Введение в медицинскую информатику
Основы медицинской информатики
Медицинская информатика – наука, изучающая закономерности информационных процессов в медико-биологических системах и способы внедрения информационных технологий в медицинскую практику.
Являясь дисциплиной современной эпохи, как и многие фундаментальные медико-биологические науки, медицинская информатика возникла на стыке целого ряда дисциплин: Философии, Физики, Математики, Теории вероятностей, Биологии и медицины, Кибернетики.
Предметом изучения медицинской информатики являются информационные процессы в медико-биологических системах и информационные медицинские технологии.
Перед медицинской информатикой стоят следующие основные цели:
1. Изучение закономерностей информационных процессов в медико-биологических системах;
2. Синтез теоретического фундамента (гипотез, теорий, законов, правил);
3. Создание новых информационных технологий на основе теоретического фундамента;
4. Поиск путей внедрения информационных технологий в медицинскую практику.
Структура информации
Информация — сведения об объектах и явлениях окружающей среды, их параметрах, свойствах и состоянии, которые воспринимают информационные системы (живые организмы, управляющие машины и др.) в процессе жизнедеятельности и работы.
Одно и то же информационное сообщение (статья в газете, объявление, письмо, телеграмма, справка, рассказ, чертёж, радиопередача и т.п.) может содержать разное количество информации для разных людей — в зависимости от их предшествующих знаний, от уровня понимания этого сообщения и интереса к нему.
Информация есть характеристика не сообщения, а соотношения между сообщением и его потребителем. Без наличия потребителя, хотя бы потенциального, говорить об информации бессмысленно.
В случаях, когда говорят об автоматизированной работе с информацией посредством каких-либо технических устройств, обычно в первую очередь интересуются не содержанием сообщения, а тем, сколько символов это сообщение содержит.
Применительно к компьютерной обработке данных под информацией понимают некоторую последовательность символических обозначений (букв, цифр, закодированных графических образов и звуков и т.п.), несущую смысловую нагрузку и представленную в понятном компьютеру виде. Каждый новый символ в такой последовательности символов увеличивает информационный объём сообщения.
Как передаётся информация?
Информация передаётся в виде сообщений от некоторого источника информации к её приёмнику посредством канала связи между ними. Источник посылает передаваемое сообщение, которое кодируется в передаваемый сигнал. Этот сигнал посылается по каналу связи. В результате в приёмнике появляется принимаемый сигнал, который декодируется и становится принимаемым сообщением.
Передача информации по каналам связи часто сопровождается воздействием помех, вызывающих искажение и потерю информации.
Формула Шеннона:
,
где 
- вероятность того, что именно 
-е сообщение выделено в наборе из 
сообщений.
Легко заметить, что если вероятности 
равны, то каждая из них равна 
, и формула Шеннона превращается в формулу Хартли.
В качестве единицы информации условились принять один бит (англ. bit — binary, digit — двоичная цифра).
Бит в теории информации — количество информации, необходимое для различения двух равновероятных сообщений.
А в вычислительной технике битом называют наименьшую "порцию" памяти, необходимую для хранения одного из двух знаков "0" и "1", используемых для внутримашинного представления данных и команд.
Бит — слишком мелкая единица измерения. На практике чаще применяется более крупная единица — байт, равная восьми битам. Именно восемь битов требуется для того, чтобы закодировать любой из 256 символов алфавита клавиатуры компьютера (256=28).
На базе 8-разрядного двоичного кода в настоящее время существует множество систем кодирования. При создании первых версий IBM PC, которые работали только под управлением ОС MS DOS, была разработана кодировка ASCII (American Standard Code for Information Interchange – Американский стандартный код обмена информацией), содержащая латинские буквы, знаки препинания, скобки, специальные знаки и пробел.
Стандартный код ASCII включает:
· латинские строчные буквы 'А'...'Z' – порядковые номера в ASCII-таблице 65 – 90, прописные латинские буквы 'а'...'z' – порядковые номера 97 – 122;
· цифровые знаки '0'...'9' – порядковые номера 48–57;
· знаки препинания, специальные символы и пробел, например, '+', '/', '*', '%' и др.;
· управляющие коды, которые используются для разделения информации при ее кодировании и управлении работой внешних устройств компьютера.
