Для чего нужен компьютер в лаборатории
Российские ученые создали первую отечественную пятикубитную интегральную схему для квантовых вычислений. Над ней работали специалисты МФТИ, и это полноценный российский прототип квантового процессора, который может использоваться в квантовом машинном обучении. Глава IBM Арвинд Кришна в начале 2020 г. открыто выразил сомнение, что Россия способна сделать прорыв в области квантовых вычислений.
Шесть лет работы
Первый российский кубит, по словам научного сотрудника ЛИКС Алексея Болгара, был получен шесть лет назад, в 2015 г. непосредственно в этой лаборатории. С его слов, после этого сотрудники лаборатории и ЦКП продолжили работу в данном направлении. «Все эти годы сотрудники ЦКП МФТИ и лаборатории трудились над улучшением технологии изготовления сверхпроводящих квантовых структур с различной архитектурой. В результате сейчас мы имеем технологию, которая уже достаточно надежна для создания многокубитных вычислительных устройств. Созданная нами интегральная квантовая схема, в отличие от ранее разработанных в России прототипов, позволяет полностью контролировать состояние всех пяти кубитов. Такие интегральные схемы и необходимы для создания универсального квантового компьютера на сверхпроводящих кубитах. Это большой технологический успех», – отметил Алексей Болгар.
Представители МФТИ отметили, что создание российской многокубитовой интегральной схемы стало возможным благодаря четырем факторам, и первый среди них – это значительное улучшение контроля геометрических и электрических параметров туннельных контактов. По словам представителей вуза, эти контакты можно считать «сердцем» сверхпроводящих кубитов, поскольку от качества и воспроизводимости их изготовления напрямую зависит работоспособность всей квантовой схемы.
Второй фактор заключается в наладке технологии изготовления микроволновых резонаторов, добротность которых в однофотонном режиме составляет сотни тысяч. Это тоже очень важная часть квантовых интегральных схем – они нужны для считывания квантового состояния кубитов.
Третий фактор – отладка процесса изготовления «навесных мостиков» (air bridge), необходимых для подавления паразитных резонансных модов, что положительно сказывается на добротности структур. Но самой важной составляющей, позволившей специалистам МФТИ создать многокубитовую схема, по их мнению, является накопленный ими за последние несколько лет опыт в этой сфере.
Планы на будущее
В МФТИ не уточняют, когда именно начнется эра российских квантовых компьютеров, как и не раскрывают свои дальнейшие планы по разработке новых многокубитовых интегральных схем и их внедрению. По словам Алексея Болгара, принимавшего непосредственное участие в разработке пятикубитовой схемы, Для каких-либо дальнейших действий в этой сфере необходимо модернизировать как ЦКП, так и лабораторию ИКС в составе МФТИ.
«Наши текущие результаты говорят о том, что технологические и измерительные возможности ЦКП и нашей лаборатории позволяют отработать и выполнить все этапы, необходимые для создания элементов квантовых процессоров, от технологических чертежей до интегральной квантовой схемы на чипе и ее измерений. Однако дальнейшее развитие работ по созданию управляемых элементов квантового компьютера и самого компьютера потребует модернизации “чистой зоны” ЦКП и дополнительного оснащения лаборатории современным исследовательским оборудованием», – отметил Алексей Болгар.
Отечественный квантовый процессор
В России разработана первая интегральная схема на базе пяти сверхпроводниковых кубитов в держателе. Ее создали специалисты Московского физико-технического института (МФТИ) в Лаборатории искусственных квантовых систем (ЛИКС), и, как сообщили CNews представители вуза, эту разработку можно считать прототипом квантового процессора.
Созданная в лаборатории МФТИ, интегральная схема была изготовлена при участии сотрудников Центра коллективного пользования (ЦКП) (еще одно подразделение МФТИ). На момент публикации материала она прошла ряд испытаний, которые показали, что все ее элементы работают именно с теми параметрами, на которые рассчитывали разработчики.
IBM сомневалась в успехах России
Компания IBM в лице своего генерального директора Арвинда Кришны (Arvind Krishna) выказывала сомнения в возможностях России создать собственный квантовый компьютер. В конце февраля 2020 г. Кришна, возглавивший IBM в апреле 2020 г., заявил, что IBM опережает другие страны «на десятилетия, а то и больше». На момент этого заявления Кришна, как сообщал CNews, занимал пост старшего вице-президента IBM по облачным и когнитивным решениям.
