 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Сенсорно-компьютерные системы
С появлением во второй половине прошлого века электронных вычислительных машин появилась и возможность выполнять достаточно сложную обработку первичной информации, получаемой от сенсора. В связи с этим инженеры и ученые начали создавать "умные" сенсорно-компьютерные системы ( рис. 1.4). Сенсоры тут играют роль внешних "органов чувств" компьютера, поставляя ему первичную информацию. Сложную её обработку, подготовку к выдаче полученных результатов в наиболее удобной для пользователя форме, её документирование, систематизацию, упаковку и длительное хранение выполняет компьютер.
Вспомним, например, современные компьютеризированные электрокардиографы и электроэнцефалографы. В них от многих, установленных в определенных позициях, электродов собираются, усиливаются и обрабатываются слабые переменные электрические сигналы, обусловленные работой соответственно сердца или головного мозга. А компьютер анализирует их и выдаёт в наиболее удобной форме врачам. В компьютерных электрокардиографах, например, не только вычисляются интервалы времени между "зубцами" кардиограммы, соответствующими сокращениям мышц сердца, и диапазон их варьирования, средняя частота пульса и другие количественные показатели. Путем сопоставления электрокардиограмм, полученных от разных точек грудной клетки, устанавливается ориентация электрической оси сердца, фиксируются экстрасистолы и другие нарушения координации сокращений разных мышц сердца. В компьютеризированной системе магнитокардиографии [ [ 19 ] , [ 20 ] , [ 22 ] , [ 91 ] , [ 95 ] ] чувствительными элементами являются определенным образом расположенные в пространстве сверхпроводящие квантовые интерферометры, которые способны с высокой частотой и точностью воспринимать минимальные изменения магнитного потока, связанные с работой сердца. Кроме квантовых интерферометров, используют также до десятка чувствительных электродов, которые позволяют параллельно снимать также электрокардиограмму. Интерфейс состоит из электронных схем усиления и предварительной аналоговой обработки сигналов и из аналого-цифровых преобразователей. С выхода последних информация поступает в компьютер, который обрабатывает полученные данные в соответствии с достаточно сложными алгоритмами, выдаёт результаты анализа на экран монитора в виде понятных врачу условных изображений, цифровых и текстовых данных и предлагает некоторые диагностические выводы. Еще одним примером являются пассивные компьютерные системы охраны и видеонаблюдения. Чувствительными элементами в них служат видеокамеры и датчики приближения, присутствия, изменения обстановки. Сигналы от датчиков и полученные изображения передаются в компьютер, где они маркируются указанием места обнаружения и текущего времени. Далее они обрабатываются, сопоставляются между собой и со стандартными сигналами, зафиксированными в памяти. В случае выявления тревожных изменений компьютер фиксирует их в своей долговременной памяти и вырабатывает сигналы привлечения внимания служащих, а на монитор выводится полиэкранная информация. Структура "активных" сенсорно-компьютерных систем приведена на рис. 1.5. Здесь в состав системы входят также средства воздействия на исследуемый объект или процесс. Этими средствами управляет компьютер, который может автоматически изменять динамику, интенсивность и состав воздействий в зависимости от поступающих от сенсоров данных. Одним из примеров такой системы являются компьютерные томографы. Объектом исследования для них является головной мозг или иная часть человеческого тела. В качестве узлов воздействия используются точечные источники рентгеновского излучения, местоположение которых можно менять относительно исследуемой части тела. В качестве сенсоров используют детекторы рентгеновского излучения, расположенные в одной плоскости в разных направлениях и под разными углами.
В современных томографах, которые стали могучим средством диагностики заболеваний, применяют уже сотни таких детекторов одновременно. Высокопроизводительный компьютер на основе большого массива данных, полученных многими детекторами под разными углами, выполняет сложные вычисления, определяя по этим данным распределение плотности живых тканей в соответствующем сечении тела. Полученные изображения и вычисленные показатели выдаются врачам [195, 223]. С помощью компьютера врач, который проводит исследование, в зависимости от цели может изменять режимы работы, перемещать узлы воздействия и массивы сенсоров относительно человеческого тела, получая изображения его внутренней структуры также и в других сечениях, и т.д. Таким образом ("сечение за сечением") может быть получена 3-мерная картина внутреннего строения исследуемого органа. Одним из средств воздействия может быть также введение в организм человека контрастных веществ, существенно повышающих контрастность изображений и позволяющих исследовать также и динамику физиологических процессов. В магниторезонансной томографии средствами воздействия на исследуемый орган человека являются постоянное однородное магнитное поле, последовательности радиочастотных электромагнитных импульсов и дополнительные слабые градиентные магнитные поля [ [ 194 ] , [ 309 ] ]. Магнитные моменты атомных ядер с некомпенсированным полуцелым спином ( Применение компьютеров предоставило пользователям не только возможность получать значительно возросшие объемы намного лучше обработанной и более достоверной информации об исследуемых объектах. Оно подняло сенсорику на принципиально более высокий уровень – на уровень диагностики. Древнегреческое слово " diagnostikos " означает "способный распознать". При отсутствии компьютера интерпретацию получаемых от сенсоров данных, выводы из них способны были выполнять только специалисты. Физики на основе получаемых данных делали выводы о внутренней структуре, функционировании, текущем состоянии и свойствах исследуемых физических объектов, инженеры – о состоянии соответствующих машин, технических систем, о ходе технологических процессов. Врачи определяли состояние внутренних органов человека, причины, сущность заболеваний, оценивали ход лечения. В сенсорно-компьютерных системах значительную часть сложной умственной работы, накопления баз данных, ценного опыта, необходимых для высококачественной диагностики, удалось уже переложить на компьютер! Интеллектуальные сенсоры Совсем новые возможности появились в 80-х годах ХХ века, когда началось серийное производство микропроцессоров и микрокомпьютеров, умещавшихся уже на одном кристаллике кремния ("чипе"). Каждый из них – это маленький универсальный искусственный электронный "мозг", который можно встроить в сенсор и выполнять в нём достаточно сложную обработку первичной информации. Тем самым сложились предпосылки для рождения принципиально нового класса современных "интеллектуальных" сенсоров. Такие сенсоры, как правило, являются "активными", т.