Вид сигнала

Основные понятия медицинской информатики. Компютерные сети. Телемедицина.

Современное общество является информационным обществом. Понятие «обработка информации» появилась относительно недавно но обрабатывать информацию люди начали еще в древние времена: сначала из поколения в поколение информация передавалась в устной форме, затем информацию стали фиксировать в виде графических образов окружающего мира. Так первые наскальные росписи появились десятки тысячелетий назад. Поиск других способов представления информации привел к появлению письменности. Изобретение печатного станка был следующим шагом, благодаря которому появилась книга и возможность тиражирования профессиональных знаний. Появление электронно-вычислительных машин (ЭВМ) создало новые условия для хранения, передачи и обработки информации. Компьютер стал носителем информации и средством доставки ее пользователю.

В настоящее время информатизация является государственной политикой, а информатизация здравоохранения является составной частью государственной политики информатизации в целом и направлена ​​на эффективное решение неотложных и перспективных задач развития здравоохранения населения Украины. Основным содержанием этой политики являются меры, стратегия и тактика, направленные на ликвидацию отставания здравоохранения в области информатизации от ведущих мировых государств и ускорение вхождения в информационное пространство международного сообщества с целью поднятия на современный уровень систем практической медицины, медицинского образования и науки.

Информатизация медицины и здравоохранения должна способствовать сохранению здоровья населения и повышению уровня и эффективности оказания медицинской помощи. Основной задачей государственной политики в области информатизации здравоохранения является развитие отраслевого информационной среды, создание условий экономически оправданного использования современных информационных технологий для информационной, системно-аналитической и экспертной поддержки принятия решений во всех сферах деятельности здравоохранения на основании государственной поддержки через систему льгот, кредитов и поощрений, информатизации общества.

Надо отметить, что информатизация является глобальной проблемой современности, потому что именно с нее начинается развитие общества. Кроме того, информационное взаимодействие разных групп человечества – важнейшая форма социального взаимодействия. Именно от этого зависит общественный прогресс. Информационный фактор в последние годы привел к революционным изменениям во всем мире. Например, создание единой информационной системы Internet, которая работает практически в режиме реального времени. Можно без преувеличения сказать, что современное общество является информационным обществом, а информация в наше время стала основным ресурсом человечества.

Информация и ее определение

Понятие информации является одним из фундаментальных в современной науке. Это понятие происходит от латинского слова «informatio», что означает изложение, разъяснение какого-либо факта, события, явления. Информацию наряду с веществом и энергией рассматривают как важнейшую составляющую мира, в котором мы живем.

В обычном понимании с термином «информация» ассоциируются некоторые сведения, данные, знания и т.п.

Видные ученые в области информации и теории управления дают сами разнообразные определения. Норберт Винер, основатель кибернетики, определяет информацию как содержание сообщения, получаемой системой (организмом, машиной) от внешнего мира (он рассматривал вопрос приспособления таких систем к условиям внешнего мира). Философ и лингвист Бриллюэн, развивая научную концепцию Н.Винера, определяет информацию как меру уменьшения энтропии (где энтропия есть мера неопределенности), информация является некоторым средством внесения определенности, упорядоченности, организации. Клод Шеннон, основатель современной теории информации, трактует информацию как особым образом закодированные сигналы (переданы по каналам связи). Создатель первых «умных» кибернетических машин Уильям Росс Эшби определяет информацию как средство ограничения разнообразия. Французский исследователь в области кибернетики, искусствоведения и проблем массовых коммуникаций Абраам Моль определяет информацию как меру оригинальности или степень сложности (поскольку такое определение удобно для анализа произведений искусства).

В этих определениях нет противоречия. Все они относятся к разным сторонам многогранного понятия информации.

Существует два подхода к определению природы информации – атрибутивный и функциональный. Сторонники первого рассматривают информацию как объективное свойство всех материальных объектов (информация – атрибут материи). Сторонники второго утверждают, что информация является условием и результатом направленной активности, поэтому она возникает только на социально-сознательном уровне. Не вызывает сомнения, что информация, которой обмениваются члены общества, непременно связана с отражением реальности. Еще Н.Винер понимал под информацией обозначение содержания, который получают из внешнего мира в процессе приспособления к нему человека. При этом следует подчеркнуть разницу в отношении к поиску и обработки информации человеком и компьютером. Компьютер, конечно, быстрее обрабатывает информацию, чем человек, но это касается только замкнутой системы. С внешним миром человек работает гораздо эффективнее.

Таким образом,:

–       Информация участвует в процессе передачи знаний, сигнала или сообщения;

–       Информацией могут быть текущие данные о величинах в некоторых сферах деятельности, систематизированные сведения по основным причинных связей, содержащихся в знании как понятии более общего класса, по которому информация является подчиненной;

–       Информация – это знания (данные), переданные любым лицом другой или приобретенные путем собственного исследования или изучения;

–       Информацией являются знания о какой-то личность, событие, случай или что-то подобное.

Если систематизировать различные подходы к определению информации, то можно отметить три наиболее распространенные:

–       Информация (концепция К.Шеннона) – мера неопределенности (энтропия) события. Количество информации в том или ином случае зависит от вероятности его получения: чем более вероятным является сообщение, тем меньше информации содержится в нем.

–       Информация это свойство (атрибут) материи. Информацию содержат любые сообщения, которые могут быть восприняты человеком или приборами.

–       Информация это та часть знания, которая используется для ориентирования, для активного действия, для управления и самоуправления. Другими словами, информация – это действующая, полезная, «работающая» часть знаний.

Информация является продуктом и средством функционирования и развития материальных систем. Она характерна:

–       биологическим системам, где она выступает в форме биологической / генетической информации, материальным носителем которой является ДНК и РНК, а материальной единицей – ген. Содержанием генетической информации является передача из поколения в поколение информации об обмене веществ, структуры живой клетки и т.д.;

–       социальным системам, где она выступает в различных формах социальной информации, материальным носителем которой являются научные знания, а материальной единицей – содержание понятия. Содержанием социальной информации является передача из поколения в поколение исторического опыта общества, механизмов социальной коммуникации и т.п..

–       техническим системам, форма информации в которых различная: электромагнитное излучение, информация на магнитных носителях – символьная, графическая, звуковая и т.д.. Материальной единицей измерения технической информации является бит.

Информацию можно различать:

– по отраслям знаний – научная, техническая, экономическая, биологическая, медицинская информация и т.п.;

– по виду восприятия – зрительная, слуховая, вкусовая информация и т.п.;

– по структурно-метрическими свойствами – параметрическая, топологическая, абстрактная информация.

Человеку свойственно субъективное восприятие информации через некоторый набор ее свойств. Все виды информации имеют общие свойства и закономерности. К свойствам информации можно отнести следующие:

– информация имеет ценность, которая определяется ее актуальностью;

– информация может быть объективной или субъективной;

– информация нематериальна, но не может существовать без материального носителя (физическая среда, в которой распространяется или фиксируется информация, называется носителем информации),

–информация неадитивнои (от англ. to add – добавлять), то есть отдельные сообщения невозможно алгебраически добавлять, от этого искажается смысл информации;

–информация некоммутативную, есть отдельные сообщения невозможно переставлять местами, от этого искажается смысл информации;

Кроме общих свойств, каждый из видов информации имеет свои характерные особенности. Например, такими особенностями для медико-биологической информации является непрерывное создание, обновление и передача от поколения к поколению наследственных признаков (наследственная информация). Важно также то, что хранение и передачи информации в живых организмах осуществляется на молекулярном уровне.

С передачей, хранением и обработкой информации связаны действия любого автоматического устройства, поведение живого существа и сама жизнь. Накопление большого количества информации в определенной области человеческой деятельности приводит к серьезным проблемам по ее восприятия и переработки. Так, развитие медицинской науки, внедрение в практику новейших методик диагностики и лечения, применения современных электронных средств ведет к значительному росту медико-биологической информации. При этом возможности медицинского персонала по своевременной быстрой и эффективной обработки этой информации, интерпретации полученных результатов остаются на достаточно ограниченном уровне. Часто врач теряется в этом потоке информации, он не может быстро получить данные, необходимые в данный момент, а это негативно влияет на качество оказания медицинской помощи.

Противоречия между скромными возможностями человека и растущим потоком информации можно решить с помощью компьютеров. Их применение облегчает процесс сбора информации о больном и болезни, позволяет широко применять медицинские компьютеризированные системы, анализировать полученную информацию и, наконец, определяет прогресс в развитии медицины и здравоохранения.

Передача информации. Схема передачи информации. Отправитель канал, и получатель

Все ситуации коммуникации предполагают наличие отправителя информации, получателя ее и канала передачи. Между некоторым отправителем S и получателем R всегда есть канал передачи T, через который проходит сообщение .

Сообщения могут быть переданы по разному (разным способом, разным алфавитом). Чтобы информацию более экономно и точно передать по каналам связи, ее надо соответствующим образом закодировать. Сообщение, закодировали определенным образом, принимает вид сигналов – носителей информации, проходящих по каналу. При переходе к приемнику, сигналы должны принять снова общепринятый вид. С этой целью сигналы проходят мимо устройство декодирования, принимая форму, удобную для абонента.

– В жизни мы, как правило, оцениваем полученные сведения с содержательной стороны: новые сведения воспринимаем не как определенное количество информации, а как новое содержание.

– В технике связи каждому сообщению, передаваемого ставится в соответствие комбинация сигналов, которая называется кодом, а сама операция перевода сообщение последовательность различных сигналов является кодированием сообщения. Обратная процесс превращения комбинации сигналов в сообщение называется декодированием.

Обычная человеческая речь, азбука Морзе, нотная грамота, рисунки являются примером систем кодирования данных. Своя система существует и в вычислительной технике. Она основана на использовании двоичной системы счисления, когда для представления информации используются две цифры: 0 и 1. Эти называются двоичными цифрами или битами. Такое представление является достаточно удобным: во-первых, одним битом можно закодировать одно из двух понятий: да (1) или нет (0), во-вторых, один бит легко представить в виде сигналов различной физической природы: намагниченных (1) – не намагниченных (0) является ток (1) – нет тока (0), высокий уровень напряжения (1) – низкий уровень напряжения (0).

Чаще всего, люди, которые посылают или получают сообщения заинтересованы непосредственно в сообщении, а не в носителе сообщение или маршруте, преодолеет сообщение, чтобы достичь получателя. Например, для телефонного разговора врача с пациентом не имеет никакого значения передается сигнал, несущий сообщение, через спутник или кабель. Сделаем эскиз общей ситуации отправителя, получателя и канала передачи. Такая ситуация уместна для коммуникаций между больным и врачом, с целью обмена важными данными, медицинскими изображениями или биологическими сигналами. Кроме того, имея дело со сбором данных и их передачей, нужно отметить, что все данные в здравоохранении имеют источник или отправителя (обычно больной) и получателя (обычно врач). Без передачи данных не смогут достигнуть получателя не могут быть интерпретированными.

Среда, в которой происходит распространение сигнала, несущего информацию, называется каналом связи ¢ связи (передачи). Наиболее типичные и хорошо известны каналы связи представлены в таблице 1.

Таблица 1. Типы сигналов и каналов связи ¢ связи.

Отправитель передает сигнал s; при передаче он проходит через канал передачи, в результате чего происходит наложение на сигнал s шума n, таким образом, что на узле получателя должны смесь m = s + n.

Если мы обобщим разные ситуации, в которые вовлечены отправитель S, канал T и получатель R, мы можем различить пять различных конфигураций S, R и T.

1. S ® R (Односторонняя коммуникация)

Это ситуация односторонней передачи, в которой известны и отправитель, и получатель и в которой получатель заинтересован в сообщении непосредственно. Канал передачи не принимаются во внимание. Примером вышеуказанной передачи является выслушивание сердца (S – это сердце; s – это выразительный звук, который генерируется сокращением клапанов сердца и сердечных шумов;мог бы быть дыханием пациента (или врача) или шумом в комнате, R – это стетоскоп и уши, и T – это воздух между сердцем и преобразователем).

2. S « R (двунаправленная коммуникация)

Это конфигурация двунаправленной коммуникации. Здесь, опять же, известны отправитель и получатель, но только получатель заинтересован в сообщении передается отправителем. Примером является разговор между больным и врачом, по истории болезни (S – это больной, отвечает на вопрос врача; s – это сам рассказ;- это шум от лишних или неправильно понятых слов, R – это врач, который не только слушает, так и задает вопрос, и T – это канал между голосом и ушами как больного, так и врача.

