Sincronización
Coordinación de eventos para operar un sistema al unísono

Bailarines sincronizados

La sincronización es la coordinación de eventos para que un sistema funcione al unísono. Por ejemplo, el director de una orquesta mantiene a la orquesta sincronizada o en tiempo . Los sistemas que funcionan con todas las partes en sincronía se denominan sincrónicos o sincronizados , y los que no lo están, asincrónicos .

Hoy en día, la sincronización horaria puede producirse entre sistemas de todo el mundo a través de señales de navegación por satélite y otras técnicas de transferencia de tiempo y frecuencia .

El cronometraje y la sincronización de los relojes es un problema crítico en la navegación oceánica de larga distancia. Antes de la navegación por radio y la navegación por satélite , los navegantes necesitaban una hora precisa junto con observaciones astronómicas para determinar qué tan al este o al oeste viajaba su embarcación. La invención de un cronómetro marino preciso revolucionó la navegación marítima. A fines del siglo XIX, los puertos importantes proporcionaban señales horarias en forma de pistolas de señales, banderas o bolas de tiempo que caían para que los navegantes pudieran verificar y corregir los errores de sus cronómetros.

La sincronización fue importante en el funcionamiento de los ferrocarriles del siglo XIX, ya que fueron el primer medio de transporte importante lo suficientemente rápido como para que las diferencias en la hora media local entre las ciudades cercanas fueran perceptibles. Cada línea resolvió el problema sincronizando todas sus estaciones con la sede central como una hora ferroviaria estándar . En algunos territorios, las compañías compartían una única vía ferroviaria y necesitaban evitar colisiones. La necesidad de un cronometraje estricto llevó a las compañías a establecer un estándar, y las autoridades civiles finalmente abandonaron la hora media local en favor de la hora ferroviaria.

Comunicación

En términos de ingeniería eléctrica , para la lógica digital y la transferencia de datos, un circuito sincrónico requiere una señal de reloj . Una señal de reloj simplemente señala el inicio o el final de un período de tiempo, a menudo medido en microsegundos o nanosegundos, que tiene una relación arbitraria con cualquier otro sistema de medición del paso de minutos, horas y días.

En un sentido diferente, los sistemas electrónicos a veces se sincronizan para hacer que los eventos en puntos muy alejados parezcan simultáneos o casi simultáneos desde una determinada perspectiva. [a] Las tecnologías de cronometraje como los satélites GPS y el Protocolo de Tiempo de Red (NTP) proporcionan acceso en tiempo real a una aproximación cercana a la escala de tiempo UTC y se utilizan para muchas aplicaciones de sincronización terrestre de este tipo.

En ciencias de la computación (especialmente en computación paralela ), la sincronización es la coordinación de subprocesos o procesos simultáneos para completar una tarea con el orden de ejecución correcto y sin condiciones de carrera inesperadas ; consulte sincronización (ciencias de la computación) para obtener más detalles.

La sincronización también es un concepto importante en los siguientes campos:

Sistemas dinámicos

Una demostración mecánica de la sincronización de osciladores: los metrónomos , inicialmente desfasados, se sincronizan mediante pequeños movimientos de la base sobre la que están colocados.

La sincronización de múltiples sistemas dinámicos que interactúan puede ocurrir cuando los sistemas son osciladores autónomos . Los osciladores de fase de Poincaré son sistemas modelo que pueden interactuar y sincronizarse parcialmente dentro de redes aleatorias o regulares. [1] En el caso de la sincronización global de osciladores de fase, se produce una transición abrupta de no sincronizado a sincronización completa cuando la fuerza de acoplamiento excede un umbral crítico. Esto se conoce como la transición de fase del modelo Kuramoto . [2] La sincronización es una propiedad emergente que ocurre en una amplia gama de sistemas dinámicos, incluida la señalización neuronal, el latido del corazón y la sincronización de las ondas de luz de las luciérnagas. Se puede derivar un enfoque unificado que cuantifique la sincronización en sistemas caóticos a partir del análisis estadístico de los datos medidos. [3]

Aplicaciones

Neurociencia

En la neurociencia cognitiva, las oscilaciones (dependientes del estímulo) (de fase) sincrónicas de las poblaciones de neuronas sirven para resolver el problema general de la vinculación . Según la llamada hipótesis de vinculación por sincronía (BBS) [4] [5 ] [6 ] [ 7] [8] [9] [10] surge una correlación temporal precisa entre los impulsos de las neuronas ("análisis de correlación cruzada" [11] ) y, por lo tanto, una sincronización temporal dependiente del estímulo de la actividad coherente de las subpoblaciones de neuronas. Además, este mecanismo de sincronización evita el problema de superposición [12] al identificar de manera más efectiva la firma de las señales neuronales sincrónicas como pertenecientes juntas para las áreas de procesamiento de información (sub)cortical posteriores.