Модуль «Управление уязвимостями» на платформе Security Vision: как выявить и устранить уязвимости в своей ИТ-инфраструктуре
Кришна также сообщил, что некоторые конкуренты компании, включая Google и ряд китайских предприятий, могут догнать IBM в ближайшие несколько лет. В потенциале России он усомнился: «Россия сообщила, что инвестирует несколько миллиардов рублей на создание квантового компьютера. Я полагаю, это вовсе не означает, что у них есть возможность сделать это», – отметил глава корпорации.
Арвинд Кришна ссылался на заявление директора по цифровизации госкорпорации «Росатом» Екатерины Солнцевой, сделанное в ноябре 2019 г. Она говорила о проекте по инвестированию в квантовые компьютеры не просто миллиардов, а десятков миллиардов рублей, точнее, 24 млрд руб.
Слова Екатерины Солнцевой подтвердились в июне 2020 г., когда в распоряжении CNews оказалась дорожная карта, подготовленная госкорпорацией «Росатом» в рамках соответствующего контракта с Правительством. В ней говорилось, что на развитие квантовых вычислений планируется вложить 23,6 млрд руб.
Основные затраты, согласно документу, будут связаны с разработкой квантовых процессоров, причем четырех разных типов. Также запланировано создание облачной платформы для доступа к квантовых вычислениям.
Data Fusion Awards: синергия разнородных данных становится неотъемлемой частью бизнеса, науки и государства
Что до IBM, то компания делает определенные успехи на поприще квантовых вычислений. К примеру, еще в начале января 2019 г. она продемонстрировала разработанный ее специалистами прототип квантового 20-кубитного компьютера в оригинальном компактном корпусе.
Система представляла собой квантовое вычислительное устройство четвертого поколения, заключенное в герметичный корпус в форме куба с гранью длинной 2,75 м, который был выполнен из боросиликатного стекла толщиной 1,27 см. IBM позиционировала новинку как устройство для научного и коммерческого использования.
Современный период развития общества характеризуется сильным влиянием на него компьютерных технологий, которые проникают во все сферы человеческой деятельности, обеспечивают распространение информационных потоков в обществе, образуя глобальное информационное пространство. Они очень быстро превратились в жизненно важный стимул развития не только мировой экономики, но и других сфер человеческой деятельности. Трудно найти сферу, в которой сейчас не используются информационные технологии. Лидирующие области по внедрению компьютерных технологий занимают архитектура, машиностроение, образование, банковская структура и конечно же медицина. Во многих медицинских исследованиях просто не возможно обойтись без компьютера и специального программного обеспечения к нему. В настоящее время в Казахстане идет крупномасштабное внедрение инновационных компьютерных и нанотехнологий в области медицины. Этот процесс сопровождается существенными изменениями в медицинской теории и практике, связанными с внесением корректив к подготовке медицинских работников.
Персональные компьютеры в медицинской практике
За последние 20 лет уровень применения компьютеров в медицине чрезвычайно повысился. Практическая медицина становится все более и более автоматизированной. Выделяют два вида компьютерного обеспечения: программное и аппаратное. Программное обеспечение включает в себя системное и прикладное. В системное программное обеспечение входит сетевой интерфейс, который обеспечивает доступ к данным на сервере. Данные, введенные в компьютер, организованы, как правило, в базу данных, которая, в свою очередь, управляется прикладной программой управления базой данных (СУБД) и может содержать, в частности, истории болезни, рентгеновские снимки в оцифрованном виде, статистическую отчетность по стационару, бухгалтерский учет. Прикладное обеспечение представляет собой программы, для которых, собственно, и предназначен компьютер. Это – вычисления, обработка результатов исследований, различного рода расчеты, обмен информацией между компьютерами. Сложные современные исследования в медицине немыслимы без применения вычислительной техники. К таким исследованиям можно отнести компьютерную томографию, томографию с использованием явления ядерно-магнитного резонанса, ультрасонографию, исследования с применением изотопов. Количество информации, которое получается при таких исследования так огромно, что без компьютера человек был бы неспособен ее воспринять и обработать.
Комплексная система автоматизации деятельности медицинского учреждения
В Павлодарской области разработаны медицинские информационные системы и их можно разделить по следующим критериям:
Медицинские системы, включающие в себя программы, решающие узкие задачи врачей-специалистов, таких как рентгенолог, УЗИ и т.д.
Медицинские системы организации делопроизводства врачей и обработки медицинской статистики. Больничные информационные системы
Система сбора и обработки информации в современных медицинских центрах должна выполнять столь много разнообразных функций, что их нельзя даже описать, а уж тем более автоматизировать в сколько-нибудь короткие сроки. Жизненный цикл автоматизированной информационной системы состоит из пяти основных стадий:
- разработки системы или приобретения готовой системы;
- внедрения системы;
- сопровождения программного обеспечения;
- эксплуатации системы;
- демонтажа системы.