3. S = R (отправитель – это получатель)

В этой ситуации, отправитель и получатель – это одно устройство. В типичных ситуациях, мы заинтересованы не в сообщении как таковом, а в канале передачи, является объединенным получателя и отправителя. Например – ультразвук, генерируемый массивом пьезоэлектрических кристаллов и эха, что получено от границ тканей (S – это сигналы, ссылается ультразвуком в ткань; s – это сверхзвуковая волна нескольких мегагерц, генерируемого кристаллами;искажения отображения, полученное от других тканей, R – это такие же кристаллы, генерировали сверхзвуковую волну, и которые сейчас получают эхо, и T – это канал между кристаллами через ткань и обратно к таким же кристаллов).

4. S ® ? (Нет получателя)

В этой ситуации получатель не присутствует, или не обращает внимания, или не имеет никакого правильного преобразователя. Это случается, например, в случаях выявления всех симптомов, сопровождающих болезнь (например, в случае генерации сердцем экстрасистолы, которые не обнаружены).

5. ? ® R (Нет отправителя)

Это типичная ситуация в медицине, в которой симптомы обнаружены, но причина симптомов все еще ​​неизвестна. Например, наблюдения отклонения значений в химии крови без возможности слежения за органом, вызывает отклонение.

Носители сообщений

Растущие потоки сообщений, необходимость хранения их в больших объемах способствовали разработке и применению носителей сообщений, обеспечивающих возможность длительного их хранения в достаточно компактной форме. Носитель – физическая среда, в котором хранятся сообщения. Примером носителя сообщение есть медицинская карта, рентгеновская пленка, электромагнитная волна, и т.д..

Носители сообщений делят на долгоживущие и недовгоиснуючи. Представление сообщений на долгоживущих носителях называют письмом. Примером может быть последовательность печатных или рукописных знаков, воспринимаемых зрением (письмо, что воспринимается на ощупь слепыми) – записи в медицинской карте пациента, кардиограмма, рентген и т.д.. Примерами сообщений на недовгоиснуючих носителях есть сообщения, передаваемые по телефону, жестами.

Любой живой организм как единое целое общается с внешним миром, используя физические или химические носители (голос, жест, запах). Важным примером передачи информации является передача генетической информации, связанной с молекулами ДНКЭти молекулы состоят из цепи углеводных и фосфатных групп одинакового состава и каждая углеводная группа соединена с одной азотистой основой: аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). Все молекулы ДНК отличаются последовательным чередованием соответствующих оснований (А, Г, Ц, Т), т.е. первичное сообщение находится в хромосомах ядра клетки и записано в четырех буквенном алфавите молекул ДНК. Количество информации, которая хранится в хромосомах log 4 1000000 = 2000000 бит.

Этой информации более чем достаточно для и передачи по подражания данных признаков.

Передача информации в дочерних клеток играет фундаментальную роль во всех жизненных процессах, роль «сообщение» a 1, передаваемого играет набор хромосом (набор молекул ДНК) исходной клетки, а «сообщение» b 1, на выходе – это наборы хромосом двух полных клеток. Полученное «сообщение» b 1 аннулирует вопрос о препятствиях, но вопрос о препятствиях (например, радиоопроминення клеток) могут быть причиной мутации.

Перейдем к передаче информации от хромосом к цитоплазме клетки. Основная роль принадлежит белковым веществам – ферментам, благодаря которым происходят в организме биохимические реакции. Синтез белков происходит в рибосомах. Белковые молекулы имеют приблизительно 20 аминокислот. Таким образом, на «выходе» линии связи являются рибосомы и «сообщение» b 1 на выходе – это белок. Это сообщение записано на 20-ти буквенном алфавите аминокислот. Главную роль в процессе передачи информации от ДНК хромосом к белковых молекул имеют молекулы РНК. На молекулах ДНК хромосом, как на «шаблоне» синтезируются молекулы РНК (информационные РНК, которые проникают в рибосомы). Таким образом схема передачи генетической информации имеет вид:

Роль «сообщения» на входе a 1 и «сообщения» на выходе b 1 играют ДНК и белок, а роль «сигнала» на входе a и «сигнала» на выходе b – молекулы и РНК.

Определение количества информации

Использование терминов «больше информации» или «меньше информации» подразумевает некую возможность ее измерения (или хотя бы количественного сопоставления). При субъективном восприятии измерение информации возможно только в случае установления некоторой порядковой шкалы для оценки «больше» – «меньше», да и то субъективной

Существуют несколько подходов к определению меры количества информации. Рассмотрим три основных: структурный (синтаксический), статистический и семантический (смысловой).

По структурным подходом измерения информации производится путем подсчета числа информационных элементов или комбинаций из этих элементов. Если есть объект, который может находиться в одном из N равновероятных состояний, то по определению Шеннона, количество информации и в сообщении о том, что объект находится в любом одном состоянии, определяется формулой:

I = log 2 N.

Например, при реализации одной из двух равновероятных независимых событий (результат подбрасывания монеты) вероятность реализации одного из них равна 1/2. Число возможных состояний N = 2, тогда I = log 2 февраля = 1. Полученная таким образом единица информации называется битом. Есть бит – количество информации, содержащейся в сообщении о простейшем двухпозиционный ситуацию типа «сигнал есть», «сигнала нет», «да» или «нет», 1 или 0.

Интуитивно понятно, что чем более жидкой и необычна событие (т.е. чем она менее вероятна), тем больше она несет в себе информации, потому что иначе она легко предсказуемой, а значит имеет малую информационную ценность. Возникает вопрос, в каком случае информации больше – при бросании монеты или при бросании кубике? Очевидно, что при бросании кубике, поскольку вероятность выпадения определенной грани – 1/6, а число возможных состояний N = 6, т.е.

I = log 2 июня = 2,6 бит.

Важным преимуществом применения логарифмической степени является свойством аддитивности. Это свойство заключается в том, что когда сообщение достаются от независимых объектов, имеющих соответственно N 1 i N 2 возможных состояний, то общее количество информации о состоянии этих объектов определяется формулой:

I = log 2 N 1 + log 2 N 2.

Структурный подход к определению количества информации является идеальным для применения в вычислительной технике, которая оперирует с информацией, закодированной только двумя символами: 0 и 1.

В статистическом подходе, предложенном К.Шеннона (1948   г.), степень неопределенности (а значит и количество информации) можно характеризовать с помощью вероятности. Согласно ему, количество информации, содержащейся в сообщении о том, что произошло одно любое событие A i из нескольких возможных, тем больше, чем меньше вероятность появления этого события [P (A i)].

 

Сообщение о событии, которое имеет только два одинаково возможных исхода, содержит 1бит информации: если вероятность каждого результата P (A i) = 0,5. Это полностью соответствует определению количества информации по структурным подходом. Если заранее известно, что событие произойдет, P (A i) = 1, то количество информации о таком событии I = log 2 январь = 0. Такое положение вещей, конечно, не означает, что если в сообщении нет новой для потребителя информации, то это не информация. Информационный характер сообщения сохраняется, потому что его цель была сообщить информацию. Или, при футбольном матче между сильной и слабой командами вероятность победы сильной команды велика, вероятность ничейного результата гораздо меньше; вероятность поражения – небольшая. Отсюда и следует, что количество информации – это мера уменьшения неопределенности в сообщении.

Сообщение устраняет неопределенность, доставляя количество информации, равное уменьшению энтропии. Итак, энтропия является мерой недостающей информации о состоянии системы. По знаку она противоположна количества информации. Поэтому количество информации можно измерять уменьшением энтропии. Заметим, что энтропия невозможного события равна нулю. Однако ни структурное, ни статистический подходы не учитывают содержание, ценность и полезность информации. Эти характеристики оцениваются семантической мере информации. Семантическая концепция информации, возникла как попытка измерения содержания сообщений в форме суждений, которые являются носителями знаний, которые могут быть поняты человеком

Можно оценивать ценность информации и ц путем определения изменения вероятности достижения цели при получении информации,  где Р 0 – вероятность достижения цели до получения информации, а Р1 – вероятность достижения цели после получения информации. При этом возможны три случая. Добытая информация не изменять вероятности достижения цели (Р0 = Р1). Тогда и ц = 0, такую ​​информацию называют пустой. Например, информация о погоде при постановке диагноза. Возможен случай, когда и ц> 0 (получение врачом результатов анализов, помогающих выяснить состояние больного), такую ​​информацию называют полезной. А возможен случай, когда и ц <0. Такую информацию можно назвать дезинформацией (неверно сделаны анализы, неисправна медицинская аппаратура и т.д.). Семантический подход к определению количества информации может быть применен для оценки информационной ценности симптомов I ц при постановке диагнозов различных заболеваний. часто случается этот симптом при данном заболевании, P (S i)-вероятность симптома S i в рассматриваемом классе заболеваний, характеризует, как часто случается этот симптом всех заболеваний данного класса.

Применение формулы (10) предусматривает статистическое исследование большого количества истории болезней с проверенными диагнозами. Например, таким исследованием установлено, что симптом нарушения сердечного ритма бывает примерно 92 раза среди 100 случаев инфаркта миокарда. Итак, условная вероятность этого симптома равна 0,92. В классе подобных заболеваний, объединенных названием «острый живот» (инфаркт миокарда, перитонит, крупозное воспаление легких, тромбоэмболия), этот симптом встречается примерно у 25% случаев.

Из анализа полученного результата следует, что такой симптом ценно для диагностики инфаркта миокарда.

Представление информации в компьютере

Для автоматизации работы с данными различных типов важно унифицировать форму их представления. Для этого используется прием кодирования. Система кодирования, используемой в вычислительной технике, называется двоичным кодом и основанная на представлении данных последовательностью двух знаков 0 и 1. Эти знаки называются двоичными цифрами. Все данные для обработки на компьютере должны быть преобразованы в такую ​​цифровую форму.

Единицей информации в компьютере является бит, т.е. двоичный разряд, который может принимать значения 0 или 1 («да» или «нет», «истина» или «ложь» и др.). Бит достаточно мелкой единицей измерения данных, поэтому биты объединяются в группы по 8 бит – байт. В вычислительной технике чаще всего применяют такие единицы измерения информации, как:

–         1 байт = 3 Февраля бит = 8 бит;

–         1 Кбайт = 10 февраля байт = 1024 байт;

–       1 Мбайт = 10 февраля Кбайт = 1024 Кбайт;

–       1 Гбайт = 10 февраля Мбайт = 1024 Мбайт.

Системы счисления

Автоматизация любого процесса требует унификации вида и формы представления, как исходного состояния системы так и промежуточных ее характеристик. В теории информации разработаны специальные приемы оптимального представления данных путем их кодирования, т.е. выражение данных одного типа через данные другого типа. Система кодирования, существует в вычислительной технике, называется двоичным кодированием и основана на представлении данных последовательностью двух знаков «0» и «1». Эти знаки называются двоичным кодом. Все данные (например, биосигналы, символьные, графические изображения и т.п.) для обработки на компьютере должны быть преобразованы в такую ​​цифровую систему.

Представление данных с помощью двух (ноль и единица), а не десяти цифр, значительно упрощает работу компьютера, облегчает систему обмена данными, внешне проявляется в существенном увеличении его быстродействия.

Системой счисления называется совокупность правил и знаков для представления числовой информации.

Различают два типа систем счисления – позиционная (арабский) и непозиционной (римская). Система счисления считается позиционной тогда, когда значение каждой цифры зависит от ее места в записи числа. Количество всех цифр системы счисления называется ее основанием. Цифры, записанные в ряд, образуют число. В конкретном числе каждая цифра занимает определенную позицию, которая оценивается «весом» – показателем степени основы исчисления.

Может существовать множество систем счисления, однако практического применения получили: бинарная, троичная, восьмеричная, десятичная, шестнадцатеричная. Все системы счисления могут быть переведены в любую другую.

Десятичная система счисления

Наиболее распространенной системой счисления является десятичная система. Для изображения любого числа в такой системе используется десять различных цифр, от 0 до 9. Итак, основа такой системы равна 10. В первой дело позиции десятичного числа стоят единицы. Считают, что вес этой позиции равен 10 °, в следующей позиции стоят десятки – вес ее 10 1 и т.д. Присвоение десятичной веса каждой позиции, например, десятичного числа 6394 можно подать следующей следующим образом:

Любое десятичное число можно записать в так называемой развернутой форме.

