Принципы построения систем автоматизации исследований

Биологические объекты характеризуются сложной многоуровневой организацией со следующими признаками:

- многофакторностью воздействий и откликов системы;

- большой размеренностью первичных данных, регистрируемых в ходе эксперимента, доступ к которым должен быть быстрым и простым, с возможностью использования полученной информации для последующих расчетов;

- сложностью алгоритмов планирования, проведения и обработки научного эксперимента;

- необходимостью проведения имитационных экспериментов;

- потребность в манипуляторах, транспортных работах, как для улучшения работы экспериментатора, так и для соблюдения регламентов и стерильности процесса.

Сложность изучения этих объектов приводит к необходимости использования ЭВМ для расчетов в режиме имитации объекта и введения ее в контур уравнения биологическим или технологическим процессом.

Применение вычислительной техники приводит к более эффективной обработке получаемой информации, оценке ее надежности в ходе эксперимента и организации исследования с таким расчетом, чтобы максимально увеличить информативность и ценность получаемых данных.

В последние годы в развитии вычислительной техники и оборудовании вычислительных центров научно-исследовательских институтов страны произошли существенные изменения. Большинство вычислительных центров оснащено современными универсальными ЭВМ.

По мере расширения сферы использования ЭВМ создавалось соответствующее математическое обеспечение, в котором можно выделить три основных элемента:

- системы программирования, включающие языки программирования, трансляторы с них и вспомогательные средства, упрощающие отладку и модификацию программ;

- пакеты прикладных программ, предоставляющие пользователю готовые средства решения задач из какой-нибудь определенной области знаний;

- операционные системы, программы которых управляют выполнением вычислительного процесса и обеспечивают эффективность использования аппаратуры ЭВМ.

Типовое математическое обеспечение миникомпьютера включает несколько операционных систем, системы программирования на языках Ассемблер, Бейсик (Basic), Фортран (Fortran), Паскаль (Pascal), некоторых специальных языках, приспособленных для управления процессами в режиме реального времени. Развитые библиотеки и пакеты программ для мини-ЭВМ содержат сотни прикладных программ разного назначения.

Функциональные возможности микро-ЭВМ, имеющих меньшие вычислительные ресурсы, позволяют строить системы управления, сбора и обработки данных более простые, чем на основе мини-ЭВМ. Микро-ЭВМ используются в основном как вычислительный (управляющий) блок, встроенный в систему управления или регистрации.

Под системой автоматизации исследований подразумевается программно-аппаратный комплекс на базе средств измерительной и вычислительной техники, предназначенный для проведения комплексных научных исследований на основе получения и использования моделей исследуемых процессов, а также натурных экспериментов.

Метод общения исследователя с ЭВМ осуществляется в диалоговом режиме (интерактивное взаимодействие), который позволяет экспериментатору быстро оценивать возникающие ситуации и принимать оперативные решения.

Комплексная система автоматизации научных исследований (АСНИ) позволяет:

¨ обеспечить высокий уровень научно-технического прогресса;

¨ повысить эффективность и качество научных исследований на основе получения с помощью ЭВМ более полных моделей исследуемых объектов, явлений и процессов, а также применения этих моделей для прогнозирования и управления;

¨ увеличить эффективность разработок объектов исследования и уменьшить затраты на их создание;

¨ получить качественно новые результаты;

¨ сократить сроки и уменьшить трудоемкость научных исследований.

Принцип работы и состав ЭВМ