Телемедицина
Телемедицина – это отрасль современной медицины, которая развивалась параллельно совершенствованию знаний о теле и здоровье человека вместе с развитием информационных технологий. Современная медицинская диагностика предполагает получение визуальной информации о здоровье пациента. Поэтому для формирования телемедицины необходимы были информационные средства, позволяющие врачу «видеть» пациента. В настоящее время клинические телемедицинские программы существуют во многих информационно развитых странах мира. Информатика – отрасль науки, изучающая структуру и общие свойства научной информации, а также вопросы, связанные с ее сбором, хранением, поиском, переработкой, преобразованием, распространением и использованием в различных сферах человеческой деятельности. Ее медицинская отрасль, образовавшаяся в результате внедрения информационных технологий в одну из древнейших областей деятельности человека, сегодня становится одним из важнейших направлений интеллектуального прорыва медицины на новые рубежи.
Компьютер в стоматологии.
Сегодня в Казахстане компьютер есть в каждой стоматологической клинике. Наиболее широко распространены на стоматологическом рынке компьютерных программ – системы цифровой (дигитальной) рентгенографии, часто называемые радиовидеографами. Системы позволяют детально изучить различные фрагменты снимка зуба и пародонта, увеличить или уменьшить размеры и контрастность изображений, сохранить всю информацию в базе данных и перенести ее при необходимости на бумагу с помощью принтера. Наиболее известные программы: Gendex, Trophy. Вторая группа программ – системы для работы с дентальными видеокамерами. Они позволяют детально запечатлять состояние групп или определенно взятых зубов «до» и «после» проведенного лечения. К таким программам, распространенным в Казахстане, относятся: Vem Image, Acu Cam, Vista Cam,Telecam DMD.
Электронный документооборот модернизирует обмен информации внутри стоматологической клиники. Различная степень доступа врачей и пациентов, обязательное использование системы шифрования для кодирования диагнозов, результатов обследования, терапевтических, хирургических, ортодонтических и
др. процедур дает возможность надежно защищать любую информацию.
Компьютерная томография
Метод изучения состояния организма человека, при котором производится последовательное, очень частое измерение тонких слоев внутренних органов. Эти данные записываются в компьютер, который на их основе конструирует полное объемное изображение. Физические основы измерений разнообразны: рентгеновские, магнитные, ультразвуковые, ядерные и пр.
Совокупность устройств, обеспечивающих измерения, сканирование, и компьютер, создающий полную картину, называются томографом (см. рис.).
Томография является одним из основных примеров внедрения новых информационных технологий в медицине. Создание этого метода без мощных компьютеров было бы невозможным.
Использование компьютеров в медицинских лабораторных исследованиях
Компьютерная флюрография
Программное обеспечение (ПО) для цифровых флюорографических установок,разработанное в НПЦ медицинской радиологии, содержит три основных компоненты: модуль управления комплексом, модуль регистрации и обработки рентгеновских изображений, включающий блок создания формализованного протокола, и модуль хранения информации, содержащий блок передачи информации на расстояние. Подобная структура ПО позволяет с его помощью получать изображение, обрабатывать его, сохранять на различных носителях и распечатывать твердые копии.
Особенностью данного программного продукта является то, что он максимально полно отвечает требованиям решения задачи профилактических исследований легких у населения. Наличие блока программы для заполнения и хранения протокола исследования в виде стандартизованной формы создает возможность автоматизации анализа данных с выдачей диагностических рекомендаций, а также автоматизированного расчета различных статистических показателей, что очень важно с учетом значительного роста числа легочных заболеваний в различных регионах страны. В программном обеспечении предусмотрена возможность передачи снимков и протоколов при использовании современных систем связи (в том числе и INTERNET) с целью консультаций диагностически сложных случаев в специализированных учреждениях. На основании данного опыта удалось сформулировать основные требования к организации и аппаратно-программному обеспечению цифровой флюорографической службы, нашедшие отражение в проекте Методических указаний по организации массовых обследований грудной клетки с помощью цифровой рентгеновской установки, подготовленном при участии специалистов НПЦ медицинской радиологии. Разработанное математическое обеспечение может быть использовано не только при флюорографии, но пригодно и для других пульмонологических приложений.
Нужен ли компьютер в современной химической лаборатории? Вопрос скорее риторический: сейчас без компьютера, наверное, даже философы не пишут свои труды. И все же, для чего нужен компьютер именно химикам?
