной активности субпопуляций нейронов. Более того, этот механизм синхронизации обходит проблему суперпозиции [12] путем более эффективной идентификации сигнатуры синхронных нейронных сигналов как принадлежащих друг другу для последующих областей обработки (суб-)кортикальной информации.
В когнитивной науке интегративные (фазовые) механизмы синхронизации в когнитивных нейроархитектурах современного коннекционизма , включающие связанные осцилляторы (например, «Осцилляционные сети» [13] ), используются для решения проблемы связывания когнитивной нейронауки в перцептивном познании («связывание признаков») и в языковом познании («переменное связывание»). [14] [15] [16] [17]
Существует концепция, что синхронизация биохимических реакций определяет биологический гомеостаз . Согласно этой теории, все реакции, происходящие в живой клетке, синхронизированы по количеству и времени для поддержания функциональности биологической сети . [18]
Синхронизация движения определяется как схожие движения между двумя или более людьми, которые временно выровнены. [19] Это отличается от подражания, которое происходит после небольшой задержки. [20] Примерами являются линейный танец и военный шаг .
Мышечная связь — это идея о том, что перемещение во времени вызывает определенные эмоции. [21] Это послужило толчком к некоторым из первых исследований синхронизации движений и ее влияния на эмоции человека. В группах синхронизация движений, как было показано, повышает конформизм, [22] сотрудничество и доверие. [23] [ не удалось проверить ]
В диадах , группах из двух человек, синхронизация, как было показано, увеличивает аффилированность, [24] самооценку, [25] сострадание и альтруистическое поведение [26] и увеличивает взаимопонимание. [27] Во время споров было отмечено снижение синхронности между спорящей парой; однако неясно, связано ли это с изменением эмоций или другими факторами. [28] Существуют доказательства, показывающие, что синхронизация движений требует, чтобы другие люди вызывали ее благоприятные эффекты, поскольку эффект на аффилированность не происходит, когда один из членов диады синхронизирует свои движения с чем-то за пределами диады. [24] Это известно как межличностная синхронность.
В этих исследованиях возник спор относительно истинного эффекта синхронности. Исследования в этой области, подробно описывающие положительные эффекты синхронности, приписывают это только синхронности; однако многие эксперименты включают общее намерение достичь синхронности. Действительно, модель подкрепления сотрудничества предполагает, что восприятие синхронности приводит к подкреплению того, что сотрудничество происходит, что приводит к просоциальным эффектам синхронности. [29] Требуются дополнительные исследования, чтобы отделить эффект преднамеренности от полезного эффекта синхронности. [30]
Синхронизация важна в цифровой телефонии , видео и цифровом аудио , где обрабатываются потоки выборочных данных. Синхронизация изображения и звука была важной технической проблемой в звуковом кино . Более сложные приложения для кино, видео и аудио используют временной код для синхронизации звука и видео. [2] В кино- и телепроизводстве необходимо синхронизировать видеокадры с нескольких камер. Помимо обеспечения базового редактирования, синхронизация также может использоваться для 3D-реконструкции [31]
В электроэнергетических системах синхронизация генераторов необходима, когда к электросети подключено несколько генераторов.
Арбитры необходимы в цифровых электронных системах, таких как микропроцессоры, для работы с асинхронными входами. Существуют также электронные цифровые схемы, называемые синхронизаторами , которые пытаются выполнить арбитраж за один тактовый цикл. Синхронизаторы, в отличие от арбитров, склонны к сбоям. (См. метастабильность в электронике ).
Системы шифрования обычно требуют некоторого механизма синхронизации, чтобы гарантировать, что принимающий шифр декодирует нужные биты в нужное время.
Автомобильные трансмиссии содержат синхронизаторы , которые приводят зубчатые вращающиеся детали (шестерни и шлицевой вал) к одинаковой скорости вращения перед зацеплением зубьев.
Синхронизация вспышки синхронизирует вспышку с затвором .
Некоторые системы могут быть только приблизительно синхронизированы или плезиохронны . Некоторые приложения требуют определения относительных смещений между событиями. Для других важен только порядок событий . [1]
Медиа, связанные с синхронизацией на Wikimedia Commons