Двоичная (бинарная) система счисления

В двоичной системе счисления для записи любого числа используются только две цифры: 0 и 1. Итак, основой такой системы счисления является 2. Как и в десятичной системе, каждая цифра двоичного числа занимает определенную позицию, и каждой позиции соответствует свой ​​вес. Крайняя справа позиция в двоичном числе весит 2 °, следующая – 2 1 и т. д. Покажем на примере присвоения веса каждой позиции двоичного числа 10101 (читается «один ноль один ноль один»). Есть развернутую форму:

10101 (2) = 1 × 2 0 0 × 1 Февраль + 1 × 2 февраля 0 × 3 февраля + 1 × 2 4 = 21 (10).

Умножив и подытожив результаты в развернутой форме двоичного числа по правилам арифметики, получим значение этого числа в десятичной системе счисления. В приведенном примере двоичное число 10101 имеет ту же величину, что и десятичное число 21.

Количество разрядов при двоичной записи числа определяет величину числа, которое может быть представлено. Например, если 3 разряды, то можно представить 2 марта = 8 чисел. Ниже приведены все варианты записи трех разрядного двоичного числа:

 

Перевод числовой информации из десятичной системы счисления в двоичную

Существует общее правило перевода чисел из одной системы в другую. Согласно этим (см. рисунок 3) превращаемого целое число надо разделить на основание той системы счисления, в которой оно должно быть записано. В частности, если десятичное число надо записать в двоичной системе счисления, то его необходимо разделить на основание этой системы, то есть на 2.

Остаток от деления на 2 может равняться 0 или 1. Значение остатка присваивается младшему разряду искомого двоичного числа. Результат деления на первом шаге необходимо разделить еще раз на 2. Остаток, 0 или 1, записывается в следующий по старшинству разряд двоичного числа. Аналогичную процедуру необходимо повторять до тех пор, пока доля от очередного деления НЕ будет равна нулю. Тогда остаток от последнего деления будет значением старшего разряда двоичного числа:

Таким образом, в результате преобразования десятичного числа 6 в двоичную форму получим число 110.

Кодирование нечисловой информации

Любая нечисловой информация также может быть закодирована с помощью двух цифр: 0 и 1. Покажем, как закодировать, например, текст какого-либо сообщения, составленного на украинском языке. Украинский телеграфный алфавит содержит 31 буквы (не различаются «и» и «е») Учитывая еще пробел между словами, имеем 32 символа, то есть 5 февраля. Таким образом, каждый символ можно обозначить пятизначным двоичным числом.

Например:

Тогда словосочетание «медицинская информатика» в таком коде имеет викляд:

01110 00101 00100 01001 11001 01111 00000 11110 01010 01111 10110 10000 10010 01110 00000 10100 01001 01100 00000.

С помощью цифр 0 и 1 можно закодировать информацию, содержащуюся в каком-либо рисунке. Для этого рисунок разбивают на маленькие квадраты. Если в квадрате преобладает черный цвет, его обозначают единицей, в противном случае – нулем. Затем, проходя все квадраты по строкам слева направо, а строки – сверху вниз, записывают последовательность нулей и единиц

Логические элементы в компьютере

В основе работы вычислительной техники лежат элементарные схемы, называют логическими элементами и триггерами. На базе этих схем строятся уже более сложные, так называемые функциональные узлы ЭВМ: регистры, счетчики, сумматоры, дешифраторы и др.. Последние, в свою очередь, используются в устройствах ЭВМ: в памяти, процессоре, устройствах ввода-вывода.

Логическими элементами называются электронные модели логических функций. Соединяя такие схемы-модели между собой, можно строить различные автоматические устройства. В общем виде логический элемент можно представить в виде электронного блока, имеет несколько входов и один выход (рисунок 4).

На любой из входов можно подать напряжение от внешнего источника. Если на вход подано напряжение строго определенной величины, то состояние входа при этом обозначается символом 1. Если напряжение на данном входе отсутствует или очень мала, то такое состояние обозначается символом 0. Аналогичные рассуждения приводятся и для выхода, если в результате действия двух входных напряжений появляется напряжение на входе, то считают, что Y = 1, в противном случае Y = 0. Следует отметить, что может быть и обратное обозначение состояний входов и выходов, т.е. наличие напряжения обозначается как 0, а отсутствие – как 1.

Таким образом, входы логического элемента играют роль логической функции, которая в зависимости от аргументов приобретает одного из двух значений – 0 или 1.

Предмет и объект медицинской информатики

Перед человечеством стоит проблема потребления информации. Человек не может понять даже маленькой доли того потока информации, который приходит к ней разными информационными каналами. Эту проблему можно решить только путем упорядочения информации, ее сортировка и специализации. при решении различных задач медицины и здравоохранения определяющими характеристиками являются время и информация. Скорость и качество получения и обработки информации стали сегодня условием существования и прогресса отрасли. Эту проблему невозможно решить без использования информационных компьютерных технологий.

Внедрение информационных технологий в повседневную практику здравоохранения ведет за собой коренные изменения в организации труда многих медиков. Каждый этап развития системы здравоохранения и медицины связан с появлением новых интегрированных областей знаний, которые несут в себе общенаучные основы: медицинская кибернетика, экономика, здравоохранение, менеджмент и маркетинг и т.д.. Информатизация и бурное развитие информационных процессов в системе здравоохранения в 70-х годах ХХ века сначала за рубежом, а затем и в нашей стране привели к становлению самостоятельной науки – медицинской информатики.

Медицинская информатика (МИ) – это область науки, которая быстро развивается. Она ориентирована на биомедицинскую информацию (данные и знания, их хранение, передачу и обработку, использование для решения проблем или принятия решений). Она изучает закономерности и методы получения, хранения, обработки и использования знаний в медицинской науке и практике с целью расширения горизонтов и возможностей познания, профилактики и лечения болезней, охраны и улучшения здоровья человека. Это научная дисциплина, содержит систему знаний об информационных процессах в медицине, здравоохранении и смежных дисциплинах, обосновывает и определяет способы и средства рациональной организации и использования информационных ресурсов в целях охраны здоровья населения.

Медицинская информатика сегодня – это целый комплекс научных направлений, отличающихся друг от друга как взглядом, так и теми методами, которые в них используются. И сегодня продолжается диспут о том, какой метод лучше для медицины – теоретический или экспериментальный: это здоровое противопоставление взглядов эмпирического исследования и результатов научных исследований. Теоретические предположения были преимущественно основой рациональной практической медицины. Если когда-то медицина считалась искусством, к сейчас все больше обращаются к ее теоретического обоснования, предпочитается развития формальных теоретических методов, которые внедрялись в медицинскую практику. Вместе с тем развиваются и медицинские знания, вплоть до молекулярного и генетического уровней.

Экспериментальная наука не всегда может ответить на вопрос о природе заболевания и методы его лечения. Медицинский экспериментальный поиск происходит в лабораториях и клиниках. Одним из основных методов исследования в медицинской информатике является математическое моделирование с использованием компьютеров – это универсальная методология, основной инструмент математизации всех медицинских знаний.

Медицинская информатика стала необходимой с того времени, когда начался переход от разрозненного использования компьютера в целостных информационных технологий. Как и все научные дисциплины, медицинская информатика имеет предмет изучения – информационные процессы (при которых происходит сбор, обработка, накопление, хранение, поиск, распространение и использование информации), связанные с медико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами медицины.

Задачами медицинской информатики является :

– исследования информационных процессов в медицине;

– разработка новых информационных технологий медицины;

– решения научных проблем создания и внедрения вычислительной техники в медицине.

Тогда как объектом изучения выступают информационные технологии в системе здравоохранения, ведущей частью которой является здравоохранение и элементы системы по следующим уровням управления и организации, как: государственный (или региональный) территориальное (или область, город, район ), уровень медицинского учреждения (лечебно-профилактическое учреждение, научно-исследовательский институт, ВУЗ, службы обеспечения лекарствами и медтехникой т.д.), индивидуальный / базовый (или уровень контакта «врач-пациент»). На каждом из указанных уровней и между ними происходит обмен информацией в виде информационных потоков. Информационные потоки в медико-социальной среде упорядочиваются для : совершенствование организационной структуры управления системой здравоохранения; оптимизации процессов в медицине с целью повышения качества лечения и контроля за состоянием здоровья ‘я; совершенствования системы документации; автоматизации процессов получения, сбора, хранения, поиска, передачи и использования информации.

От упорядоченности информационных потоков зависят четкость функционирования медицины в целом как отрасли и эффективность управления ею. Упорядочение информационных потоков на всех уровнях повышает уровень функционирования системы здравоохранения и позволяет экономно использовать кадровые, финансовые и материальные ресурсы. Применение положений и принципов медицинской информатики как науки помогает оптимальным образом обработать медицинскую информацию, получать нужные практические результаты и принимать правильные решения, эффективно использовать информационные ресурсы. Последние могут существовать как в пассивной форме (медицинские книги, патентные описания, аудио-, видеозаписи и другие «рассеяны» знания), так и в активной форме (в виде электронной информации, с которой имеет дело компьютер).

Роль медицинской информатики в научно-практическом обосновании и использовании современных технологий заключается в нахождении новых решений на стыке формального и логического подходов с эмпирическим описательным характером медицины. Основой основ при работе с информацией является мышление и логический анализ . Именно они лежат в основе клинического диагноза – фиксированного на информационном носителе заключения врача о локализации, характере и стадию заболевания, которое обосновывает оптимальный выбор лечебной тактики (управляющего воздействия) в пределах имеющихся медицинских ресурсов.

Врач-клиницист, в основном, работает с данными. Его задача в системе оказания медицинской помощи – получение и представление для дальнейшей работы персонифицированной информации о пациенте. В клиническом диагнозе врач фиксирует информацию как результат анализа и оценки сведений о биологических качества и индивидуальное здоровье пациента.

Медицинская информация и ее виды

Медицинская информация отражает данные и результаты медицинских научных исследований и медицинской практики. С одной стороны, она отражает процессы и явления в системе здравоохранения (то есть средством, используется врачами при медицинской практики), с другой стороны, она может быть результатом работы информационно-вычислительных центров, специалистов оргметодотдела т.п..

Внедрение вычислительной техники обострило задачу классификации медицинской информации. В начале работы следует определить уровень формализации материала, предназначенного для ввода в компьютер, а затем установить признаки, по которым будет проводиться классификация. Такими признаками могут быть:

– этап образования информации (исходная, промежуточная, конечная);

–условия хранения и использования (постоянная, переменная, условно-постоянная);

– периодичность использования (оперативная, текущая, перспективная)

–функциональное содержание (клиническая, экспериментальная, экономическая, кадровая, финансовая, организационная и т.д.).

Классический пример формализованного документа – формализованная история болезни, используется во многих информационных системах.

Информация, данные, знание

Информация может быть представлена ​​в виде данных. Если информация – это результат взаимодействия, реально используется в потоковый момент времени, то данные представляют собой уже зарегистрированы сигналы (при этом физический метод регистрации может быть произвольным). Это – сообщение, наблюдения которые не используются, а только хранятся. Если появляется возможность использовать их для уменьшения неполноты знаний о чем-либо (возникает взаимодействие), то они превращаются в информацию. Как только это взаимодействие завершается, мы снова имеем дело с данными, но представленными уже в другой форме. В данном случае мы имеем дело с информационным процессом. Такой процесс представляет собой цикл образования информации и сохранение ее в виде новых данных. Информация существует довольно непродолжительный срок времени, а информационный процесс длится столько, сколько существуют носители информации.

Во время информационного процесса данные преобразуются из одного вида в другой с помощью различных методов. Обработка данных включает в себя много операций, среди которых можно выделить следующие:

– сбор данных – накопление данных с целью обеспечения их полноты для принятия решений;

–  формализация данных – свод данных, полученных из разных источников, к одинаковой формы;

– фильтрация данных – отвержение «лишних» данных, которые не нужны для принятия решения;

– сортировка данных – упорядочивание данных по определенному признаку;

– группировки данных – объединение данных по определенному признаку с целью их более удобного использования;

–архивация данных – организация хранения данных в удобной и легкодоступной форме, как правило, в более экономном формате;

– защита данных – комплекс мер, направленных на предотвращение потери, модификации или воспроизведение данных;

– транспортировки данных – прием и передача данных между удаленными участниками информационного процесса;

– преобразование данных – перевод данных из одной формы (или структуры) к другой.