Да хотя бы для того, чтобы аккуратно изображать формулы. Ведь любой химик в душе художник и получает эстетическое удовольствие от красиво нарисованных химических формул и схем реакций. К сожалению, не у каждого глаз и рука Леонардо да Винчи. Раньше химики при оформлении диссертаций и статей нередко обращались за помощью к профессиональным художникам, теперь же при помощи таких компьютерных программ, как ChemDraw (1 – см. список ), ACD Sketch (2 ) или ChemWind (3), можно самостоятельно нарисовать самые сложные формулы и отредактировать их. Более того, нажимая на кнопку мыши, их легко превратить в пространственные структуры и, вращая в пространстве, выбрать наиболее наглядную проекцию для представления в статье или докладе (4). А насколько зрелищными и полезными бывают компьютерные анимации сложных химических и биохимических процессов (5,6)! Компьютер помогает не только выразить данные, но и понять их: не редко без специальных программ, наглядно изображающих периодически структурированные твердые тела (7,8), бывает очень трудно разобраться в типе и параметрах их кристаллических решеток.
Но компьютер не только помогает получать эстетическое наслаждение от красиво нарисованных структур, формул и схем реакций. Любой химик знает, какое большое значение в его деятельности имеет работа с литературой. Ведь как обидно бывает, когда потратишь на синтез несколько месяцев, а потом выясняется, что все это было уже сделано (иногда – еще в девятнадцатом веке!). Поэтому без работы с литературой, поиска и сравнения различных данных химику не обойтись. Однако загляните в современную химическую библиотеку – тысячи, если не миллионы томов энциклопедий, монографий, учебников и журналов высокомерно смотрят на вас с полок. Так и кажется, будто они в стиле героя Ильфа и Петрова сейчас произнесут насмешливо-скептически: "Ищете? Ну-ну!" Есть от чего пойти кругом голове, ведь обзорный поиск даже в реферативных журналах вроде "Chemical Abstracts" занимает не один день. Вот бы этот поиск автоматизировать! Наверняка эта мысль не раз приходила в голову химику, сидящему возле стопки толстенных томов, покрытых библиотечной пылью.
И вот тут без компьютера никак не обойтись. То, что для человека скучно и долго, для ЭВМ – минутное дело. Недаром рефераты по многим естественным дисциплинам, в том числе по химии, сейчас издаются и в цифровом формате на компьютерных компакт-дисках; в качестве примера можно привести широко известные "Current Contents". Вставил такой диск в компьютер, ввел ключевые слова или фамилии авторов – и через минуту получаешь полный список всех рефератов, в которых они встречаются. Потом можно просмотреть найденные компьютером материалы, отобрать нужную информацию и сохранить выбранные рефераты на дискету или распечатать их. В зависимости от количества отобранных компьютером источников вся процедура занимает от десяти минут до получаса, что гораздо меньше, чем при традиционном поиске информации.
Если у вас есть возможность пользоваться международной компьютерной сетью (Интернетом), то необязательно покупать компакт-диски для поиска необходимых данных: такой сервис бесплатно доступен на многих специализированных химических серверах. Например, осуществить литературный поиск можно на сайте Beilstein Abstracts (9), предварительно бесплатно зарегистрировавшись на химическом сервере ChemWeb (10). Кроме указанной возможности поиска, на этом сервере можно найти и много другой интересной химической информации, например интернет-журнал для химиков Alchemist или базу данных по номенклатуре и свойствам многих веществ (11). Хорошая база данных по физико-химическим свойствам и ИК спектрам органических соединений расположена на сайте Американского института стандартов (12), причем вы можете нарисовать на экране любой фрагмент структуры, а программа сама подберет все находящиеся в базе вещества, в которых он содержится. Не стоит и говорить, насколько это удобно и облегчает поиск, особенно если нужно сделать сравнительную выборку каких-либо свойств по определенному классу соединений. Нельзя не упомянуть и широко известные базы данных по структурам белков (РBD – Protein Data Base) (13), ЯМР-спектрам (14,15,16), структурам органических и координационных соединений (Cambridge Structural Database (17)).
Любой современный аналитический прибор, как правило, подключен к компьютеру, который собирает информацию, в соответствии с определенной программой предварительно обрабатывает данные (например, проводит Фурье-преобразование) и выводит результат на монитор и/или принтер (18). В последних версиях в такие аппаратно-программные комплексы интегрирована и база данных с элементами искусственного интеллекта, которая дает рекомендации о качественном составе анализируемых веществ и их смесей. Иные программы позволяют симулировать спектры (например, ЯМР (2,19), соответствующие определенной химической структуре. Если же ваши аналитические приборы не присоединены к компьютеру – не беда, при желании можно самостоятельно наладить интерфейс (20).
