Технические средства каналов информационного взаимодействия

1. БТС отличается от чисто технических систем тем, что в их структуру включены биологические объекты, выполняющие определенные функции, которые связаны с назначением такой системы. Становится необходимым включение новых узлов, главное назначение которых – согласование характеристик биологического объекта с параметрами технических элементов. Включение в структуру БТС так называемых каналов информационного обмена (КИО) технических и биологических элементов, ТСОС, ТСНС.

2. Канал взаимодействия – набор технических средств, позволяющий согласовать различия в свойствах биологических объектов с техническими элементами при их соединении в БТС при обмене энергией, веществом, информацией.

3. Вещественные каналы – передача вещества; Энергетические каналы – передача энергии; Информационные – передача информации

4. При включении человека в БТС необходимы каналы информационного обмена, которые ориентируются на три анализатора человека: зрительный, слуховой и тактильный. Зрительный анализатор - используют различные визуальные устройства воспроизведения, слуховой – акустические системы, тактильный – устройства механического или электрического воздействия. Использование ПУ для передачи ЧО своих решений в исполнительные устройства.

5. Такой канал, в котором кроме технических средств должны быть представлены рецепторные и эффекторные подсистемы человека, поэтому сам канал – биотехническая система.

6. Предъявления осведомительной информации; Передачи команд-инструкций

7. (ИМ)_оу ^G (КМоу)_Исс {F_Исс}_оу {U_к}_Исс G – оператор преобразования; ИМ, КМ, F, U_к – идентификаторы объектов; ОУ, Исс, К – доп. Обозначения.

8. Информационная модель, (ИМ)_оу – отображение состояния объекта исследования, технических средств исследования и управления состоянием внешней среды и способов воздействия на них, в соответствии с определенным правилами. (ИМ)_оу={ФП,Пр}_оу

ФП –физиологические процессы; Пр - параметры

9. Концептуальная модель (КМ) – совокупность представлений ЧО о целях и задачах деятельности и состояниях объекта исследования, тех. системы, внешней среды и способах воздействия на них. (КМ)_Исс={F_оу}_Исс

10. Информационная модель является отображением состояния исследователя, технических средств исследования и управления состоянием, внешней среды и способов воздействия на них, в то время как концептуальная модель представляет собой представления человека оператора об этих параметрах.

11. Виды информации: Осведомительная – измерительные сигналы, данные, которые поступают через рецепторные подсистемы; Управленческая – командные сигналы, поступают через эффекторные подсистемы; Сервисная – информация для контроля за состоянием технических средств и принятия решений.

12. Три информационные модели: (ИМ)_оу – осведомительная информация об объекте управления; (ИМ)_к – командная информация; (ИМ)_с – сервисная информация.

13. Осведомительная информация – совокупность сведений об объекте исследования или управления; Командная информация – совокупность всех команд поданных в ТС; Сервисная информация – как обратная связь о выполнении командной информации. Каждый вид информации предоставляет данные необходимые для организации управления со стороны человека.

14. Характеристики осведомительной информационной модели: Априорные сведения об изучаемой системе; Измерительная информация, полученная с помощью ТС; Параметры установки ТС; Дополнительные сведения из других источников. Характеристики командной информации: Изменение состояния ТС; Параметры измерительных устройств (диапазон, частота); Параметры устройств управления (коды, амплитуды). Командные указывают на действие, которое нужно выполнить, а осведомительные дают информацию о ситуации после выполнения действия.

15. Для каждой информационной модели характерны свои форматы представления, т. е. распределение параметров из ИМ размерности N (J_N) в пространстве восприятия какой-либо сенсорной системы человека. Сами J_N могут быть рассчитаны на восприятие различными сенсорными системами, поэтому и форматы представления могут различаться.