Согласно методом регистрации данные могут храниться и транспортироваться на носителях различных видов. В вычислительной технике в качестве носителей информации выступают различные магнитные диски, ленты, оптические диски и т.д.. Полный перечень операций с данными намного шире, поэтому можно сделать вывод: обработки информации имеет высокую трудоемкость и требует автоматизации.

По аналогии с препятствиями в каналах проводной и радиосвязи будем называть их информационными шумами . Шум – это сообщение, не несет полезной информации, то есть не имеют отношения к решаемой задачи, но переданы в органы управления и перерабатываются ими. Наличие большого количества шумов может препятствовать эффективному управлению больше, чем даже дезинформация.

Язык характеризуется определенной избыточностью информации, т.е. возможностью передать осмысленный текст меньшим количеством букв. Каждая буква в тексте несет меньше информации, чем может нести потенциально. Избыточность информации необходима потому, что передача сообщения по некоторому каналу связи обязательно связана с шумами, нарушающие передачу (на этом основана детская игра в испорченный телефон). Корабль, терпящий бедствие, многократно радируе то же сообщение SOS, чтобы повысить вероятность его приема. Информация играет ключевую роль при интерпретации данных и принятии решений. Поэтому важно знать, что такое информация и понимать разницу между данными, информацией и знанием. Выясним, как можно получить надежные данные, каким образом из данных получается информация, какие знания необходимы для интерпретации данных и как эти данные могут быть сохранены в компьютере.

Данные [1] – результат наблюдений окружающего мира, фиксируются с помощью органов чувств или приборов. Они используются для связи, интерпретации и обработки людьми или машинами. Интерпретирована форма данных, информация – это важные и полезные факты, полученные из данных, или собственно интерпретированы данные.

От информации данные отличаются тем, что не влияют на процесс принятия решения, пока они не организованы соответствующим образом, не задействованы и на их основании не принято определенное решение. Информацией могут быть только те данные, которые устраняют неопределенность. Факты, наблюдения, записи, хранящиеся на информационном носителе, в памяти ЭВМ или человека, остаются данным до тех пор, пока их не используют. Данные являются информацией только в момент их использования. Данные – пассивные, информация – активная . Те же сообщения в тот же момент могут быть для одной системы информации, а для другой оставаться данным, если они находятся за пределами досягаемости той системы.

Знание [2] – форма существования и систематизации результатов познавательной деятельности человека – это сведения, прошедшие проверку, которые обобщены в виде законов, теорий или других представлений и взглядов, то есть – результат познавательной деятельности. Знание – подтверждается д ослидом или практико й , соответствием ожидаемого и наблюдаемому результатов. Знание – это целостная и систематизированная совокупность понятий о закономерностях природы, общества и мышления, накопленных человечеством в процессе активной преобразующей производственной деятельности и направлена ​​на дальнейшее познание и изменение объективного мира.

Типы медицинских знаний.

Существуют несколько аспектов по классификации и структуризации знаний. С одной точки зрения знания можно разделить на высказанные и личные.

Высказанные знания – теории, основанные на дисциплинах и концепциях, которые получены от систематических знаний – традиционных средств, с помощью которых высшее образование строит свои планы и программы Выработанные в этих теорий практические принципы, основанные на прикладной сфере профессиональной деятельности с конкретными примерами испытанных и проверенных случаев. Большинство высказанных знаний общедоступные или закодированы.

Личные знания. В отличие от систематизированных знаний, находящихся в опубликованном форме, личные знания индивидуально приобретаются опытом. Большая часть этих знаний считается привычным и не подвергается дальнейшему анализу как владельцем, так и другим лицом.

Источником данных учитываются врачом является именно пациент.

Стрелка с надписью «Информация», обозначает первичный обратная связь пациента с врачом. Подробно изучая информацию о результатах исследования многих пациентов, путем индуктивного [3] мышления врач подходит к пониманию неизвестных доселе фактов и получает новые знания. Эти знания добавляются к общей системе медицинских знаний и, в свою очередь, используются для интерпретации других данных. Сбор и интерпретация, обработка и хранение данных может осуществляться с помощью компьютеров.

Информационный медицинский документ

Большая часть медицинских данных фиксируется в различных документах (например, история болезни, направления на исследования, результаты анализа, рецепт, отчет о деятельности медицинского учреждения, реферат статьи медицинского журнала и т.п.). Обычные медицинские документы непригодны или малопригодны для автоматизированной обработки.

Медицинский документ, как правило, имеет сложную структуру: много разделов, пунктов, таблиц и т.д.. Они создаются в виде стандартизированных историй болезней, карт этапных эпикризов, карт по отдельным видам исследований, паспортов учреждений здравоохранения. Все эти документы имеют определенную форму, то есть внутреннюю структуру, отражающую строение, связь и способ взаимодействия частей элементов объекта или явления, информация о которых фиксируется в данном документе. Специалист должен уметь заполнить соответствующие стандартные формы медицинских документов.

Как правило, в медицинских документах фиксируются такие данные, как:

– паспортно-демографические – сведения о фамилии, имени, отчество больного, год и место рождения, о характере работы, о родственниках;

– данные о структуре и функции медицинских учреждений , отражающие основной процесс медицинского учреждения, для лечебного учреждения это, например, данные о возможных в данном учреждении лабораторных и инструментальных методов исследований;

–статистически управленческие данные , составляющие основу для дальнейших расчетов показателей государственной медицинской статистики (например, структура учреждения) и показателей, характеризующих работу врача или отделения и учреждения в целом, сюда относятся показатели точности постановления диагнозов (соответственно классификации ВОЗ), длительности пребывания в стационаре, степени восстановления работоспособности, расхождения в диагнозах;

– плановые показатели, данные о хозяйственной и бухгалтерскую деятельность медицинских учреждений.

Компьютерные бланки медицинских информационных документов обычно содержат две части: объяснение и смысл. В часть объяснения включается описательная и объяснительная информация, что облегчает заполнение документа, но не вводится в ПК. В содержательной части включаются необходимые данные, коды, служебные знаки, отведенные места для внесения необходимых записей. Для удобства работы обе части в документе разделены. Документ заполняется врачом.

Информационные документы как носители информации, содержащие исходные данные в упорядоченном виде и пригодны для обычного использования и для подготовки данных к вводу в ПК, составляют основу информационной базы различных компьютерных систем. Информационный документ отличается от обычного медицинского документа тем, что в нем сочетаются две функции: функция обычного документа и функция сбора и подготовки данных для ввода в компьютер. Таким документам присущи неоспоримые преимущества: сокращается время подготовки исходной информации, исключается дополнительная работа по ее переписке; уменьшается количество ошибочных записей; упрощается контроль за прохождением документа в процессе его обработки.

Одним из важнейших условий, обеспечивающих эффективность обработки медицинской информации, является ее унификация. Статистические материалы используются для формирования оперативно-справочной и отчетной информации, более пригодна для принятия решений, чем первичные данные. Данные, которые сгруппированы и представлены в табличной форме, является наилучшим материалом для выявления определенных тенденций и закономерностей.

Медицинская информация может быть классифицирована в соответствии с дисциплинарными и проблемных свойств, к объектной признаки (лечебно-профилактическое учреждение, материально-техническая база, лечебные средства и т.д.), к видам информации (экономическая, научная, нормативно-правовая и др.), к ее характеру (первичная, второстепенная, оперативная, обзорно-аналитическая, экспертная, прогноз и т.д.). Система классификации медицинской информации по медицинским документам в соответствии с их целевой направленности, приведены в таблице 2.

Таблица 2. Система классификации медицинской информации

Тип объявления	Вид документа	Качественная характеристика	Целевая направленность
Базисная (библиографического)	Тематическая подборка, описание ситуации, библиографический обзор	Полнота и достоверность отражения проблемной ситуации	Выбрать для изучения и анализа нужную информацию
Фактическая (статистическая)	Таблицы фактографических данных, оперативно-справочная информация	Систематизированное представления фактических сведений о реальных объектах	Предоставить количественную характеристику объектам
Аналитическая	Аналитическая справка	Качественный анализ информации	Исследование состояния объектов и явлений, динамики процессов в медицине и здравоохранении
Экспертная	Экспертное заключение	Сопоставление и сравнение объектов, анализируемых с установленными образцами или между собой	Принятие решения относительно уровней объектов оцениваются
Прогноз	Прогноз индивидуального здоровья, медико-демографических процессов, развития системы здравоохранения, медицины как науки и т.д.	Выявление (обоснование) тенденций здоровья, развития общества, определение путей достижения цели охраны здоровья населения	Обоснование путей, формы и средств охраны индивидуального, группового и общественного здоровья, определение направлений реформы системы здравоохранения, медицины и образования.

Описание данных: качественные, порядковые и количественные данные.

Шкалы измерения

Обработать статистическими методами можно только то, что поддается измерению. В связи с этим необходимо рассмотреть существующие шкалы измерения. Измерение – присвоение чисел предметам или событиям, базируется на некоторой системе правил. Необходимо, чтобы для величин, которые представляют собой результаты измерения свойства, изучаемого выполнялись следующие условия:

Тождество

Либо А = В или А ¹ В

Если А = В, то В = А

Транзитивность

Если А = В и В = С, то А = С

Ранговый порядок

Если А> В, то В <А

Если А> B и B> C, то A> C

Аддитивность

Если А = В и С> 0, то А + С> В

А + В = В + А

Если А = В и С = D, то А + С = В + D

(A + B) + C = A + (B + C)

В зависимости от возможных исполнений этих условий, а также операций над измеренными значениями («равно», «не равно», «больше», «меньше», «добавление», «вычитание», «умножение» и «деление») существуют следующие шкалы измерения:

– шкала классификации (номинальная)

– шкала порядка;

– шкала интервалов;

–   шкала отношений.

Эти четыре шкалы измерения относятся к трем типам данных: качественных, порядковых и количественных.

Качественные данные. Шкала классификации (номинальная)

Никакие операции сравнения качественных данных, кроме «равно» и «не равно», невозможны. Качественные данные описываются номинальными категориям (например, пол, цвет волос, группа крови и др.). Номинальные переменные – наблюдение, классифицированы в одну из целого ряда взаимоисключающих категорий. Например, человек может иметь только одну из четырех групп крови (I, II, III, IV).

Порядковые данные. Шкала порядка

Возможно сравнения объектов по величине – «больше» или «меньше». Другие операции невозможны. Порядковые данные представляют колебания (например, стадии болезни, социальный статус, развитие ребенка и т.п.). Соответствующие наблюдения могут быть представлены упорядоченными категориями такими, как «хорошо», «удовлетворительно» и «плохо».

Порядковые данные являются субъективными измерений. Это обусловлено размещением данных об индивидууме в одной из категорий. Например, болезнь человека может быть описана категориями как легкая, средняя или тяжелая форма болезни. Существует определенные трудности в определении попадания изучаемого, в ту или иную категорию. Например, сравнивая состояние больного, мы можем определить тяжелое состояние и отдифференцировать его от среднего, в то время как разница между легким и средним состоянием менее очевидна. Найти среднее значение порядковых данных невозможно, например, найти средний уровень болезни.

Количественные данные. Шкала интервалов и шкала отношений

В шкале интервалов возможно не только сравнение по величине, но и определение «на сколько больше» (т.е. возможные операции “добавление” и “вычитание”). Что же касается шкалы отношений, то возможно выяснение вопроса «во сколько раз» (т.е. выполняются все операции: «сравнение», «добавление», «вычитание», «умножение» и «деление»)

Количественными данными представляют результаты вычисления или измерения

– дискретные данные (категорические данные) представляют результаты вычислений исследования (например, количество клеток крови, количество больных и т.д.);

– непрерывные данные представляют результаты измерений исследования (например, данные биопотенциалов мозга, ЭКГ, наблюдение за концентрацией глюкозы сыворотки и т.п.).

В процессе развития науки и средств измерения возможен переход от одной шкалы измерения к другой, более усовершенствованной. Ведь первые термометры, например, измеряли температуру в шкале порядка («умеренно», «тепло», «горячо» и т.д.). Иногда также говорят о дискретные и непрерывные шкалы измерения. В общем случае к дискретным относятся шкала классификации и шкала порядка. В этих шкалах нет промежуточных значений, их часто называют неколичественных.

