Electronic Computing (EVM) in Medicina

Calcolo elettronico

Il calcolo elettronico è dispositivi elettronici progettati per raccogliere, trasmettere, archiviare, elaborare e rilasciare informazioni. Spesso il termine "calcolo elettronico" è identificato con un altro: "macchina elettronica di calcolo" (computer). In sostanza, oltre ai computer, i dispositivi elettronici possono anche essere attribuiti a dispositivi elettronici di calcolo, che forniscono informazioni (vari dati) di trasmissione a distanza. Questi dispositivi di comunicazione consentono di combinare più computer in un singolo complesso o di immettere dati in un computer da punti lontani da esso, nonché di trasmettere loro i risultati dei calcoli.

I computer sono divisi in digitale e analogico. A loro volta, i computer digitali sono divisi in universale e controllo.

I computer universali sono progettati per risolvere i problemi (elaborazione delle informazioni), la cui natura specifica non viene concretizzata durante il suo sviluppo. Un computer universale è costituito da un insieme di dispositivi di vari scopi funzionali, interconnessi da fili. Un insieme specifico di dispositivi, un componente di un computer di questo tipo, deve essere interamente determinato dalla natura delle attività per le quali è progettata questa macchina. Fondamentalmente, tutti i dispositivi informatici possono essere assegnati a uno dei seguenti gruppi: 1) dispositivi di input progettati per inserire informazioni e programmi in un computer; 2) dispositivi di memorizzazione che memorizzano informazioni; 3) un'unità aritmetica che elabora le informazioni secondo un determinato programma; 4) dispositivi di output che forniscono risultati; 5) dispositivi di controllo che coordinano e controllano il funzionamento sia dei singoli dispositivi sia del computer nel suo complesso.

I dispositivi di archiviazione del computer sono divisi in operativi ed esterni. Operativo - alta velocità, capacità relativamente piccola; memorizza i dati utilizzati in questa fase di calcolo; tutte le altre informazioni sono memorizzate nella memoria esterna, relativamente lenta e di grande capacità. Nei computer moderni, è consuetudine (strutturalmente e formalizzato) combinare la memoria operativa e l'unità aritmetica in una singola unità: la calcolatrice centrale (processore), alla quale altri dispositivi, comunemente chiamati periferiche, sono collegati utilizzando speciali dispositivi dei canali inclusi nella calcolatrice centrale. Un computer moderno è un sistema complesso, il cui funzionamento è controllato dall'input del processo computazionale) è automatizzato con l'aiuto di speciali programmi di controllo inclusi nel software del computer.

I controllori del computer sono progettati per controllare i processi in vari campi. Le informazioni inserite in essi, rappresentano i dati sul corso di un processo, ottenuti dai sensori. I risultati dell'elaborazione (calcoli) sono implementati attraverso dispositivi che assicurano il flusso richiesto di un processo controllato. I computer analogici (AVM) sono destinati alla risoluzione di equazioni, modellazione elettronica di vari processi.

Attualmente, i computer sono ampiamente utilizzati in medicina ai fini della diagnostica delle macchine, la costruzione di sistemi di controllo automatizzati (ACS).

Computer elettronici (computer) . Gli elementi del circuito principale di un computer sono dispositivi elettronici - tubi elettronici o transistor (vedi amplificatori elettronici). Rispetto ad altri tipi di computer (una macchina aggiunta, una macchina elettromeccanica a tastiera), i computer sono più veloci, più versatili e affidabili e, soprattutto, più automatizzati. Prima di iniziare il lavoro, un programma di calcolo e dati di input vengono immessi nel computer per risolvere il problema, dopodiché i calcoli vengono eseguiti automaticamente fino a ottenere il risultato finale. Oltre alle solite operazioni matematiche e logiche per un determinato programma, i computer possono eseguire operazioni di transizione condizionale che modificano il programma di calcoli in base ai risultati intermedi o ad altre condizioni aggiuntive. Questa caratteristica di un computer (autogestione) ad alta velocità (fino a 1 000 000 operazioni al secondo) consente di eseguire calcoli molto complessi, gestire i processi tecnologici, eseguire l'elaborazione logica e matematica dei risultati dell'esperienza o dell'analisi clinica nel corso dello studio (vedere Cibernetica).