Ну и, конечно, нельзя обойти молчанием применение компьютеров для квантовохимических расчетов электронной структуры молекул (21,22) и обоснования механизмов различных реакций (поиск седловых точек) (23). Сейчас в составе чуть ли не каждого большого научного коллектива есть свой "компьютерно-химический шаман", колдующий над такими программами, как GAMESS (24) или GAUSSIAN (25), и обосновывающий при помощи квантовохимических расчетов то, что нужно обосновать. Самое интересное происходит, когда результаты эксперимента противоречат предварительным расчетам. Тогда "шаманы", не моргнув глазом, меняют какие-нибудь параметры в исходном файле или берут за основу другой базис и через несколько дней обосновывают диаметрально противоположное!
А если серьезно, то производительность компьютеров растет на глазах, математический аппарат и расчетные методы постепенно совершенствуются, а как следствие, увеличиваются и предсказательные возможности компьютерной квантовой химии. И наверно, недалек тот час, когда основное время химики будут проводить не у лабораторных столов, а за компьютерами, разрабатывая и обсчитывая наиболее вероятные схемы реакций или свойства полученных соединений с использованием так называемых QSAR-программ (от "quantative structure - activity relationships"; программы, которые позволяют по структуре предсказывать свойства соединений) (26,27). Но как бы ни сложились взаимоотношения химии и компьютеров, хочется надеяться, что такие слова, как "искусство эксперимента" и "интуиция", никогда не исчезнут из словаря химика.
Современная измерительная аппаратура давно срослась с цифровыми и процессорными средствами управления и обработки информации. Стрелочные указатели уже становятся нонсенсом даже в дешевых бытовых приборах. Аналитическое оборудование все чаще подключается к обычным ПК через специальные платы-адаптеры. Таким образом, используются интерфейсы и возможности программ приложений, которые можно модернизировать и наращивать без замены основных измерительных блоков, плюс вычислительная мощь настольного компьютера.
Кроме того, и расширение возможностей обычного компьютера возможно за счет разнообразных программно-аппаратных средств, - специальных плат расширения, содержащих измерительные АЦП (аналого-цифровой преобразователь) и ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). И компьютер очень легко превращается в аналитический прибор, к примеру, - спектроанализатор, осциллограф, частотомер: , как и во многое другое. Подобные средства для модернизации компьютеров выпускаются многими фирмами. Однако цена и узконаправленная специфика не делают это оборудование распространенным в наших условиях.
Но зачем далеко ходить? Оказывается, простой ПК в своей конструкции уже содержит средства, которые с некоторыми ограничениями способны превратить его в тот же осциллограф, спектроанализатор, частотомер или генератор импульсов. Согласитесь, уже немало. К тому же делаются все эти превращения только с помощью специальных программ, которые к тому же совершенно бесплатны и каждый желающий может их скачать в Интернете.
Вы, наверное, зададитесь логичным вопросом - как же в измерениях можно обойтись без АЦП и ЦАП? Никак нельзя. Но ведь и то и другое присутствует почти в каждом компьютере, правда, называется по другому - звуковая карта. А чем не АЦП/ЦАП, скажите, пожалуйста? Это уже давно поняли те, кто написал для нее массу программ, не имеющих никакого отношения к воспроизведению музыки. Ведь обычная звуковая плата ПК способна воспринимать и преобразовывать сигнал сложной формы в пределах звуковой частоты и амплитудой до 2В в цифровую форму со входа LINE-IN или же с микрофона. Возможно и обратное преобразование, - на выход LINE-OUT (Speakers). Таким образом, вы можете работать с любым сигналом до 20 кГц, а то и выше, в зависимости от звуковой платы. Максимальный предел уровня входного напряжения 0,5-2 В тоже не составляет проблемы, - примитивный делитель напряжения на резисторах собирается и калибруется за 15 минут. Вот на таких-то нехитрых принципах и строятся программное обеспечение: осциллографы, осциллоскопы, спектроанализаторы, частотомеры и, наконец, генераторы импульсов всевозможной формы. Такие программы эмулируют на экране компьютера работу привычных для нас приборов, естественно со своей спецификой и в пределах частотного диапазона вашей звуковой платы.
Как это работает? Для пользователя все выглядит очень просто. Запускаем программу, в большинстве случаев такое ПО не нужно даже инсталлировать. На экране монитора появляется изображение осциллографа: с характерным для этих приборов экраном с координатной сеткой, тут же и панель управления с кнопками, движками и регуляторами, тоже часто копирующими вид и форму таковых с настоящих - аппаратных осциллографов. Кроме того, в программных осциллографах могут присутствовать дополнительные возможности, как, например, возможность сохранения исследуемого спектра в памяти, плавное и автоматическое масштабирование изображения сигнала и т.д. Но, конечно же, есть и свои недостатки.