Шкала измерения, конечно, накладывает ограничения на статистические характеристики, которые могут быть вычислены для случайных переменных, измеренных в конкретной шкале, и на методы обработки, которые корректно применимый к ним.

В зависимости от вида шкал измерения переменных для исследования связей между ними используют различные статистические методы: регрессионный и корреляционный анализ, анализ временных рядов, дисперсионный и ковариационный анализ, анализ ранговых корреляций и таблиц сопряженности, дискриминантный и кластерный анализ и т.д..

Медицинские данные

Информацию о наблюдаемых объектах, процессах или явлениях получают при изучении различных физических величин. Например, состояние организма можно описать системой таких параметров, как температура тела, частота пульса, давление, данные кардиограммы и т.п.. Некоторые величины могут принимать любые значения в определенном интервале. Их называют непрерывными , а информацию, которую они содержат, непрерывной или аналоговой . Непрерывными величинами являются, например, кривые изменения массы тела, температуры, расстояния и т.п.. Многие величин могут приобретать только целочисленных значений. Их называют дискретными , а информацию, которую они содержат, – дискретной . Примеры дискретных величин: количество электронов в атоме, частота пульса, количество больных в отделении и т.д.. Таким образом, несмотря на разнообразие видов, информация оказывается всего только в двух формах – непрерывной и дискретной. Любую непрерывную величину с определенной степенью точности можно подать в дискретной форме.

Обычно медицинскими данными считают только получающие при измерении характеристик пациента. Количество характеристик пациента, больного или здорового человека, немалая. Разнообразные медицинские данные по объему размещаемых информации можно разделить на следующие виды:

– качественные признаки (наличие боли, повышенной температуры, цвет кожных покровов, перкуссионный и аускультативные феномены )

– единичные числовые данные (вес, артериальное давление, температура тела, количество лейкоцитов, СОЭ);

– динамические данные (электрограммы – ЭКГ, ЭЭГ, Эгг; реограммы РКГ, РЭГ, фонокардиограмме)

– статические картины (рентгенограмма, авторадиограма)

– динамические картины (поле биопотенциалов, электрокардиограмма).

Для медицинских данных характерны специфические особенности:

нечеткость, а иногда и несогласованность терминологии;

– большое количество качественных признаков, субъективно оценивают состояние больного;

–отсутствие единых алгоритмов описания состояния больного, диагностического и лечебного процессов;

– недостаточный уровень стандартизации медицинской документации;

– значительная вариабельность медицинских данных, малые выборки с неизвестными законами распределения, что значительно затрудняет статистические расчеты и построение соответствующих оценок.

Сегодня невозможно перечислить все методы, с помощью которых врачи получают медицинские данные. Развитие наук, открытия новых явлений природы, новые достижения изобретателей все время расширяют возможности практической медицины, появляются новые методы, диагностическая и терапевтическая аппаратура. Расширяется круг медицинских характеристик за счет появления новых. Увеличивается информативность уже давно существующих медицинских характеристик вследствие трансформации, качественного выражения их в числовом, графическом или даже картинном виде. Соответственно, быстро растет объем медицинской информации, с которой приходится иметь дело медицинским работникам всех уровней и учреждений здравоохранения,

Итак, можно сделать следующие выводы :

– Медицинская информатика общепризнанная как самостоятельная область науки, имеющая свой предмет, объект изучения и выполняет интегрирующую функцию в других медицинских дисциплинах.

– Медицинская информатика изучает способы совершенствования информации и определяет пути информатизации отрасли. Для этого разрабатываются информационные системы, формируется информационная среда, создаются информационные структуры, развивается информационная инфраструктура.

– Основы медицинской информатики относятся на современном уровне развития медицины и здравоохранения в общий медицинских знаний. Внедрение информационных технологий в повседневную практику здравоохранения привело к коренным изменениям в организации труда многих медиков.

Сетевые технологии

Основные понятия компьютерных сетей

Компьютерная сеть – это совокупность компьютеров, соединенных линиями связи и оснащены коммуникационным оборудованием и коммуникационным программным обеспечением

Коммуникационное оборудование

Коммуникационное или сетевое оборудование – это периферийные устройства, осуществляющие преобразование сигналов, используемых в компьютере, на сигналы, передаваемые по линиям связи, и наоборот. Такими устройствами являются модемы и сетевые адаптеры. Модемы применяются при использовании телефонных линий связи, сетевые адаптеры – при использовании других линий связи.

Линия связи – это устройство, с помощью которого осуществляется объединение компьютеров в сеть. Сетевая интерфейсная плата (или сетевой адаптер) – специальный аппаратное средство для эффективного взаимодействия персональных компьютеров в сети. Она устанавливается в одно из свободных гнезд расширения шины компьютера и кабель передачи данных подключается к разъему на этой плате. Линии связи, использующих кабели для передачи сигналов, называются проводными, остальные – беспроводными. Телефонная линия – пример линии связи с проводами. Системы спутниковой связи – беспроводные. Линии связи разные по сложности. Часто для соединения локально расположенных компьютеров используется радиосвязь. Для мощных телекоммуникаций используется микроволновое или инфракрасное излучение.

Коммуникационное программное обеспечение

Коммуникационное или сетевое программное обеспечение – это набор программ, обеспечивающих работу сетевого оборудования и обмен информацией между компьютерами в сети. Сетевое программное обеспечение делится на две группы программ. Первые работают с сетью на так называемом низком уровне. Эти программы обеспечивают управление сетевым оборудованием с целью преобразования сигналов с одного вида на другие. Программы второй группы работают с сетью на высоком уровне, они предназначены для распознавания и обработки информации в зависимости от ее характера и способа организации. Все компьютерные сети делятся на три группы – локальные, корпоративные и глобальные сети.

Создание компьютерных сетей было обусловлено стремлением к экономии ресурсов. Экономия достигается несколькими путями: сеть обеспечивает быстрый доступ к различным источникам информации, сеть уменьшает избыточность ресурсов.

Компьютерная сеть обеспечивает: коллективное обработки данных пользователями, компьютеры которых подключены к сети, и обмен данными между этими пользователями, совместное использование программ, совместное использование принтеров, модемов и других периферийных устройств.

Компьютеры, объединенные в сеть, имеют более широкие возможности, чем компьютеры, которые работают отдельно.

Локальные сети

Локальная сеть объединяет компьютеры, расположенные на небольшом расстоянии друг от друга, и является замкнутой системой. Небольшие расстояния между компьютерами дают возможность использовать для связи в локальных сетях обычные проводные линии. Частным случаем локальной сети является корпоративная сеть. Как правило, локальная сеть ограничена офисом, кабинетом информатики одной зданием. Локальные сети должны быть легко адаптированы, то есть иметь гибкую архитектуру, которая позволяет произвольно располагать рабочие места, добавлять или переставлять персональные компьютеры или периферийные устройства. Если такая сеть организована грамотно, то выход из строя одной из составляющих не влияет на работу других.

Локальная сеть создается для совместного использования и обмена информацией между компьютерами, совместного использования ресурсов сети. Ресурс сети – это устройства, входящие в аппаратной части некоторых из компьютеров сети, доступны и могут использоваться любым пользователем сети. Ресурсами сети могут быть принтеры, сканеры, модемы, стримеры, фотонаборные аппараты, дисковые накопители большой емкости, устройства резервного копирования информации и т.д..

Компьютер, ресурсы которого предназначены для совместного использования, называется сервером (от англ. To serve – поставлять, обслуживать). Компьютеры, использующие ресурсы сети, называются рабочими станциями. Современные локальные сети очень разнообразны и могут иметь в своем составе один или несколько серверов, компьютеры, которые одновременно могут быть как сервером, так и рабочей станцией.

Самый общий тип сервера – файловый, основной ресурс файлового сервера – файлы. Любой компьютер с одним или несколькими жесткими дисками можно использовать как файловый сервер (Pentium, 32-64 Мб RAM).

Взаимодействие серверов и рабочих станций обеспечивается сетевым программным обеспечением каждого компьютера сети. Пользователю рабочей станции доступные ресурсы сети в соответствии с заранее оговоренных правил.

Назначение рабочей станции – выполнять программы, полученные из сети, а назначение сервера – доставлять эти программы на рабочих станциях. Схему работы, когда рабочие станции выполняют большую часть обработки данных, а файл-сервер предоставляет файлы для этого обработки, называют распределенным обработкой. Схему обработки, по которой работа распределяется между рабочей станцией и файлом-сервером равномерно, называется системой «клиент-сервер». Как правило, такая среда состоит из сервера баз данных (БД) (высокоскоростной процессор, обрабатывает запросы к БД) в сочетании с рабочими станциями. Кроме того, сети различаются по другим признакам, например: скорость передачи; типом кабеля используется; физическим расположением кабеля; форматом пакетов (кадров) и т.д..

Глобальные сети

Глобальная сеть – это соединение локальных сетей и отдельных компьютеров, расположенных далеко друг от друга. В таких сетях есть дополнительные устройства для обработки больших объемов данных и пересылки их на большое расстояние. Прежде всего, это серверы глобальных сетей, которые являются очень мощными компьютерами. Из-за больших расстояний между компьютерами использования обычных проводных линий связи в глобальных сетях невозможно. Современные глобальные сети используют телефонную и спутниковую связь. Однако связь между серверами глобальной сети осуществляется не через обычные телефонные линии, а по выделенным линиям или через специальные каналы связи.

Выделенная телефонная линия используется только для передачи информации между компьютерами в сети. Она имеет высокую скорость передачи и помехоустойчивость. Каналы связи имеют те же свойства, однако с более высокими качественными характеристиками.

Самой большой в мире глобальной сетью является сеть Internet. Она охватывает весь земной шар.

Глобальная сеть Internet и ее возможности

Интернет – это всемирная компьютерная сеть, объединяющая в единое целое десятки тысяч разнотипных локальных и глобальных сетей. Internet объединяет миллионы компьютеров, ею пользуются десятки миллионов людей.

Возникновение глобальной сети Internet.

Прообраз сети Internet было создано в конце шестидесятых годов по заказу Министерства обороны США. В то время существовало очень мало мощных ЭВМ, и для проведения научных исследований возникла необходимость обеспечить доступ многих ученых к этим машинам. При этом министерство обороны поставило условие, чтобы сеть продолжала работать даже после уничтожения ее части, поэтому повышенная надежность сети была заложена уже при его создании. Агентство перспективных исследований (ARPA – Advanced Research Projects Agency), что является одним из подразделений Министерства обороны США, начало работу над проектом связи ЭВМ оборонных организаций. В результате научных поисков была создана сеть ARPANET, в основу функционирования которой положены принципы, на которых позже будет построен Интернет.

Следующим шагом стало создание сети Национального научного фонда США (NFS). Сеть, названная NFSNET, объединила научные центры США. При этом основой сети стали 5 суперЭВМ, соединенных между собой высокоскоростными линиями связи. Остальные пользователи подключались к сети и могли использовать ее возможности

Развитие сети нуждался ее реорганизации, поэтому в 1987 году было создано NFSNET Backbon – базовую часть, или позвоночник сети, состоящий из 13 центров, соединенных друг с другом высокоскоростными каналами связи. Центры размещались в различных частях США. Таким образом появилась сеть Internet в США.

Одновременно были созданы национальные сети в других странах. Компьютерные сети разных стран начали объединяться, и в девяностых годах появился Internet в его сегодняшнем виде. Сейчас Internet объединяет тысячи различных сетей, расположенных по всему миру. К нему имеют доступ десятки миллионов пользователей. Развитие Internet продолжается, наблюдается увеличение его роли во всех информационных технологиях.

Все компьютеры в сети Internet разделяют на две категории: серверы и рабочие станции. Рабочие станции – это компьютеры, с которыми работают пользователи. Серверы – это специально выделенные машины, предназначенные для обслуживания рабочих станций. Они, как правило, имеют большие ресурсы (аппаратные, программные, информационные), которые могут быть выделены для использования в сети. Серверы находятся постоянно в рабочем состоянии и обеспечивают передачу данных в сети. На серверах устанавливается специальное программное обеспечение, которое называют программами-серверами, в отличие от программ-клиентов (программ на рабочих станциях пользователей).

Протоколы сети Internet.

