Simulační systémy pomáhají modelovat lidský organismus

Simulační systémy a systémy pro vědeckotechnické výpočty rozšiřují možnosti svého použití mimo své "standardn


Simulační systémy a systémy pro vědeckotechnické výpočty rozšiřují možnosti
svého použití mimo své "standardní" oblasti. Jednou z jejich aspirací je i
popis biologických funkcí lidského organismu pomocí matematicky formalizovaného
popisu.
Golem přichází
Projekt Golem směřuje k vytvoření systému, který modeluje biologické funkce
organismu. Lze tak např. simulovat efekt podání léku a na základě výsledku
určit, zda se farmakum pacientovi opravdu aplikuje. Systém by měl především
dokázat modelovat veličiny, které nejsou přímo měřitelné, ale jaksi
"virtuální", přesto ale klíčové pro posouzení pacientova stavu. Kromě vlastního
léčení je možným využitím Golema i oblast výuky. Nasazení podobných systémů v
medicíně by údajně mělo znamenat menší revoluci na tomto poli (nakonec včetně
změny pozice lékaře v celém procesu).
Projekt Golem je vyvíjen na 1. lékařské fakultě UK v Praze, přičemž realizace
se odehrává na bázi Simulinku. Použit je i systém Control Panel od firmy
Moravské přístroje.
Kam se celá oblast ubírá
Seminář uživatelů systémů Matlab, Simulink a Stateflow ukázal některé zajímavé
trendy, jimiž se tento typ softwaru ubírá.
V první fázi se jedná o uživatelské rozhraní, které by mělo odpovídat komfortu
obvyklému v prostředí Windows. Tomu odpovídají např. následující funkce: po
kliknutí na blok se ukazují jeho vlastnosti, program přímo ukazuje na místo
vzniklé chyby, nabízí operace s jednotlivými bloky (začleňování a vytahování ze
schématu) pomocí metody táhni a pusť. Snahou je maximálně usnadnit orientaci
mezi množstvím předdefinovaných komponent (vyhledávání, vizualizace).
Nové verze produktů od společnosti MathWorks (Simulink 3.0 a Stateflow 2.0)
umožňují inteligentní debuggování (po blocích), je přítomen tzv. správce verzí,
který udržuje historii vývoje modelů. Real-Time Workshop zase umožňuje z
blokových diagramů generovat přímo zdrojový kód v některém z podporovaných
programovacích jazyků.
Objekty, knihovny, komponenty...
Cena a kvalita vývojových nástrojů je v poslední době ve stále větší míře
závislá na množství předdefinovaných a přímo použitelných struktur. Toto
bobtnání se nevyhnulo ani simulačním nástrojům. Přibyla celá řada nových
knihoven (v terminologii firmy MathWorks se přitom knihovny označují jako
toolboxy), přičemž k nejdůležitějším patří Fixed Point Blockset 2.0 sloužící
pro práci s čísly v nestandardním formátu (jedním z podporovaných datových typů
jsou např. čísla bez řádové čárky s libolovným počtem bitů ve slově).
Fixed Point Blockset najde využití zejména v digitálním zpracování signálu,
knihovna Power System Blockset je určená pro modelování sítí distribuujících
elektrickou energii, Fuzzy Logic Toolbox směřuje do oblasti návrhu a
diagnostiky systémů na bázi fuzzy logiky.
Simulink a Stateflow podporují dnes nové datové typy (komplexní čísla). Vstup a
výstup do Matlabu se může odehrávat prostřednictvím matic nebo tzv. struktur,
které jsou jakousi obdobou objektů v objektovém programování. Stejně jako
objekty měly původně přiblížit programovací prostředí "reálnému" světu, v
prostředí softwaru pro vědeckotechnické výpočty jsou analogickým trendem
změněné podoby vstupů do prostředí systémů (např. použití obvyklých fyzikálních
veličin a jednotek).
Perličky
K víceméně povinné výbavě současného softwaru patří podpora Internetu.
Zajímavostí je i využití Javy; perličkou je, že z nových produktů firmy
MathWorks je jeden z nich dokonce přímo v Javě napsán (zatím pouze v beta-verzi
existující Dials and Gauges 1.0, který lze použít zejména k vizualizaci a
ovládání simulací; nastavení vlastností se zde provádí pomocí displejů se
znázorněnými "reálnými" prvky typu tlačítek a ručiček). Vzrůstající popularitě
Linuxu odpovídá i možnost portace softwaru pro vědeckotechnické výpočty i na
tuto platformu.
Další oblasti použití
Existuje celá řada tuzemských aplikací a projektů. Knihovna Neural Network
Toolbox 3.0 (součást Matlabu) se používá k návrhu neuronových sítí na Vojenské
akademii v Liptovském Mikuláši. Na pražské FEL probíhá projekt zaměřený na
počítačové zpracování rentgenových snímků.
K dalším aplikacím patří např. užití Simulinku v silnoproudé elektrotechnice
(opět na pražské FEL) a stavové řízení soustavy s několika inverzními kyvadly
(využití např. při řízení startu rakety nebo při řízení zaměřování zbraní). V
rámci ostravské VŠB zase probíhá projekt modelující proudění reálných tekutin v
potrubním systému (tlakové úbytky, ztráty energie...).
8 2676 / pah









Komentáře
K tomuto článku není připojena žádná diskuze, nebo byla zakázána.