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Sincronización

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...

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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 a tiempo . Los sistemas que funcionan con todas sus partes sincronizadas se denominan síncronos o en sincronía , y los que no, asíncronos .

Actualmente, la sincronización horaria puede producirse entre sistemas de todo el mundo mediante señales de navegación por satélite y otras técnicas de transferencia de tiempo y frecuencia .

La medición del tiempo y la sincronización de los relojes son cruciales en la navegación marítima de larga distancia. Antes de la radionavegación y la navegación por satélite , los navegantes necesitaban una hora precisa , junto con observaciones astronómicas, para determinar la distancia al este o al oeste que recorría su embarcación. La invención de un cronómetro marino preciso revolucionó la navegación marítima. A finales del siglo XIX, los puertos importantes proporcionaban señales horarias mediante cañones de señales, banderas o bolas de señalización para que los marineros pudieran comprobar y corregir sus cronómetros.

La sincronización era fundamental en el funcionamiento de los ferrocarriles del siglo XIX, ya que estos fueron los primeros medios de transporte importantes lo suficientemente rápidos como para que las diferencias en la hora media local entre pueblos cercanos fueran perceptibles. Cada línea solucionaba el problema sincronizando todas sus estaciones con la central, estableciendo así una hora ferroviaria estándar . En algunos territorios, las compañías compartían una única vía férrea y necesitaban evitar colisiones. La necesidad de una estricta puntualidad llevó a las compañías a adoptar un estándar único, 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 síncrono requiere una señal de reloj . Una señal de reloj simplemente indica el inicio o el final de un período de tiempo, generalmente medido en microsegundos o nanosegundos, que guarda una relación arbitraria con cualquier otro sistema de medición del paso de minutos, horas y días.

En otro sentido, los sistemas electrónicos a veces se sincronizan para que eventos en puntos distantes parezcan simultáneos o casi simultáneos desde cierta 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 informática (especialmente en computación paralela ), la sincronización es la coordinación de hilos o procesos simultáneos para completar una tarea con el orden de ejecución correcto y sin condiciones de carrera inesperadas ; consulte sincronización (informática) para obtener más detalles.

La sincronización es también 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 interactuantes 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 supera un umbral crítico. Esto se conoce como la transición de fase del modelo de Kuramoto . [ 2 ] La sincronización es una propiedad emergente que ocurre en una amplia gama de sistemas dinámicos, incluyendo la señalización neuronal, el latido del corazón y la sincronización de las ondas de luz de las luciérnagas. [ 3 ] [ 4 ] Un enfoque unificado que cuantifica la sincronización en sistemas caóticos puede derivarse del análisis estadístico de datos medidos. [ 5 ]

Aplicaciones

Fisiología de redes

Los fenómenos de sincronización y sincronización global desempeñan roles esenciales en el campo multidisciplinario de la fisiología de redes [ 6 ] [ 7 ] que se centra en comprender cómo las interacciones dinámicas entre los sistemas fisiológicos humanos y los órganos a través de escalas espaciotemporales dan lugar a estados emergentes a nivel del organismo e influyen en la salud humana. La sincronización de amplitud, frecuencia y fase, como formas de acoplamiento e interacción, subyacen a los mecanismos de redes biológicas y fisiológicas a través de los cuales emergen estados, funciones y comportamientos globales a nivel del sistema y del organismo. [ 3 ] [ 4 ] Se ha informado de sincronización a través de sistemas fisiológicos y niveles de integración, incluido el acoplamiento cardiorrespiratorio; [ 8 ] [ 9 ] sincronización de fase cardíaca materno-fetal; [ 10 ] [ 11 ] velocidad del flujo sanguíneo cerebral frente a la presión arterial periférica en el accidente cerebrovascular; [ 12 ] sincronización en la función sináptica neuronal; [ 13 ] redes de órganos; [ 14 ] [ 15 ] Sincronización y desincronización del EEG en el sueño NREM y REM; [ 16 ] [ 17 ] Sincronización y antisincronización de las ondas cerebrales durante el descanso, el ejercicio, las tareas cognitivas, el sueño y la vigilia; [ 18 ] [ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] Sincronización corticomuscular; [ 22 ] [ 23 ] Sincronización en las células pancreáticas y el metabolismo; [ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] Sincronización de las fibras musculares intermusculares en el ejercicio y la fatiga; [ 27 ] [ 28 ] Neuromodulación y Parkinson, distonía y epilepsia; [ 29 ] [ 30 ] [ 31 ] [ 32 ] Sincronía circadiana del sueño, la nutrición y la actividad física. [ 33 ]