В настоящее время разработана двухбайтная кодировка Unicode, которую поддерживает операционная система Windows NT. Коды символов в этой кодировке могут принимать значения от 0 до 65535.
Широко используются также ещё более крупные производные единицы информации:
· 1 Килобайт (Кбайт) = 1024 байт = 210 байт,
· 1 Мегабайт (Мбайт) = 1024 Кбайт = 220 байт,
· 1 Гигабайт (Гбайт) = 1024 Мбайт = 230 байт.
В последнее время в связи с увеличением объёмов обрабатываемой информации входят в употребление такие производные единицы, как:
· 1 Терабайт (Тбайт) = 1024 Гбайт = 240 байт,
· 1 Петабайт (Пбайт) = 1024 Тбайт = 250 байт.
За единицу информации можно было бы выбрать количество информации, необходимое для различения, например, десяти равновероятных сообщений. Это будет не двоичная (бит), а десятичная (дит) единица информации.
Накопители информации
| Винчестер (жесткий магнитный диск). | Алюминиевая пластина, покрытая слоем магнитного вещества. Накопитель на жестких магнитных дисках имеет небольшие размеры и монтируется в корпусе компьютера. На жестком диске записывается самая важная для работы компьютера информация: программы управления компьютером и обслуживания разных устройств, антивирусные программы, а также необходимые пользователю данные и так называемые инструментальные средства (средства создания программ, баз данных и т. п.). Для постоянного хранения большого количества разных программ и информации, которые всегда должны быть под рукой, требуется большой объем памяти. Современные жесткие диски имеют объем от десятков гигабайтов до нескольких терабайт. |
| Дискета 3,5" | Стандартные дискеты с пометкой HD (от английского high density— высокая плотность записи) обычно могут содержать до 1,44 Мбайт информации, а использование специальных дисководов Extra-High позволяет записать на них до 2,88 Мбайт. |
| CD - ROM (только для чтения), CD - R (для одноразовой записи), CD - RW (для многоразовой записи) | Вместимость компакт-дисков может быть различной. Старые CD-ROM могли содержать 650 Мбайт информации, более новые модели заводских дисков и «болванок» для записи уже имеют объем 700 Мбайт. Однако в последнее время также встречаются CD вместительностью 780 и даже 800 Мбайт. |
| DVD -диски | Digital Versatile Disc (цифровой многофункциональный диск) обеспечивает сохранение намного больших объемов информации, чем обычный CD. Основное их отличие заключается не только в повышенной плотности записи информации на информационном слое DVD, но и наличие разного количества таких слоев (что определяет вместительность различных дисков DVD). Емкость стандартного DVD-диска равняется 4,7 Гбайт. Однако существуют носители емкостью 8,5—9,4 Гбайт, а также рекордсмены по объему записываемой информации – 17-гигабайтные DVD. |
| Флэш-карты | Существует большое количество разновидностей носителей информации, выполненных в виде компактных карточных модулей, использующих энергонезависимую память. Они могут отличаться по способу подключения к ПК и другим устройствам — цифровым камерам, диктофонам, портативным компьютерам (например, через USB-разъем, специальный адаптер или слот расширения), а также по своей конструкции, назначению и емкости. Обычно флэш-карты позволяют хранить от 8 до 256 Мбайт информации, однако существуют модели емкостью 1 (MemoryStick), 2 и даже 4 Гбайт (CompactFlash). |
| Флэш-брелоки | Компактные устройства хранения информации на основе флэш-памяти, которые имеют встроенный разъем для подключения к USB-порту. Флэш-брелоки являются удобной альтернативой традиционным дискетам. Немаловажное значение имеет не только удобство их использования и надежность хранения информации, но и емкость этих устройств — от 8 Мбайт и выше. |
Перечисленные компоненты компьютера размещены в системном блоке, на передней панели которого находятся выключатель, входы дисководов, индикатор и др. На задней панели расположены разъемы, обеспечивающие подсоединение разнообразных приборов: дисплея, клавиатуры, принтера, мыши, сканера и др. Каждый из разъемов индивидуален по своей конфигурации - перепутать кабели от периферийных устройств при подключении невозможно.