е. не просто пассивно воспринимают влияние, свойства, характеристики объекта наблюдения, но и сами специальным образом воздействуют на объект, воспринимая и анализируя вызванные этим изменения. Для них не является проблемой учесть нелинейность характеристик чувствительных элементов, различные поправки и влияние сторонних воздействий (напр., изменения температуры). Если требуется, они сами автоматически могут повторить измерения, усреднить результаты, пересчитать в иные единицы измерения и т.п. Функциональная схема "интеллектуального" сенсора показана на рис. 1.6. Его "интеллект" сосредоточен в микрокомпьютере МК (другие названия – микропроцессор, микроконтроллер, микроконвертор). МК не только обрабатывает информацию, но и организовывает всю работу сенсора и его информационную связь с внешним миром – с пользователем, с внешним компьютером, с каналом связи или с компьютерной сетью. Микрокомпьютер при наличии соответствующих заложенных в его память микропрограмм может выполнять также самоконтроль, контроль всех узлов сенсора и выдавать пользователю предупреждения и диагностические сообщения. Пользователь имеет возможность влиять на работу сенсора через клавиатуру Кл, в частности, выбирать и изменять режимы работы, задавать или изменять какие-то уставки и параметры и т.д.
Получив команду о начале работы, микрокомпьютер в предусмотренном программой порядке включает узлы воздействия на объект наблюдения и начинает отслеживать сигналы, поступающие от чувствительных элементов ( ЧЕ ). Слабые или "зашумленные" сигналы предварительно усиливаются и выделяются в усилителе-селекторе сигналов ( УСС ). Сигналы, не требующие усиления или селекции, могут поступать непосредственно в микрокомпьютер. Отслеживая данные от чувствительных элементов, микрокомпьютер может автоматически изменять интенсивность или характер воздействия на объект наблюдения, величину усиления или характер селекции сигналов в узле УСС. В соответствии с заданной микропрограммой микрокомпьютер обрабатывает совокупность сигналов, поступающих от чувствительных элементов, а полученные результаты перекодирует в наиболее удобную для пользователя форму и выводит на дисплей. Полученные результаты могут быть также помечены, рассортированы, "упакованы", занесены в долговременную память микрокомпьютера и храниться в ней, а когда потребуется, то через стандартный интерфейс (СИ) переданы во внешний компьютер или в компьютерную сеть. Благодаря этому новые "интеллектуальные" сенсоры органически вписываются в новейшие высокопродуктивные технологии промышленного и сельскохозяйственного производства, медицинской практики, научных исследований. В некоторых интеллектуальных сенсорах клавиатуру и дисплей объединяют в виде сенсорного экрана. Наличие встроенного микрокомпьютера придаёт "интеллектуальным" сенсорам невиданную ранее гибкость, возможность автоматической адаптации к изменяющимся условиям работы. Становится возможной многофункциональность, когда, меняя какую-нибудь насадку и переходя в другой режим работы, сенсор сравнительно легко может выполнять совсем иную функцию. Вы, несомненно, знаете, например, что многие мобильные телефоны могут служить и в качестве записной книжки, карманного компьютера, цифрового фотоаппарата. И, наконец, интеллектуальный сенсор может быть способен не только собирать, обрабатывать и поставлять те или иные данные о контролируемом объекте, но и интерпретировать их, помогая пользователю в диагностике и принятии решения. Можно смело утверждать, что без интеллектуальных сенсоров не может функционировать и настоящий искусственный интеллект. Ведь глубокая предварительная обработка первичных данных уже в сенсорах – это предпосылка создания информационных моделей всё более высокого уровня. Подводя итог, понятие "интеллектуальный сенсор" можно определить следующим образом. Интеллектуальный сенсор – это сенсор, имеющий в своем составе микрокомпьютер и благодаря этому способный выполнять достаточно сложную обработку первичной информации; учитывать все нелинейности и необходимые поправки; выдавать данные в наиболее удобной для пользователя форме; активно воздействовать на объект наблюдения, воспринимая и анализируя вызванные этим изменения; производить самоконтроль и самодиагностику; накапливать и систематизировать данные; поддерживать информационную связь с внешним миром; изменять режимы своей работы, адаптируясь к изменяющимся условиям; переходить к выполнению других функций и т.д. |
.) ориентируются вдоль постоянного магнитного поля. А высокочастотное электромагнитное поле возбуждает их прецессию вокруг соответствующего направления. При выключении электромагнитного поля прецессия еще некоторое время продолжается. Возбужденные ядра излучают при этом электромагнитные сигналы характерной частоты. Это называют "спиновым эхом". Сенсорами являются чувствительные радиоприёмники, настроенные на частоту ядерного магнитного резонанса, а селекторами – синхронные детекторы соответствующих импульсных последовательностей. Амплитуда принятых сигналов пропорциональна концентрации соответствующих ядер в живых тканях тела. Управление излучением электромагнитных импульсов и наложением слабого градиентного магнитного поля, а также математическую обработку совокупности получаемых сигналов выполняет компьютер. В отличие от рентгеновской компьютерной томографии магниторезонансное исследование не сопровождается вредным облучением организма, которое в больших дозах может быть опасным.