Сервисное направление

В сервисном направлении можно выделить применение компьютеров в виде: а) интерфейсных устройств; б) устройст­ва для моделирования; в) презентационного устройства.

В обычный комплекс поставки большинства компьютеров не входят какие-либо блоки для регистрации сигналов в лабо­раторных условиях. Значит, для того, чтобы с помощью компь­ютера можно было записывать или производить какие-то опе­рации с теми электрическими сигналами, которые интересуют исследователя, необходимо подключить к разъему расширения лабораторный интерфейс. Такой интерфейс состоит из: 1) ана­лого-цифрового преобразователя (АЦП), позволяющего преоб­разовывать постоянно изменяющийся по напряжению электрический сигнал (аналоговый сигнал) в двоичный код; 2) про­граммируемого таймера, с помощью которого оцениваются интервалы между двумя оцифрованными точками; 3) цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), который дает возмож­ность генерировать аналоговый электрический сигнал, запро­граммированный в компьютере; 4) цифровых входов и выхо­дов, позволяющих компьютеру получать информацию о состо­янии используемых в опыте устройств и управлять ими. Кро­ме того, необходимо иметь программы анализа. Хотя какие-то конкретные детали решения научных задач в разных исследо­ваниях могут быть неодинаковыми, все программы содержат следующие " общие" блоки: 1) оцифровка аналоговых сигна­лов; 2) вывод на экран и анализ оцифрованных сигналов; 3) улучшение качества сигналов, хранящихся в памяти (напри­мер, усреднение); 4) количественные измерения (например, максимальной амплитуды сигнала).

Широкое применение компьютеров в биологии, и особен­но в физиологии, на Западе нашло отражение в имитацион­ном моделировании различных процессов. Моделировались, например, биомеханика дыхания, кислотно-щелочное равно­весие, потенциал действия, гемодинамика. С разработкой имитационных моделей появляется возможность экспери­ментально изучать такие процессы, которые не описываются простыми линейными уравнениями, а потому не могут иссле­доваться обычными аналитическими методами. Математиче­ское моделирование может сыграть ключевую роль в том, что­бы физиология, используя достижения молекулярной биоло­гии, нейронауки и биофизики, приобрела более синтетиче­ский характер. Следующим этапом при моделировании будет использование экспертных систем, нечеткой логики, нейрон­ных сетей и других элементов искусственного интеллекта.

В искусственном интеллекте (ИИ) фундаментальным яв­ляется использование компьютеров для познания механиз­мов мышления человека. Решив эту главную задачу, мы по­лучим возможность справиться с гораздо более важными и сложными прикладными задачами, которые неразрешимы существующими методами.

В своей книге " Науки об искусственном", опубликован­ной более четверти века назад (русский перевод вышел в свет в 1972 г.), Г. Саймон, по-видимому впервые, проводит разли­чие между естественными науками, занимающимися изуче­нием (анализом) и описанием природных (естественных) яв­лений и объектов, и науками об искусственном, рассматрива­ющими проблемы создания (синтеза) новых искусственных объектов, обладающих желаемыми свойствами (в данном слу­чае эти свойства связаны с имитацией поведения или выпол­нения функций соответствующего естественного объекта).

Предлагается рассматривать следующие разделы общей науки об открытых, неоднородных, развивающихся искусст­венных системах.

1. Общая теория проектирования и производства искус­ственных систем (восходящее и нисходящее проектирова­ние, моделирование и проектирование процессов деятельно­сти искусственных систем, виртуальная реальность в разра­ботке искусственных систем и прочее).

2. Общая теория организации и управления искусствен­ными системами (системогенез, организация, самоорганиза­ция, регуляция, саморегуляция, оптимизация, адаптация, обучение, самообучение, логическое управление, ситуацион­ное управление и прочее).

3. Общая теория развития (эволюции) искусственных си­стем (самовоспроизведение, морфогенез, разнообразие, эво­люция, выживание, отбор, наследственность, скрещивание, мутации и прочее).

Все эти темы объединяет то, что они предлагают различ­ные варианты построения высокоинтегрированных систем.

Наиболее широко и часто применяемой функцией компь­ютеров является подготовка и оформление отчетов научных работ. Общепринятым стандартом в научной среде стало ис­пользование пакета Microsoft Office. Кроме текстового редак­тора Word и электронной таблицы Exel в пакете имеется про­грамма подготовки презентаций с применением компьютера - PowerPoint, а также программа для подготовки цветных ил­люстраций с распечаткой их на прозрачной пленке - Work.

Вопросы для самоконтроля:

1. Определите направления использования компьютер­ной техники в научных исследованиях.

2. В связи с чем потребовалась разработка специального языка для представления Internet-документов?

3. Чем определяется выбор пакетов прикладных про­грамм при обработке экспериментальных данных?

4. В чем состоит различие в исследованиях естественных и искусственных объектов и явлений?