Автоматизация биофизических экспериментов

Использование биофизических методов исследования и приборов, которые позволяют выражать неэлектрические параметры исследуемых процессов и явлений в электрических величинах, а также применение математических методов и современных средств вычислительной техники сделали возможным автоматизировать проведение биофизических экспериментов. Автоматизация эксперимента направлена на сокращение сроков и применение новых методов и в широком смысле является логическим результатом современной науки. Такой методологический подход позволяет изучение все более сложных взаимосвязей в природе, используя средства алгоритмизации и программирования.

Одновременно перед исследователем ставятся новые комплексные задачи. Прежде всего повышение чувствительности, точности и воспроизводимости измерений. Особенно важно предусмотреть возможность исключения воздействий применяемых датчиков и измерительных приборов на физиологическое состояние исследуемого объекта.

Возникают проблемы обеспечения более высокой скорости регистрации, резкое увеличение количества контролируемых, регулируемых параметров, а также расширение диапазонов их измерения. Особую роль приобретает интерпретация экспериментальных данных.

Устройство для автоматического исследования какого-либо процесса представляет собой сложный комплекс датчиков, физических приборов, вычислительной техники, программного обеспечения, т.е. сложное программно-техническое устройство. Общая схема подобного решения представлена на схеме (рис.1).

В этой схеме основным средством исследования является измерительная установка, в состав которой входят устройства и приборы, служащие для измерения и регистрации исследуемых параметров, устройства управления и устройства регулирования параметров. Особо следует указать на роль датчиков информации, с помощью которых получается информация от объекта исследования, преобразованная в электрические сигналы.

		исследователь
	ЭВМ и сопутствующее оборудование

Рис.1. Принципиальная схема системы автоматического исследования в биофизике

Важное место в системе автоматического биофизического исследования отводится вычислительным системам, которые активно используются на всех этапах эксперимента: от поиска и анализа литературных данных до планирования, управления, съема и анализа экспериментальных материалов, их интерпретации.

Сложность задач, стоящих перед вычислительным блоком, требует разработки очень совершенной программы ее работы. Обобщенная схема алгоритма должна предусматривать постановку проблемы, разработку теоретического обеспечения эксперимента и разработку модели, непосредственное проведение эксперимента, проверку соответствия получаемых результатов модели, ее анализ, соответствие цели, возможность корректировки цели и модели.

Последовательность действий при проведении эксперимента, представленная в виде алгоритма, позволяет выделить ряд этапов, связанных между собой, когда выходная информация одного этапа служит входной информацией для другого этапа. Использование алгоритма дает возможность анализа цикличности отдельных стадий процесса, его разветвленность. Исследователь принимает участие в автоматизированном эксперименте практически на всех его стадиях. Для обеспечения этого качества система должна содержать эффективные методические, технические и программные средства организации диалогового режима: устройства и программы для оперативного задания управляющих команд, средства оперативного графического взаимодействия.