Ciencia cognitiva

En la ciencia cognitiva, los mecanismos de sincronización (de fase) integradores en las neuroarquitecturas cognitivas del conexionismo moderno que incluyen osciladores acoplados (por ejemplo, "Redes Oscilantes" [13] ) se utilizan para resolver el problema de enlace de la neurociencia cognitiva en la cognición perceptiva ("enlace de características") y en la cognición del lenguaje ("enlace de variables"). [14] [15] [16] [17]


Redes biológicas

Existe un concepto según el cual la sincronización de las reacciones bioquímicas determina la homeostasis biológica . Según esta teoría, todas las reacciones que ocurren en una célula viva están sincronizadas en términos de cantidades y escalas de tiempo para mantener la red biológica funcional. [18]

Movimiento humano

Las tropas utilizan la sincronización para aprender a trabajar en equipo

La sincronización del movimiento se define como movimientos similares entre dos o más personas que están alineadas temporalmente. [19] Esto es diferente de la mímica, que ocurre después de un breve retraso. [20] El baile en línea y el paso militar son ejemplos.

La unión muscular es la idea de que moverse al compás evoca emociones particulares. [21] Esto dio origen a algunas de las primeras investigaciones sobre la sincronización del movimiento y sus efectos en las emociones humanas. En grupos, se ha demostrado que la sincronización del movimiento aumenta la conformidad, [22] la cooperación y la confianza. [23] [ verificación fallida ]

En díadas , grupos de dos personas, se ha demostrado que la sincronización aumenta la afiliación, [24] la autoestima, [25] la compasión y el comportamiento altruista [26] y aumenta la relación. [27] Durante las discusiones, se ha observado que la sincronía entre la pareja que discute disminuye; sin embargo, no está claro si esto se debe al cambio en la emoción o a otros factores. [28] Hay evidencia que muestra que la sincronización de movimientos requiere que otras personas causen sus efectos beneficiosos, ya que el efecto sobre la afiliación no ocurre cuando uno de los miembros de la díada sincroniza sus movimientos con algo fuera de la díada. [24] Esto se conoce como sincronía interpersonal.

En estos estudios se ha discutido el verdadero efecto de la sincronía. Las investigaciones en esta área que detallan los efectos positivos de la sincronía han atribuido esto únicamente a la sincronía; sin embargo, muchos de los experimentos incorporan una intención compartida de lograr la sincronía. De hecho, el Modelo de Refuerzo de la Cooperación sugiere que la percepción de la sincronía conduce a un refuerzo de la idea de que se está produciendo la cooperación, lo que conduce a los efectos prosociales de la sincronía. [29] Se requiere más investigación para separar el efecto de la intencionalidad del efecto beneficioso de la sincronía. [30]

Usos

La sincronización es importante en telefonía digital , video y audio digital , donde se manipulan flujos de datos muestreados. La sincronización de imagen y sonido fue un problema técnico importante en el cine sonoro . Aplicaciones de cine, video y audio más sofisticadas utilizan código de tiempo para sincronizar audio y video. [2] En la producción de películas y televisión es necesario sincronizar fotogramas de video de múltiples cámaras. Además de permitir la edición básica, la sincronización también se puede utilizar para la reconstrucción 3D [31]

En los sistemas de energía eléctrica , se requiere la sincronización del alternador cuando varios generadores están conectados a una red eléctrica.

Los árbitros son necesarios en los sistemas electrónicos digitales, como los microprocesadores, para gestionar las entradas asincrónicas. También existen circuitos electrónicos digitales llamados sincronizadores que intentan realizar el arbitraje en un ciclo de reloj. Los sincronizadores, a diferencia de los árbitros, son propensos a fallar. (Véase metaestabilidad en electrónica ).

Los sistemas de cifrado generalmente requieren algún mecanismo de sincronización para garantizar que el cifrado receptor esté decodificando los bits correctos en el momento correcto.

Las transmisiones automotrices contienen sincronizadores que llevan las partes giratorias dentadas (engranajes y eje estriado) a la misma velocidad de rotación antes de acoplar los dientes.

La sincronización del flash sincroniza el flash con el obturador .

Algunos sistemas pueden estar sincronizados solo aproximadamente o ser plesiócronos . Algunas aplicaciones requieren que se determinen los desplazamientos relativos entre eventos. Para otras, solo es importante el orden del evento. [1]

Véase también

Sincronización de pedidos y temas relacionados
Ingeniería de video y audio
Comparar con

Notas

  1. ^ Albert Einstein demostró en 1905 en su primer artículo sobre la relatividad que en realidad no existen eventos absolutamente simultáneos.

Referencias

  1. ^ ab Nolte, David (2015). Introducción a la dinámica moderna: caos, redes, espacio y tiempo . Oxford University Press .
  2. ^ ab "El sorprendente secreto de la sincronización". YouTube . 31 de marzo de 2021.
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  • Medios relacionados con Sincronización en Wikimedia Commons
  • J. Domański "Sincronización matemática de imagen y sonido en una película de animación" Archivado el 12 de junio de 2016 en Wayback Machine.
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