Интернет – это система взаимосвязанных сетей, в ее состав входят компьютеры разных типов. Для связи между ними используются различные каналы связи. Самым распространенным является телефонная линия (двужильный провод). Рядом с ним используется спутниковая связь, радиоэфир, оптико-волоконный кабель, телевизионный кабель. Взаимодействие всех объектов сети обеспечиваются использованием общего сетевого протокола – своеобразного языка общения компьютеров между собой. Протокол является стандартом, который задает порядок обмена сообщениями на уровне электрических сигналов. Общепринятым протоколом в сети Интернет является TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol). Свое название протокол ТСР / IP получил от двух коммуникационных протоколов (или протоколов связи). Это Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Internet используется большое число других протоколов, сеть Internet часто называют ТСР / IP-сетью, так как эти два протокола, безусловно являются важнейшими.

В сети Internet для передачи данных используется принцип коммутации пакетов. Данные, которые циркулируют в информационном поле, разбиваются на небольшие блоки и помещаются в так называемые пакеты. Каждый пакет, кроме собственно самих данных содержит заголовок со служебной информацией, где указывается адрес отправителя, адрес получателя, номер пакета в сообщении т.п.. Пакеты передаются от одного узла Internet к другому, который расположен ближе к адресату. Пакеты одного и того же сообщения могут быть переданы также различными путями. Если передача пакета была неудачной, то она повторяется. В пункте назначения пакеты упорядочиваются и собираются в один документ. Протокол TCP отвечает за то, как документы разбиваются на пакеты и как потом собираются вместе, а протокол IP отвечает за то, как пакеты достигают адресата.

Вообще, срок ТРС / IP обычно означает все, что связано с протоколами взаимодействия между компьютерами в Internet. Он охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы, и даже саму сеть. TCP / IP – это технология сетевого взаимодействия, технология Internet.

Как и во всякой другой сети, в Internet существует 7 уровней взаимодействия между компьютерами: физический, логический, сетевой, транспортный, уровень сеансов связи, представительский и прикладной уровень. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует набор протоколов (т.е. правил взаимодействия). Протоколы физического уровня определяют вид и характеристики линий связи между компьютерами. В Internet используются практически все известные в настоящее время способы связи от простого провода (витая пара) до волоконно-оптических линий связи (ВОЛС).

Для каждого типа линий связи разработан соответствующий протокол логического уровня, занимающийся управлением передачей информации по каналу связи. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol). Для кабельной связи локальной сети – это пакетные драйверы плат локальной сети.

Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами в разных сетях, то есть занимаются маршрутизацией пакетов в сети. К протоколам сетевого уровня входит IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol). Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уровня относятся TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol). Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддержание и уничтожение соответствующих каналов. В Internet этим занимаются уже упомянутые ТСР и UDR протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol). Протоколы представительского уровня занимаются обслуживанием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые, к примеру, на Unix-сервере, для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам относятся: Telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер.

Идентификация компьютеров в сети. Адресация в Internet.

Каждый компьютер, подключенный к Internet, имеет свой уникальный адрес даже при временном подключении. Адрес в Internet однозначно задает местонахождение компьютера в сети. Для этого используется специальная система адресов, носят название IP-адреса.

IP-адреса используются для идентификации компьютеров в сети. IP-адрес всегда имеет длину 32 бита и состоит из четырех частей, которые называются октетами (octet). Четыре части объединяются в запись, в которой каждый октет отделяется точкой, например, 198.68.191.10. По своей структуре каждая 32-битная IP-адрес подразделяется на две части – префикс и суффикс, образующих двухуровневую иерархию. Префикс означает физическую сеть, к которой подключен компьютер, а суффикс – отдельный компьютер в этой сети. Какая часть адреса относится к префикса, а какая – к суффикса определяется значениями первых четырех битов, и соответственно этому они подразделяются на три основных класса А, В и С. Для обеспечения максимальной гибкости IP-адреса выделяют организациям в зависимости от количества сетей и комп Тахометр в организации согласно этих классов.

Сети класса А принадлежащих крупнейшим мировым поставщикам услуг Internet, их количество составляет 126, и каждая из них может иметь почти 17 миллионов компьютеров.

Сети класса – среднего масштаба, их количество может немного превышать 16000, и в каждой из них 65534 хостов. Такие сети имеют крупнейшие университеты и другие крупные организации.

Сети класса принадлежат мелким поставщикам, количество сетей может превышать 2 миллиона, а количество компьютеров в каждой сети достигает 254. Именно к этому классу относятся сети подавляющего большинства провайдеров Internet.

Если произвольное IP-адрес символически обозначить как набор октетов wxyz, то в общем виде структуру IP-адресов для основных классов А, В и С можно представить в виде табл. 4.

Таблица 4. Структура IP-адресов в сетях классов А, В и С

Класс сети	Значение первого октета (w)	Октет номера сети	Октет номера хоста	Количество сетей	Количество хостов в сети
A B C	1-126 128-191 192-223	w wx wxy	xyz yz z	126 16384 2097151	16777214 65534 254

Приведенная таблица позволяет по известной IP-адресу компьютера быстро определить класс сети, ее номер и номер компьютера в сети. Например, компьютер с IP-адресом 221.132.3.123 размещен в сети класса с идентификатором сети 221.132.3 и имеет в этой сети идентификатор 123.

Для того, чтобы отделить префикс от суффикса, в IP-адрес применяется специальное 32-битное число, которое называется маской сети. По своей структуре маска представляет такой же набор из четырех октетов, что и обычная IP-адрес. В табл. 2 приведены маски подсетей, используемые по умолчанию для сетей классов А, В и С. Маски подсетей применяются также для логического разделения больших сетей на подсети меньшего масштаба.

Таблица 5. Значение масок подсетей (по умолчанию)

Представим человека, который пользуется сетью и регулярно посещает не один, а несколько десятков или даже сотен компьютеров Internet. Такому пользователю нужно запомнить большое количество наборов цифр, поэтому ему на помощь разработана буквенную адресацию – DNS (Domain Name System). Согласно DNS-адресацией, все компьютеры имеют имена адресов, состоящих из совокупности букв, также разделенных точками. Например, www.NMU.ua. Во-первых, буквы запомнить легче, во-вторых, за детальным рассмотрением, структура DNS-адреса имеет четкую логику. Итак, компьютеры передают информацию с помощью цифровых адресов, а пользователи при работе с Интернетом используют в основном имена адресов. Существуют организации, занимающиеся проверкой и выдачей адресов. Поэтому нельзя самостоятельно присваивать себе произвольный адрес. Рассмотрим несколько подробнее структуру имени адреса.

В сети Internet используется доменный способ адресации, когда все пространство адресов абонентов делится на области, называемые доменами. Такой адрес читается справа налево, на крайней правой позиции есть домен первого уровня, который предоставляет нам наиболее общую информацию. Он может быть двух видов: указывать или на тип организации, являющейся владельцем компьютера, или на географию, т.е. страну, в которой компьютер находится. Существует семь вариантов доменов указывают на тип организации:

com – распространенный домен, указывает на то, что компьютер принадлежит коммерческой организации;

org – принадлежит некоммерческой организации;

edu – принадлежит университету или другому учебному заведению;

mil – принадлежит государственной военной организации в США;

gov – принадлежит государственной невоенной организации;

int – принадлежит некоторой международной организации;       

net – относится организации, ведет определенные работы, связанные с сетями.

Домен, что указывает на страну, состоит из двух букв, которые, как правило, повторяют международный код страны: ua – Украина, ru – Россия, us – США, uk – Великобритания, fr – Франция. В имени допускается любое количество доменов, но чаще всего используются имена с количеством доменов от трех до пяти. Каждый владелец, что домен, может создавать и изменять адреса, находящихся под его контролем. Например, если в университете с адресом nmu.edu существует медицинский факультет, то для его наименование университет не обязан получать никакого разрешения; достаточно лишь добавить новое имя в описания адресов своего Дэмиена, например, med. В результате каждый пользователь сети Internet может обращаться к группе по адресу med.nmu.ua

Для доступа к сети Internet используют несколько способов. Одними из распространенных с обычное дозвона и непосредственный доступ по выделенным линиям. Обычное дозвона (Dialup Connection) предусматривает присоединение вашего ПК к компьютеру-посреднику, который работает в сети, является частью Internet. Такой компьютер, как правило, является компьютером организации, предлагающей услуги по присоединению к Internet и называется провайдером услуг. Связь действий осуществляется часто с помощью обычных телефонных линий. Для этого нужно, чтобы на компьютере пользователя был установлен модем и коммуникационное программное обеспечение. Такой способ доступа является дешевым, но скорость передачи данных при этом является малой. Предпочтительным является способ непосредственного доступа по выделенным линиям (dedicated line connection). Он дороже, но обеспечивает гораздо лучшее качество связи и скорость передачи информации. Этот способ используют государственные организации, частные компании, которые имеют собственную сеть.

Основные услуги Internet.

Широко услугой Internet является всемирная система рассылки и получения электронной почты, называют e-mail. По сути, электронная почта является главной частью потока информации в Internet, и многие люди пользуются только этой услугой, поскольку дешевизна электронной почты и оперативность, с которой сообщения можно отправлять многим адресатам по всему миру, делают ее популярной формой связи.

В Internet также популярные группы новостей Usenet. Их еще называют телеконференциями или электронными досками объявлений, поскольку они позволяют обмениваться информацией некотором количестве заинтересованных лиц. Для этого на компьютерах-серверах, обслуживающих телеконференцию, выделяется специальная область памяти. Существуют тысячи групп новостей, и, когда пользователь получил доступ к Usenet, он может подключиться к ним бесплатно.

Часть Internet, которая называется World Wide Web (WWW или Всемирная паутина), позволяет авторам по-новому использовать старую систему примечаний. В частности, когда автор обычной журнальной статьи или книги вводит символ примечания, мы смотрим вниз страницы и находим ссылку на другую страницу или книгу. Авторы компьютерных документов Internet, по сути, делают то же самое, используя технический прием, с помощью которого в документе подчеркивается выделяется слово, фраза, рисунок. Выделенный объект говорит читателю, что в Интернет есть дополнительный ресурс (часто это другой документ). Этот документ с Internet можно вызвать, и он сразу откроется на экране. WWW также дает возможность хранить и воспроизводить графические изображения, видео, звуковые файлы и т.д.. Используя так называемые программы-броузеры, можно легко и быстро просматривать информацию, которую хранят компьютеры в разных странах.

В Internet хранится большое количество файлов. Используя сервис FTP (File Transfer Protocol), можно получать и передавать файлы. Этот сервис остается одним из основных способов распространения бесплатных программ, различных дополнений и поправок в коммерческих программ.

Еще одной популярной услугой Internet является Internet Relay Chat или Chat (разговор). Chat позволяет группе людей быстро передавать друг другу сообщения. Создаются так называемые Chat-каналы или Chat-комнаты, в которых обсуждается какая-то конкретная тема. Эта система похожа на группы новостей, но обмен сообщениями в ней осуществляется без задержек. Подключившись к группе, обсуждает ту или иную проблему, вы набираете свое сообщение на клавиатуре, и оно мгновенно становится доступным другим участникам разговора. Аналогично можно наблюдать на экране компьютера сообщения других собеседников сразу после того, как они их набрали на клавиатуре своего компьютера.

Работа с электронной почтой

В 1971 году компания Baranek and Newman подписала контракт с двумя программистами на разработку первой версии Internet, которая позволяла бы отсылать пользователям сообщение, а не просто данные. Из этих корней электронной почты Internet, или e-mail, выросла до уровня глобальной коммуникации. В 1980г. был создан SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол передачи почты. Однако SMTP созданный для обмена почтой между мэйнфреймами (суперкомпьютерами), и он не был рассчитан на персональные компьютеры. Созданный в 1984 POP (Post Office Protocol) – протокол отправки для офиса – снял это ограничение.

Итак, электронная почта – это система обмена информацией в электронном виде телекоммуникационными средствами Internet. На сервере, к которому осуществляется подключение, формируется (открывается) почтовый ящик (папка на жестком диске), которая имеет свой адрес. Все сообщения, которые пересылаются на этот адрес другими лицами, накапливаются в почтовом ящике. После физического соединения с почтовым сервером полученную корреспонденцию можно «перетащить». Для чтения электронной почты, отправки электронных писем, их перенаправления, изъятие в операционных системах типа Windows служат специальные программы: Internet Mail – в системе Windows 95, Outlook Express – в Windows 98 и Windows NT. С помощью этих программ можно открыть папку Входящие – для чтения полученных писем, папку Исходящие – просмотр отправленных писем.