Как подключиться к звуковой карте? Здесь нет ничего сложного - к гнезду LINE-IN, с помощью соответствующего штекера. Типичная звуковая плата имеет на панельке всего три гнезда: LINE-IN, MIC, LINE-OUT (Speakers), соответственно линейный вход, микрофон, выход для колонок или наушников. Конструкция всех гнезд одинакова, соответственно и штекеры для всех идут одни и те же. Программа осциллограф будет работать и отображать спектр и в том случае если снимается звуковой сигнал с помощью микрофона, подключенного к своему входу. Более того, большинство программных осциллографов, спектроанализаторов и частотомеров нормально функционируют, если в это же время на выход звуковой платы LINE-OUT выводится какой-то другой сигнал с помощью другой программы, пусть даже музыка. Таким образом, на одном и том же компьютере можно задавать сигнал, скажем с помощью программы генератора, и тут же его контролировать осциллографом или анализатором спектра.
При подключении сигнала к звуковой плате следует соблюдать некоторые предосторожности, не допуская превышения амплитуды выше 2 В, что чревато последствиями, такими как выходом устройства из строя. Хотя для корректных измерений уровень сигнала должен быть гораздо ниже от максимально допустимого значения, что так же определяется типом звуковой карты. Например, при использовании популярной недорогой платы на чипе Yamaha 724 нормально воспринимается сигнал с амплитудой не выше 0,5 В, при превышении этого значения пики сигнала на осциллографе ПК выглядят обрезанными (рис.1). Поэтому для согласования подаваемого сигнала со входом звуковой карты потребуется собрать простой делитель напряжения (рис.2).
Резисторы подбираются так, чтобы сопротивление R3 было ниже входного сопротивление вашей звуковой карты, оно может составлять значение порядка 20 кОм. Подстроечным резистором напряжение на входе выставляется на нужном уровне, стабилитроны подбираются на напряжения менее 2 В, скажем КС119А - 1,9 В. В случае превышения напряжения сигнала на входе звуковой карты (на резисторе R3) выше нормы, сработает защита - начнется пробой стабилитронов и напряжение не поднимется выше 1,9 В. Можно использовать и другие типы стабилитронов на напряжение 1-1.8 В, но ставить их следует обязательно, иначе вы рискуете своим звуковым входом. Разводка штекера для звуковой платы показана на (рис.3).
Так как звуковая карта не является полноценным АЦП, то измерять подаваемую на него амплитуду входного сигнала это устройство на аппаратном уровне не в состоянии. Тем более что сигнал сначала проходит через делитель напряжения на резисторах, к тому же еще нужно учитывать внутреннее сопротивление звуковой платы, которое достаточно низко, как для полноценного вольтметра. Однако шкалы некоторых программ-осциллографов имеют типичную градуировку , а так же средства для калибровки уровня сигнала, чтобы хоть как-то подстроить шкалу на панели под действительное значение напряжения. Естественно, так как разумный уровень входного сигнала составляет где-то 0,5 В, калибровка программы возможна только в связке с калибровкой внешнего делителя напряжения с помощью построечного резистора. Таким образом, если мы знаем амплитуду подаваемого на вход сигнала, то используя регулировки с помощью стандартного микшера Windows, внутренних настроек программы-осциллографа и настройки делителя напряжения, шкалу можно откалибровать так чтобы она соответствовала действительным значениям амплитуды сигнала в дальнейшем, хотя здесь вряд ли стоит надеяться на высокую точность.
Прежде чем начать работу с линейным входом звуковой карты, проверьте, включен ли в микшере Windows этот канал (Регулятор громкости\Параметры\Свойства\Запись\Line\Ok\Recording Control). В этой статье нами будет рассмотрено несколько программ: осциллографы, спектроанализаторы, частотомер и генераторы колебаний всевозможной формы. Это ПО работает под управлением ОС Windows95/98 и для них подойдут компьютеры с довольно-таки посредственными, на сегодняшний день, параметрами.
Одним из главных направлений внедрения ИТ в деятельность системы здравоохранения должна стать не автоматизация административной деятельности министерства, а информационная поддержка врача и повышение качества медицинского обслуживания. От того, насколько быстро и правильно поставлен диагноз, зависит жизнь и здоровье каждого пациента.