Устройства ввода информации
Для ввода информации применяются два основных устройства - клавиатура и "мышь", а также несколько типов дополнительных устройств.
Клавиатура - основное и обязательное устройство ввода информации. Служит для ввода текстовой информации и для управления выполнением ряда команд. Стандартная клавиатура имеет 101 или 102 клавиши. На многих современных клавиатурах имеется ряд дополнительных клавиш, которые упрощают выполнение некоторых операций (например, клавиша выключения компьютера, регулирования громкости и др.).
На клавиатуре можно выделить следующие группы клавиш:
1. алфавитно-цифровые
2. служебные
3. управления курсором
4. функциональные
5. дополнительные
Служебные клавиши:
Сaps lock служит для включения режима прописных букв. При ее нажатии с клавиатуры вводятся прописные, а при нажатой клавиши Shift - строчные буквы.
Enter (ввести) - предназначена для окончания ввода строки текста или для подтверждения утвердительного ответа на запрос какой-либо программы. Эта клавиша вводит информацию в оперативную память компьютера для окончательной обработки.
Del (delete - удалить) - используется для удаления символа, находящегося справа от позиции курсора.
Back Space - это клавиша со стрелкой направленной влево расположена над клавишей Enter. Эта клавиша удаляет символ, стоящий слева от курсора.
Ins (Insert - вставить) - предназначена для переключения между двумя режимами ввода символов: ввода с раздвижкой символов (вставка) и ввода с замещением ранее введенных символов (замена).
Клавиши Ctr l , Alt, S h ift (Control - контроль, Alternative – альтернатива, Shift – сдвиг) предназначены для изменения значений других клавиш.
Так, например, комбинация Ctrl + Alt + Del осуществляет так называемый
1) “теплый (горячий) старт” (или “мягкую перезагрузку”) компьютера. В случае несрабатывания этой комбинации существует еще два способа перезагрузки компьютера:
2) при помощи кнопки RESET на передней панели системного блока и
3) “холодная перезагрузка (старт)” - при отключении питания компьютера.
Перезагрузка компьютера производится в случаях “зависания” (сбоя в работе ПК) компьютера.
Клавиши управления курсором
Клавиши ←↑↓ → перемещают курсор по экрану в соответствующих направлениях.
PgUp (Page Up - на страницу вверх) - перемещение по текcту с интервалом в одну экранную страницу вверх.
PgDn - (Page Down - на страницу вниз) - перемещение по тексту с интервалом в одну экранную страницу вниз.
Home (дом) - перемещение курсора на начало строки текста.
End (конец) - перемещение курсора в конец строки.
Функциональные клавиши
Клавиши F1 - F12 – предназначены для различных специальных действий, которые задаются выполняемой программой. Например, клавиша F1 служит для вызова справочной информации; клавиша F 5 служит для обновления окна программы, в текстовом же редакторе Word она открывает пункт Найти и заменить Меню Правка.
Дополнительные клавиши
Расположены в правой части клавиатуры, дублируют клавиши управления курсором. При включенной клавише Num Lock эти клавиши выполняют роль малой цифровой клавиатуры и служат для набора цифр математических знаков.
Манипулятор "мышь"- обеспечивает быстрое перемещение курсора по экрану, ввод графической информации и управление выполнением команд по принципу "указать-нажать" и т.д. Двойной щелчок левой клавиши мыши открывает объект, щелчок правой клавишей вызывает контекстное меню объекта.
Дополнительные устройства ввода:
1. Сканер - устройство оптического ввода информации, служит для конвертации (преобразования) графической информации с плоского носителя изображения в электронную форму (файл).
2. Цифровые камеры (видеокамеры и фотоаппараты) - устройства получения видеоизображений и фотоснимков в компьютерном формате.
3. Микрофон - устройство, кодирующее звук.