Почтовые адреса и структура электронного письма.

Почтовый адрес состоит из таких элементов как: название почтового ящика, который преимущественно называют именем; @ (знак коммерческого at, «ухо» или «собачка»), имя узла.

Справа от символа @ записывается IP-адрес компьютера, на котором размещается почтовое отделение абонента и этот адрес формируется так, как произвольное доменное имя в Интернете. Слева от символа @ записывается имя. Например, [email protected] – образец типичной адреса, где nmu – имя почтового ящика, kiev.mail – имя узла.

Адреса почтовых ящиков могут содержать следующие символы: буквы, цифры, некоторые другие знаки (точка, символ подчеркивания). Как правило, регистр букв (большие или маленькие) в адресах электронной почты не имеет значения. Например, [email protected] i [email protected] – это тот же адрес.

Электронное письмо состоит из заголовка и собственно сообщение. Заголовок находится в верхней части каждого листа, причем он отделяется от основного текста пустой строкой. Письмо может содержать в заголовке следующие строки:

subject: тема сообщения (необязательный, но желательный)

to: список получателей сообщения (указывается хотя бы один);

cc: список получателей копии сообщения (необязательный)

Bcc: дополнительный список получателей копии сообщения; имена этих получателям пересылаются вместе с сообщением (необязательный)

From: адрес автора сообщения (формируется автоматически, обязательное);

Reply-To: обратный адрес, на который необходимо отправить ответ, если этот адрес отличается от строки From (необязательный)

Date: время и дата отправки уведомления (формируется автоматически, обязательное);

Expires: дата, после которой сообщение теряет актуальность (необязательный)

Message-ID: уникальный идентификатор для сообщения (генерируется машиной автоматически);

Lines: количество текстовых строк в сообщении.

Основной текст письма может содержать приложения в виде отдельных файлов с графическими изображениями, звуковыми фрагментами, мелодиями, программами. Эти приложения вместе с основным текстом кодируются как текстовые сообщения независимо от формата и передаются дальше по указанному адресу.

Для обеспечения пользователей возможностями Internet используются специальные программы, которые функционируют на компьютерах сети. При этом для обеспечения любого сервиса, например, WWW, FTP или других, всегда необходимы две программы. Одна – программа-сервер – занимается получением, обработкой, хранением и передачей информации по запросу других компьютеров, другая – программа-клиент – устанавливается на компьютере пользователя (рабочей станции) и предназначена для отправки запросов на сервер, получение и отображение информации на компьютере пользователя.

Например, WWW-сервер хранит Web-страницы и поддерживает специальный протокол передачи гипертекста (HTTP) для путешествий Всемирной паутиной. Клиентом для WWW сервера является программа просмотра Web-страниц. Сервером называется компьютер, на котором работают программы, обеспечивающие доступ к сетевым ресурсам. Серверы, как правило, имеют большие ресурсы (аппаратные, программные, информационные), которые могут быть выделены для использования в сети, и находятся в постоянно рабочем состоянии, обеспечивая передачу данных.

Для того, чтобы программа-клиент знала, с какой программой-сервером она работает, используются так называемые порты. Порт в Internet – это число, которое связывает программы в сети. При работе в Internet рабочая станция отсылает на узел сети (сайт) номер порта, который указывает на то, какую программу-сервер следует запустить. В большинстве случаев номер порта задан в программе-клиенте и пользователю не обязательно его знать.

Работа с гипертекстовыми страницами World Wide Web.

В Internet существует ряд протоколов, построенных на базовых протоколов TCP / IP, которые предлагают широкий сервис. В последнее время наиболее популярным сервисом в Internet стал сервис WWW (World Wide Web – Всемирная паутина). В основу данной системы положено понятие гипертекста, то есть множество отдельных документов, имеющих ссылки друг на друга. Выделенные слова, содержащиеся в одном документе, что «привязаны» к другим документам. Например, если в содержании книги вместо номеров страниц поставить ссылки на соответствующие части текста и создать возможность перехода по этим ссылкам, то такую ​​книгу будет удобнее читать. Поскольку ссылки могут указывать на документы в Интернет в любой точке Земли, то данная система получила название Всемирной паутины. Для работы со Всемирной паутиной используется специальный протокол НТТР (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста.

Гипертекст – это текст из выделенными фрагментами, которые играют роль ссылок, активизация которых вызывает выполнение определенных действий, например: вывод графического изображения, воспроизведение звука, открытие нового документа и т.п.. Действия, которые ассоциируются с определенными ссылками, могут выполняться автоматически (например, вставка рисунка в определенное место текста или воспроизведения музыкальной мелодии во время чтения документа).

Гипертекстовые документы создаются с помощью HTML (Hyper Text Markup Language) – специального языка разметки гипертекста. Документ во Всемирной паутине, написанный на языке HTML и доступный для просмотра пользователем, называется Web-страницей. Web-документы можно готовить в обычном текстовом редакторе, только местами в текст вставляются специальные коды (их называют тегами ), с помощью которых текст можно делать разноцветным, встраивать в текст мультипликацию, видеофрагменты и т.д.. Файлы этих документов обязательно должны иметь расширение имени. Htm. Технология WWW была разработана Европейской лабораторией физики элементарных частиц. Принцип работы во Всемирной паутине похож на работу с энциклопедией: вы читаете одну определенную статью и, пользуясь ссылками, заинтересовавшие вас, читаете еще ​​и другие статьи. Кроме текста в документах WWW могут находиться графические изображения, звуки и видео клипы.

Чтобы начать пользоваться World Wide Web, необходимо подключение к сети Internet и иметь в наличии специальную программу-проводника по Всемирной паутине. Такая программа называется Web-браузером (browser-проводник), она может отображать различные типы информации Web и переходить с темы на тему по гипертекстовыми ссылками, которые встроены в Web-документы. Гипертекстовые связи (ссылки) выделяются на экране цветом или (и) подчеркиваются. Если выбрать некоторое гипертекстовый связь, Web-браузер отобразит документ, на который указывает данная связь. Чаще всего используются программы-браузеры, которые прилагаются к операционной системе Windows: Internet Explorer и Netscape Navigator. Кроме того, некоторые коммерческие диалоговые службы, например, America Online, имеют свои собственные браузеры.

Поиск в Internet

Возможность быстрого перехода с одного места Internet к другому, принято называть серфингом (навигацией) Internet. Для путешествия Всемирной паутиной прежде всего необходимо знать адрес нужных узлов в Internet. Такую информацию можно получить несколькими способами, в частности:

узнать рекламы, периодических изданий, от знакомых;

воспользоваться поисковыми системами, задав критерий для поиска информации;

путешествовать Internet, начав путешествие в узлах с большим количеством ссылок на другие узлы.

После посещения каждого сайта, на который существует ссылка, стоит вернуться к исходной точке путешествия, после чего можно переходить на другие страницы Internet. Во время путешествия, кроме интересной информации, можно познакомиться с различными способами оформления Web-страниц и разнообразием узлов в Internet.

Работа с файлами средствами FTP-сервера

В Internet хранится огромное количество файлов, и для их хранения используются специальные FTP-серверы. Некоторые из них открыты для свободного доступа, их часто называют анонимными серверами, другие доступны только для ограниченного круга зарегистрированных пользователей, и требующие при подключении ввода идентификатора и пароля. Вряд ли можно найти коммерческую версию программы на FTP-сервере, но тестовые версии программ, а также программы, которые распространяются свободно, там можно найти. Различают два вида программ, которые можно, не нарушив законов об авторском праве, скопировать через Internet:

– Свободно-распространяемые программы (freeware). Программы этого типа распространяются бесплатно, порой при определенных условиях. Например, пользователь обязан скопировать пакет полностью, а не частично.

–Условно-бесплатные программы (shareware). Данные программы распространяются бесплатно, и их можно попробовать в работе, но для законного использования этих программ нужно заплатить некоторую небольшую сумму.

Для доступа к этим файлам нужно знать их полные адреса, которые имеют такой общий вид: <имя сервера> / <путь к файлу> / <имя файла>.

Чтобы получить файлы из Internet, используют универсальные программы, типа Internet Explorer или Netscape Navigator, но в некоторых случаях удобнее пользоваться специальной программой для передачи файлов. Например, CuteFTP программа, которая позволяет автоматизировать поиск файлов на FTP-серверах.

Общие алгоритмы поиска информации в Internet.

За время существования Internet было осуществлено много попыток организации поисковых средств. Наиболее удачные проекты возникли в последние несколько лет. Для организации поиска информации в сети Internet назначен поисковые серверы (поисковые системы). Используя такие серверы, можно подать запрос на поиск нужной информации, а сервер (система) выдаст вам список ссылок (адресов) на электронные источники, при этом каждый адрес играет роль гиперссылки активизируя которое, можно сразу же открыть соответствующую страницу. По принципу действия поисковые серверы делятся на поисковые каталоги и поисковые индексы. Поисковые каталоги позволяют осуществлять тематический поиск. Начальная страница таких серверов является тематическим рубрикатором верхнего уровня. Выбрав рубрикатору, и т.д., можно постепенно опускаться в перечень материалов, которые посвящены довольно узкой теме. Поисковые индексы работают как алфавитные указатели. В них запрос делается в поле поиска в виде последовательности ключевых слов, которые соответствуют содержанию искомой информации. В ответ на такой запрос будет выдан список Web-страниц, в которых встречаются указанные слова. Многие информационно-поисковых систем является одновременно и поисковыми каталогами и поисковыми индексами. Поисковые системы часто называют поисковыми машинами или машинами поиска. Всего в мире существуют сотни поисковых систем, и выбор какой-либо из них зависит от ваших собственных предпочтений. Известными поисковыми серверами являются: AltaVista , Yahoo , Gоogle , Rambler , Yandex , Aport , Meta . Некоторые из поисковых систем позволяют искать информацию не только на Web-страницах, но и в группах новостей и в местах, где хранятся файлы. Поэтому в дальнейшем будем употреблять вместо термина страница более общий термин – документ.

Общий алгоритм поиска выглядит следующим образом.

На начальную страницу поисковой системы или на любую другую страницу, на которой находятся поля для ввода запросов и кнопка для начала поиска. В последнем случае после щелчка на кнопке происходит переход на страницу поисковой системы. Принципиальной разницы между собственно поисковой системой и страницей с полями запроса, передается поисковой системе, нет.

Если система позволяет последовательно уточнять границы для поиска, то осуществляется переход на разделы, которые определяются этими пределами, например, поиск только в области наук. В таких системах запрос в главном разделе осуществляет поиск среди всех узлов Iнтернета. Если же вы, например, перейдете в раздел «Новости», то поиск по запросу проводится только среди узлов, посвященных новостям.

Введите запрос на поиск в соответствии с правилами, принятыми в выбранной системе поиска. В простейшем случае это одно или несколько слов, но возможны и сложные запросы с логическими операциями «AND», «OR», NOT ».

Если система поиска позволяет, то уточняются некоторые параметры запроса с помощью дополнительных полей, списков, флажков и переключателей, которые могут находиться на странице рядом с полем запроса. Нажмите на кнопку для начала поиска, и после некоторой паузы произойдет автоматический переход на страницу со списком документов, удовлетворяющих вашему запросу. Время паузы зависит от сложности запроса, скорости работы поисковой системы и качества связи с данной системой. Если ссылок так много, что они не умещаются на одну страницу, то после просмотра первой страницы с результатами поиска можно перейти к следующей. Найдя нужную ссылку, щелкните на нем мышью и переходите на страницу, которую вы разыскивали. Для просмотра после этого другие найденные документы, то вернитесь к странице со ссылками и выполните переход на новый документ по другой ссылке.

Во многих поисковых системах поле запроса остается на странице во время просмотра результатов, там можно быстро уточнить запрос и организовать новый поиск. В большинстве систем список включает в себя, кроме ссылок, несколько строк каждого из найденных документов. В некоторых системах списки ссылок отсортированы таким образом, что в начале списка выписаны ссылки на документы, наиболее точно удовлетворяют вашему запросу. Например, если в документе часто встречаются слова запроса и несколько слов, включенных в запрос, размещенные в документе рядом, то такой документ, по мнению поисковой системы, наиболее полно удовлетворяет запросу. Степень соответствия найденного документа запросу, определенный поисковой системой, не всегда совпадает с вашим пониманием этого соответствия. При выполнении запроса поисковая система не ищет документ непосредственно в Internet. Она обращается к своей базе данных, где в компактном виде собраны данные об информации в Internet.  