Secondo il principio del computer è diviso in analogico e digitale. Nei computer analogici, numeri o processi soggetti a elaborazione logica o logica sono sostituiti da corrispondenti valori continui di correnti o tensioni elettriche, con cui vengono eseguite le operazioni necessarie. L'accuratezza dei calcoli è determinata dagli errori di misurazione e si trova nel 10-0,1%. I computer analogici sono principalmente utilizzati per risolvere equazioni integrali e differenziali, per simulare e controllare i processi in tempo reale, soprattutto se non è richiesta un'elevata precisione.

Nei computer digitali, i calcoli vengono eseguiti utilizzando elementi che si trovano in un numero finito di stati discreti (in genere due, dieci). Pertanto, prima di entrare in processi continui deve essere rappresentato in forma digitale, che viene effettuata utilizzando convertitori speciali "codice analogico". La precisione dei calcoli è determinata dalla capacità delle cifre: il numero di cifre (cifre) in una cella della "memoria" (in genere 7-10 cifre decimali). Praticamente sui computer digitali con l'aiuto del programma può essere raggiunta qualsiasi accuratezza necessaria.

Il computer moderno è costituito dai seguenti nodi principali. 1. Unità aritmetica, dove vengono eseguite le operazioni principali. 2. Dispositivo di memorizzazione (distinguere tra funzionamento a lungo termine e operativo). Nel dispositivo di memorizzazione a lungo termine, i dati vengono memorizzati su dischi magnetici, batterie, nastri o schede perforate. Il tempo di memorizzazione delle informazioni e il volume del dispositivo di memorizzazione a lungo termine sono praticamente illimitati, tuttavia, il tasso di circolazione è il più piccolo, maggiore è il volume. La memoria ad accesso casuale viene solitamente eseguita su elementi ferromagnetici, tubi a raggi catodici o tubi elettronici. Il tempo di ricerca per le informazioni nella memoria ad accesso casuale è di circa milionesimi di secondo, ma il suo volume è sempre limitato. 3. Dispositivo di immissione dati. 4. Dati di output del dispositivo. L'input è fatto da nastri perforati, schede perforate, nastri magnetici. L'output nella maggior parte dei casi viene eseguito da un dispositivo di stampa diretta (nei computer moderni, l'input e l'output di dati sono le operazioni più lente). 5. Il dispositivo di controllo garantisce il funzionamento automatico di tutti i dispositivi del computer in conformità con il programma.

Tipici computer moderni di media potenza richiedono una stanza di 40-60 m 2 , 5-20 personale di servizio e un alimentatore di 10-20 kw.

I principali campi di applicazione dei computer in medicina e biologia sono i seguenti. 1. Diagnosi delle malattie, definizione della prognosi e scelta dell'opzione terapeutica ottimale, classificazione degli oggetti biologici. 2. Elaborazione automatica di dati sperimentali e clinici (selezione di componenti regolari in elettroencefalogrammi e neurogrammi, analisi spettrale e di correlazione di processi biologici, conteggio e classificazione di cellule del sangue o campioni istologici, analisi di dati radiografici, elaborazione di dati di esame a raggi X). 3. Implementazione di modelli matematici e fisici (modellizzazione di reti neuronali, comportamento, metabolismo nel corpo o singole cellule, singoli organi o sistemi corporei, comportamento delle popolazioni animali). 4. Calcoli stereotassici durante le operazioni sul cervello umano. 5. Automazione dell'elaborazione dei materiali di archiviazione medica. 6. Previsione delle proprietà farmacologiche delle sostanze in base alle loro caratteristiche fisico-chimiche. 7. Controllo automatico della respirazione artificiale e della circolazione sanguigna durante le operazioni e durante il monitoraggio dei pazienti in gravi condizioni. 8. Pianificazione e automazione di esperimenti lunghi e costosi. Vi è la tendenza a espandere ulteriormente i campi di applicazione dei computer in biologia e medicina.