Правильно и своевременно поставленный диагноз во многом определяет успех дальнейшего лечения пациента. Более того, зачастую он позволяет избежать излишних денежных расходов, затраченных на необоснованное пребывание пациента в стационаре. Современные лабораторные информационные системы (ЛИС) призваны автоматизировать работу медицинской лаборатории на всех этапах: от сбора и обработки информации до процессов управления и коммуникации. Считается, что лабораторные информационные системы имеет смысл внедрять в лаборатории при загрузке от 250 биоматериалов в день, однако их внедрение в лаборатории с меньшим потоком материалов также может дать ощутимый эффект.
Принцип выбора системы в соответствии с задачами лаборатории
Источник: Intermedica, Inc
Лабораторные информационные системы — необходимость или роскошь?
Итак, зачем нужны лабораторные информационные системы? Что они дают лаборатории и медицинскому учреждению в целом?
Прежде всего, они способствуют выполнению главной задачи любого медицинского работника — повышению качества медицинского обслуживания. Это происходит за счет минимизации количества ошибок при выполнении лабораторных исследований (в основном связанных с идентификацией пациента), а также уменьшения количества случаев потери информации и последующих повторных исследований. Использование информационных систем позволяет обеспечить уникальную идентификацию каждого образца, что исключает возникновение путаницы и в образцах, и в протоколах исследований.
Для идентификации пациентов и образцов используется технология Биоматериал и лист направления на исследование маркируются этикетками с одинаковым что однозначно связывает бумажную форму (направление) и контейнер с материалом. Чтение специальными считывателями на рабочем месте и в автоматическом анализаторе исключает возможность ошибки.
Системы считывания формализованных бланков направлений дают возможность автоматически вводить данные о пациенте, его биоматериале и заказе на исследование в лабораторные информационные системы. Затем задание на исследование из системы пересылается непосредственно в анализатор, а впоследствии результаты автоматически поступают из анализаторов в лабораторную информационную систему, что исключает возможность ошибок, связанных с работой оператора при выписке документов вручную.
Лабораторные информационные системы позволяют автоматизировать процесс получения заказов, выдачи результатов и отчетов. Они способны принимать заказы и отправлять результаты в электронном виде в другие лаборатории. Тем самым, вероятность ошибки и потери данных практически сводится к нулю, и появляется возможность создавать распределенные лабораторные информационные системы, например, ЛИС централизованной лабораторной службы округа, города, региона или ведомства.
Объекты управления в лабораторных информационных системах
Еще одной особенностью лабораторных информационных систем является возможность их взаимодействия с электронными историями болезни путем двустороннего обмена данными (система получает от электронной истории болезни заказы на исследования и возвращает обратно результаты), при этом исключается ручная работа человека и уменьшается вероятность ошибки. Интеграция лабораторных информационных систем с системами страхования и системами медицинских учреждений позволяет значительно уменьшить вероятность ошибок при регистрации пациентов в системе и формировании отчетов об оказанных услугах.
Благодаря использованию лабораторных информационных систем уменьшается время выполнения исследований за счет упразднения ручных операций с документами, что обуславливает оперативное поступление результатов лабораторного обследования к лечащему врачу и позволяет быстрее начинать лечение пациента.
Биохимический
Неоспоримым достоинством лабораторных информационных систем является и то, что они способствуют стандартизации медицинских документов, в первую очередь — печатных форм с результатами исследований, что облегчает восприятие и интерпретацию данных и устраняет ошибки прочтения рукописных документов. К тому же, единый формат документации создаёт возможность долговременного хранения проведенных исследований, что впоследствии позволит оперативно находить результаты пациента за любой прошедший период и наблюдать их динамику.
На пути к единым стандартам
На качество медицинского обслуживания существенно влияет и тот факт, что лабораторные информационные системы обеспечивают поддержку стандартов организации работы лаборатории и технологии рабочих процессов. Это происходит путем соблюдения требований ряда стандартов, что в свою очередь качественно меняет результативность работы.
Например, соблюдение стандартов GLP, ISO 17025 реализуется за счет уникальности идентификации пациентов и материалов, которая исключает вероятность выдачи пациенту не относящихся к нему результатов исследования. При этом реализуется возможность соблюдения конфиденциальности и проведения анонимных исследований, а также обеспечения более надёжной защиты медицинских данных по сравнению с хранением данных в виде бумажных журналов. Программы лабораторных информационных систем обеспечивают доступ только определенному кругу пользователей из числа сотрудников лаборатории, в то время как бумажный журнал доступен практически всем.
Поддержка таких международных стандартов и форматов передачи и сохранения информации, как HL7, LOINC, ASTM, XML обеспечивает совместимость и однозначную интерпретируемость медицинской информации в любой информационной системе, поддерживающей аналогичные стандарты.