Информационные ресурсы системы здравоохранения

Основы телемедицины.

Телемедицина – прикладное направление медицинской науки, связанный с разработкой и применением на практике методов дистанционного оказания медицинской помощи и обмена специализированной информацией на базе использования современных телекоммуникационных технологий. Наиболее полным является определение, данное Американской ассоциацией телемедицины: «Предмет телемедицины заключается в обмене медицинской информацией между удаленными друг от друга пунктами, где находятся пациенты, врачи, другие провайдеры медицинской помощи, между отдельными медицинскими учреждениями. Телемедицина подразумевает использование телекоммуникаций для связи медицинских специалистов с клиниками, больницами, оказывают первую помощь, пациентами, находящимися на расстоянии, с целью диагностики, лечения, консультации и непрерывного обучения ».

Цель телемедицины – предоставление качественной медицинской помощи любому человеку независимо от его местонахождения и социального положения. Предметом телемедицины является передача с помощью телекоммуникаций и компьютерных технологий всех видов медицинской информации между удаленными друг от друга пунктами (медицинскими учреждениями, пациентами и врачами, представителями здравоохранения и т.п.). Кроме непосредственно телемедицинских консультаций можно выделить 6 основных направлений применения телекоммуникационных технологий в сфере медицины, представленные в таблице 6.

Таблица 6. Применение телекоммуникационных технологий в медицине

 

Технологии, применяемые в телемедицине

Большинство работающих сейчас телемедицинских проектов строятся на двух типах технологий.

Первый тип – отложена Телеконсультация (Телеконсультация off-line) – разновидность консультирования, происходит без использования систем внутрисетевого общения в реальном времени. Этот тип соответствует принципу «накопления – передача». Суть его заключается в получении и передачи изображений в цифровом виде от одного пользователя (врача) другому. Для общения и передачи информации консультант и абонент используют, как правило, электронную почту и специальные процедуры отложенных телеконсультаций. Наиболее типичное применение этой технологии в рутинной практике для оказания плановой медицинской помощи заключается в получении диагноза или консультации в течение 24 – часов.

Пока наиболее частым применением этой технологии является телерадиологии – обмен рентгенограммам, томограммами или МР-томограммами. Изображения могут передаваться на любые расстояния. Радиологи могут просматривать и анализировать изображения, не выходя из дома. Реализация этого метода возможна с помощью любых протоколов передачи данных и типов соединения – в переносе данных на дискетах и ​​простого кабельного соединения к сложным спутниковых каналов.

Прежде чем Интернет стал общедоступным, на огромном пространстве тогда еще Советского Союза успешно функционировала некоммерческая сеть FidoNet, объединившей ЭВМ энтузиастов всей страны. В рамках сети и на основе ее протоколов (так называемых FТN-протоколов) проводились телемедицинские консультации. Вопрос, заданный пользователем, читали сотни и тысячи посетителей сети, и каждый мог высказать свои собственное рассуждение затронутого вопроса. На основе подобной технологии в Беларуси несколько лет функционировала профессиональная региональная сеть обмена медицинской информацией ВеlMedNet. Сеть позволяла обмениваться сообщениями и файлами. Недостатком подобного способа была асинхронность и растянутость во времени получения сообщений.

С появлением Интернет реализация метода «накопления – передача» упростилась. Появились электронные доски объявлений, форумы и чаты, где можно пообщаться с коллегами.

Второй тип – «двустороннее интерактивное телевидение» или очное консультирование (Телеконсультация on-line) – телемедицинская процедура, разновидность удаленного консультирования, проводимая с использованием систем реального времени (как правило, видеосвязи). В клинической практике используется для оказания неотложной медицинской помощи и представляет собой процесс обсуждения конкретного клинического случая абонентом и консультантом, когда необходима консультация «в реальном времени».

Кроме вышеупомянутых технологий в сферу телемедицины входят и следующие. Инструктаж – телемедицинская процедура, представляет собой обеспечение физического лица (санитара, парамедика и т.д.) одностороннего видео – и голосовой связью с консультантом для получения рекомендаций по оказанию первой медицинской помощи. Применяется в случае массовых поражений при катастрофах. Биорадиотелеметрия (БРТМ, телеметрия) – регистрация физиологических данных на расстоянии с помощью радиосвязи. Это одна из первых областей применения телемедицины.

Мониторинг – телемедицинская процедура, разновидность телеметрии: удаленная регистрация физиологических показателей у людей, сознательно страдают тем или иным заболеванием.

Дистанционное обучение – разновидность учебного процесса, при котором либо преподаватель и аудитория, или ученик и источник информации разделены в пространстве. Для обеспечения сеансов дистанционного обучения используются компьютеры и телекоммуникации, преимущественно Интернет.

Строение телемедицинских систем. Средства передачи информации в телемедицине

Телемедицинская система – совокупность базовых рабочих станций, объединенных линиями связи, предназначенная для выполнения данного клинического или научной задачи с помощью телемедицинских процедур. Базовая рабочая станция (БРС) – это программно-аппаратный комплекс, представляет собой рабочее место специалиста с возможностями обработки, преобразования, вывода, классификации и архивации общепринятых видов клинической медицинской информации, а также проведения телеконференций. Телемедицинская система состоит из совокупности базовых рабочих станций различной комплектации, соединенных каналами передачи данных: стандартными и цифровыми телефонными линиями, волоконной оптикой, спутниками связи.

Применение того или иного способа передачи ограничивается шириной частотной полосы и связанной с ней скоростью передачи информации (количеством информации, переданной в единицу времени, бит / сек). Системы с узкой полосой частот, например обычные телефонные линии, сравнительно недороги, но их пропускная способность недостаточна для передачи полноценных видеоизображений. Однако эти системы вполне пригодны для передачи фотоизображений, речи, текста или других данных. Единого метода, как и ширины полосы частот, подходящих для решения всех задач телемедицины, не существует. Технические характеристики каждой системы определяют, исходя из потребностей пользователей.

Пропускная способность сетей с широкой полосой частот достаточно для передачи полноценных интерактивных видеоизображений. Однако в сельской местности и в отдаленных от промышленных центров областях они недоступны. При использовании процедуры сжатия интерактивное видео можно передавать и по системам с более узкой полосой частот, но получаемые при этом видеоизображение движутся неравномерно, что не позволяет различить подробности и тонкие движения. Системы с широкой полосой частот стоят дорого, поскольку затраты на передачу информации напрямую зависят от ширины этой полосы.

Функции телемедицинских центров

Внедрение телемедицины в Украине происходит децентрализованно. Это можно объяснить недостаточным правовым статусом телемедицинских услуг, экономическим фактором и, самое главное, отсутствием единых стандартов обмена медицинской информацией.

Уже доказано, что оптимальным является создание региональных центров, вокруг которых формируется телемедицинская инфраструктура региона и осуществляется дальнейшее распространение системы «на периферию» – в районные и участковых больниц.

Направления деятельности телемедицинского центра можно разделить на следующие.

– Клинический . К нему относится проведение консультаций, организация видеоконференций и консилиумов, работа по пересылке по электронной почте результатов диагностических исследований для получения выводов и рекомендаций из отдаленных медицинских учреждений.

– Образовательный . Сюда входят организация и проведение семинаров и учебных циклов для медицинских работников, создание и сопровождение серверов, медицинских баз данных и информационно-справочных систем.

– Научно-исследовательский . Под ним подразумевается разработка и внедрение новых телемедицинских технологий, подготовка и публикация научных обзоров, статей.

– Организационно-методический . Это направление обеспечивает обучение персонала кабинетов телемедицины, подготовку и распространение методических материалов.

– Информационно-коммуникационный . Под ним понимается организация обмена информацией отчетного и статистического характера между учреждениями здравоохранения, а также отдельными специалистами, техническое обеспечение электронными почтовыми ящиками.

Стандарты, применяемые в телемедицине.

Стандарт ( протокол ) передачи данных – это программы взаимодействия функциональных элементов компьютерной сети, то есть правила обмена информацией между компьютерами и периферийным оборудованием, объединенными в сеть. Отсутствие единого стандарта медицинской информации – ее накопление, хранение, передача, является одним из препятствий к глобализации и дальнейшего развития телемедицинских технологий. На данный момент существует около сотни различных стандартов, которые используются для работы с медицинской информацией. В большинстве случаев названия стандартов – это аббревиатуры групп, организаций или учреждений, принимающих участие в их разработке.

В мире достаточно много организаций, занимающихся вопросами телемедицины. Существует большое количество различных стандартов для передачи различных видов медицинской информации: HL7, ASTM, ASC, X12, DICOM т.п.. Рассмотрим первый из них.

Стандарт Health Level 7

В 1996 году Американским национальным институтом стандартов (АNSI) в США был утвержден национальный стандарт обмена медицинскими данными в электронном виде – Health Level 7 (НL7). Стандарт НL7 предназначен для облегчения взаимодействия компьютерных программ-приложений в учреждениях здравоохранения. Его основная цель заключается в такой стандартизации обмена данными между медицинскими компьютерными программами, при которой исключается или значительно снижается необходимость в разработке и реализации специфических программных интерфейсов, которые необходимы при отсутствии стандарта. Он легко сочетается с другими протоколами и стандартами, что позволяет использовать его в качестве стандарта в приборах многих производителей медицинской техники.

В марте 1987 года была разработана первая версия, а в наше время применяется версия НL7 3.0. Данный стандарт используется в США, Канаде, Европе, Австралии, Израиле, Японии и в других странах.

Стандарт НL7 касается обмена информацией и не касается систем, которые передают эти данные. Следствием этого является разнообразие методов применения стандарта НL7 в различных учреждениях здравоохранения. Единственная схема получения данных является ценным свойством не только для клинических, но и для статистических исследований.

Общая структура стандарта включает:

– движение пациентов (поступление, выписка, перевод);

– порядок прибытия;

– финансовые вопросы (биллинг);

– данные клинических наблюдений;

– интерфейс для данных общего назначения;

– информацию для руководящего персонала;

– назначения, операции и лечебные процедуры;

– систему эпикризов.

На данный момент стандарт НL7 определяет взаимодействие различных систем, которые посылают или получают данные о движении пациента, запросы данных, заказ, результаты лабораторных анализов и диагностических исследований, счет на оплату и лечения, а также изменения в файлах, содержащих справочно-нормативную информацию. В нем не делается попытки описать архитектуру данных внутри приложения, он рассчитан на ведение центрального банка данных.

Приближение специализированной помощи к отдаленных территорий является основной задачей для телеконсилиумов и телеконсультаций, которые могут осуществляться через современные компьютерные сети. По данным американских врачей, при использовании телемедицины в подавляющем большинстве случаев отпадает необходимость транспортировки больного в центральный госпиталь.

Проблемы телемедицины

Необходимость телемедицинских технологий обусловлена ​​рядом проблем, с которыми постоянно сталкиваются органы здравоохранения, исполнительная власть и сами врачи и пациенты. Проблемы местных исполнительных органов и учреждений здравоохранения заключаются в дефиците врачей-специалистов, медицинского персонала, миграции населения, удаленности провинциальных городов и сел от медицинских центров. Проблемы врачей состоят в необходимости постоянного тесного контакта с клиниками, в отсутствии специалистов в той или иной области медицины, в некачественной организации экстренной помощи, в трудностях с проведением научных исследований.

Приближение высококвалифицированной и специализированной консультативной помощи в районные центры здравоохранения при минимальных затратах и ​​параллельное клиническое обучение врачей является наибольшим преимуществом телемедицины.

Существуют также технические проблемы, препятствующие широкому и быстрому внедрению телемедицины. Это: отставание от быстрого развития телекоммуникационных и информационных технологий; сложная и громоздкая техническая инфраструктура; сложность в унификации телемедицинских технологий.

 

[1] Данные ( data ) – информация , представленная в виде, пригоден для обработки автоматическими средствами по возможным участием человека.

[2] Знание – субъективный образ объективной реальности , т.е. отражение внешнего мира в формах деятельности человека, формах ее сознания и воли .

[3] Индукция – это процесс суждения , достигающий выводу , который при имеющемся состоянии знаний является истинным только наверняка, но не гарантирует его. Индуктивный вывод может быть опровергнут или обобщенный при наличии дополнительных фактов. То есть, индукция состоит в формулировании определенного закона на почве ограниченного объема повторяющихся событий.