Neurociencia

En neurociencia cognitiva, las oscilaciones (dependientes del estímulo) (de fase)síncronas de poblaciones neuronales sirven para resolver el problema general de la vinculación . Según la llamada Hipótesis de Vinculación por Sincronía (BBS) [ 34 ] [ 35 ] [ 36 ] [ 37 ] [38 ] [ 39 ] [ 40 ] , emerge una correlación temporal precisa entre los impulsos de las neuronas ("análisis de correlación cruzada" [ 41 ] ) y , por lo tanto, una sincronización temporal dependiente del estímulo de la actividad coherente de subpoblaciones de neuronas. Además, este mecanismo de sincronización sortea el problema de la superposición [ 42 ] al identificar de manera más efectiva la firma de señales neuronales sincrónicas como pertenecientes juntas para áreas de procesamiento de información (sub)corticales subsiguientes.

Ciencia cognitiva

En la ciencia cognitiva, los mecanismos de sincronización integradora (de fase) en las neuroarquitecturas cognitivas del conexionismo moderno que incluyen osciladores acoplados (por ejemplo, "Redes oscilatorias" [ 43 ] ) se utilizan para resolver el problema de la vinculación de la neurociencia cognitiva en la cognición perceptiva ("vinculación de características") y en la cognición del lenguaje ("vinculación de variables"). [ 44 ] [ 45 ] [ 46 ] [ 47 ]

Redes biológicas

Existe un concepto que postula que 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 funcionalidad de la red biológica . [ 48 ]

Movimiento humano

Las tropas utilizan la sincronización para aprender a trabajar en equipo.

La sincronización de movimientos se define como movimientos similares entre dos o más personas que están alineadas temporalmente. [ 49 ] Esto es diferente de la imitación, que ocurre después de un breve retraso. [ 50 ] El baile en línea y el paso militar son ejemplos.

El vínculo muscular es la idea de que moverse al ritmo de la música evoca emociones particulares. [ 51 ] Esto impulsó 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, [ 52 ] la cooperación y la confianza. [ 53 ]

En díadas , grupos de dos personas, se ha demostrado que la sincronización aumenta la afiliación, [ 54 ] la autoestima, [ 55 ] la compasión y el comportamiento altruista [ 56 ] y aumenta la complicidad. [ 57 ] 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 u otros factores. [ 58 ] Hay evidencia que muestra que la sincronización de movimientos requiere de otras personas para producir 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 externo a la díada. [ 54 ] Esto se conoce como sincronía interpersonal.

El verdadero efecto de la sincronía en estos estudios ha sido objeto de debate. Las investigaciones en este campo que detallan los efectos positivos de la sincronía los han atribuido 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 al refuerzo de que se está produciendo la cooperación, lo que a su vez genera los efectos prosociales de la sincronía. [ 59 ] Se requiere más investigación para separar el efecto de la intencionalidad del efecto beneficioso de la sincronía. [ 60 ]

Usos

La sincronización es importante en la telefonía digital , el vídeo y el audio digital , donde se manipulan flujos de datos muestreados. La sincronización de imagen y sonido fue un problema técnico importante en el cine sonoro . Las aplicaciones de cine, vídeo y audio más sofisticadas utilizan el código de tiempo para sincronizar audio y vídeo. [ 2 ] En la producción de cine y televisión, es necesario sincronizar los fotogramas de vídeo de varias cámaras. Además de permitir la edición básica, la sincronización también se puede utilizar para la reconstrucción 3D . [ 61 ]

En los sistemas de energía eléctrica , la sincronización de alternadores es necesaria cuando varios generadores están conectados a una red eléctrica.

En los sistemas electrónicos digitales, como los microprocesadores, se necesitan árbitros para gestionar las entradas asíncronas. También existen circuitos electrónicos digitales llamados sincronizadores que intentan realizar la arbitración en un ciclo de reloj. A diferencia de los árbitros, los sincronizadores son propensos a fallar. (Véase metaestabilidad en electrónica ).

Los sistemas de cifrado suelen requerir algún mecanismo de sincronización para garantizar que el cifrado receptor decodifique los bits correctos en el momento adecuado.

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

La sincronización del flash sincroniza el flash con el obturador .

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

Véase también

Sincronización de pedidos y temas relacionados
Ingeniería de vídeo 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

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  • Logotipo de Wikimedia CommonsContenido multimedia relacionado con la 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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