16. (ИМ)^М_Об – информационная модель объекта исследования или управления в пространстве параметров, размерность которого М может быть любой. J^Об_N – информационная модель объекта исследования или управления в пространстве восприятия: размерность N=1,2,3; (ИМ)^L _К – информационная модель командной информации для управления в пространстве командных сигналов, размерность L может быть любой, т.к. часто необходима совокупность команд – {U} ^L_К.; J ^К _N- информационная модель сигналов управления в пространстве восприятия: размерность N=1,2,3; (ИМ)^R_С – информационная модель сервисной информации в пространстве представления; размерность R (количество элементов) может быть любой, т.к. часто ее объем большой. J^C_N – ИМ сервисной информации в пространстве восприятия: N = 1, 2.

17. Для каждой информационной модели характерны свои форматы представления, т. е. распределение параметров из ИМ размерности N (J_N) в пространстве восприятия какой-либо сенсорной системы человека. Сами J_N могут быть рассчитаны на восприятие различными сенсорными системами, поэтому и форматы представления могут различаться. (ИМ)^М_Об – информационная модель объекта исследования или управления в пространстве параметров, размерность которого М может быть любой. J^Об_N – информационная модель объекта исследования или управления в пространстве восприятия: размерность N=1,2,3; (ИМ)^L _К – информационная модель командной информации для управления в пространстве командных сигналов, размерность L может быть любой, т.к. часто необходима совокупность команд – {U} ^L_К.; J ^К _N- информационная модель сигналов управления в пространстве восприятия: размерность N=1,2,3; (ИМ)^R_С – информационная модель сервисной информации в пространстве представления; размерность R (количество элементов) может быть любой, т.к. часто ее объем большой. J^C_N – ИМ сервисной информации в пространстве восприятия: N = 1, 2.

18. Визуальное представление информации: абстрактная и изобразительная. В первом варианте информация передается с помощью абстрактных символов: цифр, букв, геометрических фигур и т. д. Для передачи информации человеку используются отдельные лампы накаливания и электролюминисцентные индикаторы, сигнальные оптические трафареты, устройства типа счетчика, цифровые индикаторы. Во втором варианте применяется метод «пространственного кодирования». Различают физическую и математическую форму представления информации.

19. В любом варианте отображения для наблюдения информации необходимо физическое поле (внешнее или собственное), которое воздействует на анализатор человека – порождающее поле. Порождающее поле при съеме информации – физическое поле, посредством которого осуществляется взаимодействие первичного измерительного преобразователя с исследуемым объектом. Это поле определяет аналитический сигнал, содержащий информацию о свойствах объекта. Источники: сам объект, внешнее специально подобранное поле. Порождающее поле при отображении информации – физ. поле, посредством которого осуществляется взаимодействие устройства воспроизведения с анализатором человека. Это поле также определяет аналитический сигнал. Источники – само устройство воспроизведения, его характеристики отражают характеристики анализатора человека.

20. Основные виды: Оптическое излучение в видимой области (документ на твердом носителе информации – отражение внешнего излучения; самоизлучающие материалы); Акустический сигнал; Преобразователи эл-механического типа; Материалы для скрытой записи.

21. В измерительных задачах: если исходным носителем информации является сам объект, порождающее поле выступает лишь переносчиком информации от измерительного преобразователя; при выполнении лечебных процедур источником сигнала выступает техническое устройство, а измерение является контрольной операцией параметров воздействия; параметры порождающего поля содержат не только “релевантную” информацию, но и помехи; порождающее поле преобразуется в электрич. сигнал; алгоритм обработки сигналов должен быть приспособлен к тем параметрам, которые содержат релевантную информацию. В задачах отображения: порождающее поле выступает лишь переносчиком информации до пользователя; параметры порождающего поля содержат не только «релевантную» информацию, но и помехи; алгоритм обработки сигнала при отображении должен быть приспособлен к параметрам устройства воспроизведения.

22. Релевантная составляющая – полезная составляющая, по возможности свободная от мешающих компонентов (помех, шумов) и содержащая сведения об объекте исследования (управления), ради получения которых ставится медико-биологический эксперимент.

Часть порождающих полей, относящаяся к релевантной информации – содержащая сведения об объекте управления, так же сведения сервисного характера.

23. Математическая форма представления информации – использование системы счисления для отображения количественных свойств информации.

24. Системы счисления должны обеспечивать легкость определения границ между кодами рядом записанных знаков; однозначность комбинации символов алфавита каждому знаку.

Варианты цифровых кодов: s=1 унитарный код {1}; s=2 двоичный код {0,1}; s=8 восьмеричный код{0,1,2,3,4,5,6,7}; s=10 десятичный {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}; s=16 шестнадцатеричный {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}.

25. Размерность документа определяется количеством координат носителя и способом их использования. Различают геометрические меры – размерные координаты носителя L₁, L₂, определяющие расположение элемента носителя, и глубинную меру h, которая характеризует изменение параметра соответствующего элемента НИ. Для каждой координаты легко определить количество градаций следовательно структурную (S)_НИ емкость НИ. Так для двухмерного документа: где L_i i = 1;2 – геометрическая координата (максимальное значение N = 3); ∆L_i – шаг квантования по координате L_i; h_max – максимальное значение глубинной меры; ∆h – шаг кантования по глубинной мере. Выражения определяет структурную емкость носителя информации.

26. Наличие механических узлов, высокой точности, предварительная разметка носителя - бумажной ленты, легкость организации архива, малый расход энергии, простая и дешевая аппаратура, малое быстродействие.

27. Структурные признаки: Степень свободы ОР и Н; Состав исполнительных узлов; Непрерывность или прерывность действия; Связь между регистрируемыми параметрами и категориями кодирования на носителе.

28. метод	материал	использование
    Электронный луч	люминофор, термопластика, масляная пленка	излучение, фазовая мод
    Изменение потенциала	люминесценция	излучение
    Свет	фотоматериалы	Пропускание, отражение
    Эл. ток	Нить накала	Излучение, вращение
    механический	непрозрачные	Пропускание, отражение

29. Документ – запись процесса Д=F(t) Носитель информации (Н) – бумага, пленка – перемещается в горизонтальной плоскости. Орган регистрации (ОР) – перо, луч, пучек перемещающийся в вертикальной плоскости

Формула регистратора: L-координата документа

30. 1. Определение интервалов времени: I, v; ∆t=I/v; v_ном≠ v_д Источники: Нестабильность частоты вращения двигателя; Проскальзывание в ведущем узле; Изменение размеров бумаги. 2. Определение амплитуд: α=S_угл I; S_диф=δα/δI Источники: нестабильность передачи преобразователей, погрешность нанесения диаграмм сетки, смещение бумаги, трение о бумагу.

31. 1. Группировка - объединение близких по некоторому критерию информационных данных. 2.Системотехнические мнемосхемы - отражение групп объектов и связей между ними: структурные, функциональные, электрические и др. схемы. 3. Мнемонические схемы - отображение в условной форме структуры, связей, информационных параметров: статические; информационные; информационно-оперативные. 4. Пиктографическое письмо. 5. Инфоструктурные модели - структура информационных преобразований. 6. Символьное представление - отображение информационного комплекса в виде обобщенного графического символа, параметры которого передают компоненты ИМ.

32. Мнемосхема представляет собой условное графическое изображение ОУ в виде комплекса символов, изображающих отдельные его элементы с их взаимными связями. Различают статические, информационные и информационно-оперативные мнемосхемы в зависимости от наличия в них индикаторов для отображения ряда важных параметров. В последнем исполнении форма представления ОУ в виде мнемосхемы становится очень эффективным средством отображения из-за ее высокой наглядности.

33. Для представления числовой информации могут использоваться знаковые и беззнаковые коды. Числа могут быть представлены в памяти процессора в двоичной системе счисления, достаточно часто в микропроцессорах требуется отображать и хранить числовую информацию в десятичном виде. Для этого применяются двоично-десятичные коды. Для работы с двоично-десятичными кодами в состав команд микропроцессоров часто вводятся специальные команды.

34. Отдельные источники света; Знаковые индикаторы; Ленточные самописцы; Перфораторы; Печатающие устройства; Электронные индикаторы; Магнитографы; Магнитные диски; Магнитные ленты. Регистраторы: предварительная разметка носителя - бумажной ленты, легкость организации архива, малый расход энергии, простая и дешевая аппаратура, малое быстродействие, проблемы переработки информации, наличие механических узлов высокой точности, ограниченные размеры носителей (до 1 м), менее гибкая система использования. Индикаторы: “электронная” разметка экрана, “электронный” архив, большое потребление энергии, высокая стоимость, высокое быстродействие, программные средства, переработки информации, легкость смены способов отображения, отсутствие прецизионных механических узлов, размеры экранов отображения ограничены, универсальность использования

35. Растровые индикаторы в устройствах отображения. Устройства воспроизведения в виде двумерных изображений приобрели распространение в связи с появлением электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), а затем и других приборов: светодиодных матриц, газоразрядных, жидкокристаллических и плазменных панелей. Изображения на них образуются из большого числа излучающих световой поток отдельных точечных источников – пикселей. Интенсивность излучения пикселя определяется амплитудой информационных сигналов, а координаты – специальной системой управления, которая задает координаты пикселя.

36. Изображение – пространственно-временное распределение интенсивности порождающего поля. Т. О. любой визуальный, акустический или тактильный сигналы, несущие информацию для ЧО, а также их комбинация, рассматриваются как визуальное, акустическое, тактильное или сложно организованное изображение.

37. Выбранный параметр изображения связывается с параметрами отображаемой информационной модели, в этом случае параметры изображения становятся категориями визуального кодирования. При оценке количества градаций в алфавитах этих категорий необходимо учитывать сложность синтезируемого изображения, технические возможности формирования сигналов изображения, типов устройств воспроизведения, свойств зрительного анализатора человека.

38. легкость различения соседних элементов; легкость интерпретации; совместимость с другими категориями; эффективное использование площади НИ; учет эффектов утомления человека; учет эффектов раздражения; легкость технической реализации

39. Количество градаций, надежно различаемых человеком, ограничено и разное для каждой категории. Можно представить сложность изображений-образов, которые синтезируются с помощью указанных категорий кодирования.

    Способ кодирования	Количество градаций
    Цвет	10–11
    Система знаков: цифро-буквенные математические абстрактные суггестивные число одинаковых элементов	45 15 8–16 200–1000 5
    Размер	3
    Ориентация	8–16

40. Изображение – основа восприятия информации. Служит для диагностики (отображение данных), лечебного процесса (отображение вида и параметров воздействия, реакция), контроль состояния, обработка результатов исследований.

41. По модальности сигнала – визуальные, акустические, тактильные; По функции информации – осведомительные, командные; По назначению показаний – для контрольного чтения, для качественной и колич-й оценки; По форме отображения – абстрактные, изобразительные. По степени детализации – интегральные, детальные.

42. по содержанию адекватно отображать ОУ и ОС; по объему отображаемой информации обеспечивать оптимальный информационный баланс, исключая избыточность и дефицит информации; по форме и композиции соответствовать задачам ЧО и его психофизиологическим возможностям по приему и переработке информации.

43. 1. Изображение-образ, в котором свойства (ИМ) _ОбУ представлены в явном виде, т.е. представлено изображение самого объекта управления; 2. Изображение-образ в виде специально синтезированного сложного графического образа, не совпадающего с изображением исходного объекта.

44. Замена большого количества различных приборов, передающих информацию об отдельных параметрах исследуемого объекта: информационной моделью в виде целостной пространственной схемы (условной картины).

45. Латентный период реакции человека на изображение-образ короче, чем на изображение-символ (среднее время реакции на изображение предмета – 0.4 сек; на цветной рисунок – 0,9 сек, а на графический символ или слово – 2,8 сек).

Разница в латентных периодах не означает, что изображение-образ всегда лучше изображения-символа.