Системные программы
а) Операционная система (ОС) является неотъемлемой частью ПК, обеспечивая управление всеми аппаратными компонентами и позволяя отделить остальные классы программ от непосредственного взаимодействия с аппаратурой. ОС загружается при включении компьютера и выполняет следующие задачи:
- организует взаимодействие различных устройств компьютера
- поддерживает диалог человек-компьютер
- определяет способ хранения информации в компьютере
- запускает другие (прикладные) программы
Современные операционные системы делятся на:
- однопользовательские однозадачные (MS DOS, DR DOS)
- однопользовательские многозадачные (Windows-95,-97,-98)
- многопользовательские многозадачные (UNIХ, Windows-ХР,-NT, Linux)
Во всех ОС Windows распространен объектно-ориентированный подход. В более ранних ОС (DOS) преобладал процедурный подход.
б) Сервисные программы:
Драйвер – программа, обеспечивающая поддержку работы внешнего устройства. Каждому типу внешнего устройства сопоставляется свой драйвер. Драйверы стандартных устройств образуют в совокупности базовую систему ввода-вывода (BIOS). Драйверы дополнительных устройств могут подключаться к ОС динамически при запуске ПК, что позволяет расширить возможности операционной системы по управлению устройствами ввода-вывода компьютера, оперативной памятью и т.д.
Утилиты - программы вспомогательного назначения, предназначенные для обслуживания, настройки и проверки работоспособности ПК.
Архиваторы - программы позволяют за счет применения специальных методов "упаковки" сжимать информацию на дисках и создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл.
Антивирусные программы предназначены для предотвращения заражения компьютерным вирусом, обнаружения компьютерных вирусов на ПК и ликвидации последствий такого заражения.
Системы программирования
Наиболее часто для создания программного обеспечения используются языки программирования.
Язык программирования - это программа позволяющая описать последовательность действий компьютера при помощи набора команд или операторов (слов за которыми закреплены определенные действия компьютера). Однако следует сказать, что язык программирование не является тем языком, с помощью которого функционирует ЭВМ. Естественным языком, который понимает компьютер, является машинный и его алфавит состоит из двух символов - единиц и нулей. Машинный язык - это такой язык, который компьютер воспринимает непосредственно, т.е. это язык машинных команд данной модели компьютера. Но процесс написания программы на машинном языке достаточно сложен и неудобен, поэтому было создано достаточно большое количество языков программирования, которые можно разделить на три группы:
1) Трансляторы - это языки-переводчики, то есть человек описывает ход выполнения программы, используя операторы близкие по смыслу к выполняемым компьютером действиям, а переводит эти операторы по очереди в язык машинных кодов. Программы, написанные на таких языках просты и понятны, но выполняются достаточно медленно. Типичные языки - трансляторы -BASIC, FORTRAN.
2) Компиляторы - отличаются от трансляторов только тем, что переводятся в машинные коды не отдельные операторы, а целиком программа, поэтому программы выполняются гораздо быстрее. Языки-компиляторы получили наибольшее распространение, например - PASKAL, CI и т.д.
3) Машинно-ориентированные языки или АССЕМБЛЕРЫ - это программы позволяющие создавать программы в машинных кодах.
Прикладные программы
Для персональных компьютеров разработаны и используются разнообразные прикладные программы для решения задач в самых различных сферах человеческой деятельности. Наиболее широко применяются программы:
- Текстовые редакторы - это программы позволяющие создавать, корректировать и печатать текстовые документы (Блокнот, Word и т.д.)
- Графические редакторы - позволяют обрабатывать графическую информацию (Photoshop, Corel Draw).
- Электронные таблицы - предназначены для хранения информации в табличном виде и выполнения статистических, арифметических, финансовых и прочих вычислений (Excel).
- Системы Управления Базами Данных (СУБД) - программы позволяющие хранить, обрабатывать, систематизировать и производить поиск информации в удобном виде (FoxPro, Access, MS WORKS).
Введение в медицинскую информатику
Дата: 2019-07-24, просмотров: 204.