Например, использование стандарта HL7, устанавливающего правила обмена данными между медицинскими информационными системами, делает возможным передачу данных из лабораторной системы в любую другую, поддерживающую стандарт HL7. Использование стандарта LOINC, содержащего коды, наименования и описание результатов лабораторных исследований, полученных различными методами, позволяет врачам различных учреждений однозначно интерпретировать результаты лабораторного обследования пациента, обеспечивая тем самым преемственность лечения. Поддержка стандарта передачи данных ASTM и обмен данными в формате XML создают легкость подключения к системе новых анализаторов и возможность интеграции с другими информационными системами. Наконец, хранение данных в структурированном формализованном виде позволяет проводить аналитическую обработку информации.
Процессы стандартизации данных лабораторных информационных систем открывают широкие возможности по протоколированию, анализу и управлению рабочими процессами. Они позволяют отследить судьбу любого биоматериала в лаборатории, что в случае необходимости может быть использовано при рассмотрении спорных вопросов и анализе эффективности работы.
Немаловажным фактором в определении достоинств лабораторных информационных систем является автоматизация процесса контроля качества лабораторных исследований, позволяющая эффективно управлять достоверностью получаемых результатов.
Работа на результат
Внедрение любой системы должно приносить ощутимые результаты, финансовая оценка которых необходима еще на стадии оценки выбора той или иной модели информатизации. В случае лабораторных информационных систем экономический эффект лежит в области снижения затрат медицинского учреждения на проведение лабораторных исследований и обеспечивается следующими направлениями оптимизации расходов:
-
Снижение процента потери информации. Наличие единой базы данных пациентов и результатов их исследований позволяет в любой момент выдать копию результатов исследования без проведения повторного анализа и лишнего расхода реагентов.
А надежна ли защита?
Все сведения, поступающие в лаборатории, имеют самое прямое отношение к персональным данным. Вручную обеспечить эффективный комплекс необходимых мер защиты информации весьма затруднительно, если такое вообще возможно. Лабораторные информационные системы создаются с учетом всех требований безопасности и конфиденциальности, которые предъявляются к разработчикам аналогичных программных продуктов.
Прежде всего, лабораторные информационные системы позволяют обеспечить доступ к данным лаборатории строго определенному кругу лиц. Доступ к данным может ограничиваться физически — путем использования выделенной компьютерной сети, в которую имеют доступ только определенные пользователи, и логически. Логическое разграничение доступа может осуществляться различными способами, начиная с самого простого — установки системы паролей, и заканчивая средствами индивидуальной идентификации, таких как аппаратные ключи защиты и системы контроля биометрических показателей. Логическая система разграничения доступа позволяет обеспечить несколько уровней доступа к данным и функциям системы в зависимости от уровня доступа пользователя, что также направлено на обеспечение конфиденциальности и сохранности данных.
Лабораторные информационные системы предоставляют возможность анонимного обследования пациента, используя только уникальный идентификатор с карточки пациента и не фиксируя паспортных данных. Заметим, что, для соблюдения объективности и конфиденциальности, исследования образцов пациентов полагается проводить в «слепых» условиях, то есть, без паспортных данных. Однако такая практика не приживается в лабораториях России. Возможность четкого протоколирования рабочего процесса системы (фиксация времени поступления материала, времени его регистрации, времени поступления результатов, их утверждения и времени выдачи отчета об исследовании) является основой безопасности самой лаборатории. Протоколы работы системы могут быть использованы для защиты лаборатории и ее персонала в случае возникновения юридических конфликтов.
Архивирование и сохранение информации также являются элементами безопасности системы, которая обеспечивает многоуровневое резервное копирование данных. Это позволяет восстановить работоспособность системы в случае различных сбоев, причем во многих случаях восстановление данных осуществляется автоматически. Полезной является возможность сохранения базы данных на внешних носителях (CD, магнитооптических дисках), обеспечивающая сохранность результатов в безопасном месте в течение длительного срока.
Использование систем кодирования информации исключает возможность прочтения данных случайными людьми, даже в том случае, если их удалось скопировать. Эта функция незаменима при передаче данных по открытым каналам.
Повышение качества оказания услуг обычно влечет за собой повышение престижа медицинского учреждения. Многие предпочтут иметь дело с партнером, который работает быстро и качественно, предлагает удобные формы взаимодействия в вопросе получения заказов и выдачи результатов, а также предоставляет документацию в стандартизированном виде. Поэтому повышение престижа лаборатории и медучреждения в целом приводит к повышению спроса на оказываемые услуги.
Читайте также: