Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь.
Как Вы знаете или не знаете или не помните, любая система может быть представлена, как черный ящик. Концепция обратной связи предполагает, что изменение Выходного сигнала одного черного ящика через некоторую передаточную функцию второго черного ящика передается на Вход первого.
Как один из вариантов реализации — весь Выходной сигнал первого черного ящика подается (добавляется, вычитается, мультплицирует, делит и т.д.) на его же Вход — заметьте, что «весь сигнал» это тоже всего лишь изменение сигнала по отношению к нулевому уровню выхода.
Сперва рассмотрим Отрицательную Обратную Связь (ООС). Почему? Да потому, что это и есть основной метод регулирования заданного параметра. Под ООС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы подавить (компенсировать) это изменение. Т.е. отрицательная обратная связь «держит» выходной параметр неизменным. Очень важными параметрами обратной связи, даже при правильном выборе передаточной функции являются
- скорость реакции на изменение выходного сигнала (временная задержка) — если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком маленькое время реакции), либо регулирование не успевает за процессом (слишком большое время реакции).
- чувствительность системы к изменению выходного сигнала — если этот параметр выбран неверно, то либо система входит в режим автоколебаний (слишком высокая чувствительность), либо регулирование не успевает за процессом (слишком низкая чувствительность).
- предумотренная возможность изменения параметров передаточной функции для задач в которых требуется еще и внешнее регулирование уровня выходного сигнала ( управление выходом) ! заметим, что если мы хотим изменить уровень поддержки постоянного выходного сигнала (регулировать выход системы извне), то задачи поддержания стабильности нового сигнала никуда не исчезают!
- Пример ООС 1: Черный ящик «Налоговая инспекция». Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра «количество посетителей внутри» с парметром «входящие посетители» открывая и закрывая дверь и ругаясь.
- Пример ООС 2: В системе водоснабжения города постоянным параметром для регулирования с помощью ООС является давление. При повышенном водоразборе (утром, вечером) давление падает и при этом система автоматизции повышает производительность насосной станции. Когда водоразбор падет (ночь) — давление повышается и производительность насосов принудительно снижается.
Посмотрим теперь на Положительную Обратную Связь (ПОС). Под ПОС понимают такую обратную связь, при которой изменение выходного сигнала передается на вход черного ящика таким образом, чтобы усилить (увеличить) это изменение. Т.е. положительная обратная связь «разгоняет» изменение выходного параметра. Из практических общеинженерных применений ПОС следует выделить использование выходного сигнала с временной задержкой для возбуждения системы. Огромное количество электротехнических решений (усилители, автоколебательные системы, генераторы сигналов) базируется именно на явлении ПОС.
- Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.
- Пример ПОС 2: Устранение «дребезга контактов» или «влияния шумов срабатывания». Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.
! заметим, что и пошаговое регулирование и непрерывное регулирование прекрасно вписываются в концепцию обратной связи!
Положительная и отрицательная обратная связь [примеры]
Как я похудел на 24 кг
Начнем с истории, как я похудел на 24 килограмма за 7 месяцев. Без умных диет, силы воли, мучений и напряжений. На одном простом упражнении. Хотя назвать это упражнением шибко громко, скорее подойдет «привычка». С одним условием, правда – мне было действительно надо. Если бы мне казалось, что надо, а на самом деле не надо, ничего бы не вышло.
Любители тренингов, ау! Сейчас вы задаром услышите о суперметодике. Может быть, одолев лень, я создам вокруг этого трюка небольшую ЗОЖную секту. Пока что метод всем, даром и пусть никто не уйдет обиженным.
На всякий случай, если кому интересно, вернулся ли лишний вес? В таких делах это важно. Он потихоньку наползает обратно. Опять-таки без мучений и напряжений, вяло держу оборону, за четыре года вернулось где-то половина сброшенного. Знающие статистику должны аплодировать: это неплохой результат.
Где-то в конце 2014 года я случайно взошел на весы (хороший глагол взошел, торжественный: обычно всходят на эшафот или хотя бы на трибуну) и нашел в себе 113 килограммов. Для роста 188 сантиметров это не чудовищно, но уже сильно много. Мне почему-то, впервые в жизни, стало грустно по этому поводу. Я решил что-то делать.
Те весы, на которые я случайно взошел в супермаркете, я купил, чтобы всходить на этот эшафот как можно почаще.
Это было единственное сознательное решение. Я рассудил, что дальше со всем справится мое тело.
Мне ведь неприятно видеть цифру на весах? Если эта цифра будет расти – это ведь будет боль и страдание, верно? Раньше я редко виделся с этой цифрой случайно, раз в пару лет. И она, конечно, росла. Очень нехило, с 70-80 килограмм в 1999 году – это был пик моего отощания. Потом всё медленно катилось понятно в какую сторону. Раз в пару лет цифра делала мне больно. Метко, но редко. Можно терпеть.
А теперь я приговорил себя терпеть часто. Два раза в сутки, а если во мне обнаружится мазохист или перфекционист, можно чаще. Единственный способ заменить боль чем-то приятным – погнать цифру в обратную сторону. Но как именно она погонится, мне было лень думать и планировать. В конце концов, у меня есть тело, оно не такое уж глупое. Я дал ему понять, как именно буду делать ему больно. Можно уточнить, что пытать я вознамерился мозг, но мозг часть тела. Также я дал понять, как этого избежать. Просто уменьши цифру, а как ты это будешь делать – твое дело, брат. Я тебе доверяю.
Быстро выяснилось, что часть еды можно легко пропустить. Самый первый прием пищи или самый последний.
Организм сам понял, как себя обмануть.
Например, проснувшись – заняться чем-то важным. Или вместо ужина отрубиться, когда непонятно, чего больше хочется – есть или спать – не есть проще. В ситуациях сомнения «хочу есть или нет?» всегда считать, что нет. Никогда не есть просто так, по привычке, потому что угощают, всегда ждать чувства голода. Дождавшись – поиграть с ним, часик-другой потянуть. Как выяснилось, легкое чувство голода можно полюбить. Еще можно его прогулять. Можно прогулять буквально, пойти бродить с хорошим человеком по городу (при условии, что тебе будет интересно бродить). Можно прогулять в переносном смысле. Главное, чтобы было интересно, скучать будет голодно.
Дальше организм понимал про себя всё больше.
Например, что несколько кусочков темного шоколада глушат чувство голода на пару часов. Пачка чипсов или горсть орехов подчас заменяют трапезу, а это не 1500 килокалорий, как обычно, а всего 500. Несколько контринтуитивно, да? Спасает предельно калорийная пища, которую запрещает любая диета. Но можно и по классике: супы, овощи – почти безлимитно.
Однако не будем вдаваться в подробности. Они не сильно интимные или секретные, я просто не уверен, что у всех так. Может быть, кого-то темный шоколад убивает. Важен принцип. Организм, предоставленный самому себе, быстро понимает, что всё сводится к математике: что на входе и на выходе. «Сжигать калории» при этом так себе идея – чтобы сгорела одна скромная шоколадка, придется очень долго бежать. Я столько не протяну, и большинство горожан тоже. Так что в этом смысле забудьте про физкультуру и спорт. Надо просто меньше жрать, как говорила, кажется, Фаина Раневская. А как вы это реализуете – не так важно.
Если что, количество еды измеряется в калориях, а не в граммах. Их количество всегда написано на еде. Если на помидорах с рынка не написано – гляньте в интернете.
На всякий случай: я не составлял таблиц калорий, меню, тем более не думал, чем углеводы отличаются от белков (это уже частности и сложности – и это хрупкие системы, неоднозначные). Просто «меньше жрать», спущенное сверху вниз как задание телу. И оно в общем справилось. К августу на весах высветилось 89.
Я не гарантирую, что это поможет всем, но полагаю, что многим. Нужно только одно – включиться в игру. От взгляда на табло должна быть эмоция. Геймификация реальности, маленькие победы каждый день.
Я даже не уверен, что у меня получится еще раз. Может быть, я закончу свои дни позорно разжиревшим бегемотом – почему бы и нет? Но это ж не отменит былого подвига.
Если у меня не получится повторить – что это будет значить? Что мне на самом деле уже не надо. Если бы тело чувствовало настоящий дискомфорт от обратной связи, поверьте, оно бы справилось.
Вот и мелькнуло главное: обратная связь. Я всё-таки пишу не учебник диетологии, а делюсь примером.
Чтобы делать что-то эффективно, нужна эффективная обратная связь: простая, быстрая, точная и наглядная.
Цифра на весах отвечала всем условиям. Она всегда точна и наглядна. Получение её просто. Что касается быстроты, с этим замечательно: съеденный на ночь кусок торта всегда высветится наутро.
И вот такая обратная связь нужна в любом деле.
Мораль
Чем прекрасны спорт, биржевая торговля, компьютерные и настольные игры? Среди прочего – быстрой и честной обратной связью. Мир сравнительно быстро возвращает тебе твои ошибки, и благодарит за хорошее поведение. Всё жестко, честно и показательно. Невозможно долго заниматься самообманом. «Мы остаемся лучшей командой, хоть и проиграли восемь матчей из десяти». Так не говорят. «Несмотря на потерю половины капитала, у меня отличный бизнес». Настолько сумасшедшего бизнесмена вы не встретите. Поэтому в бизнесе можно управлять эффективностью, как и в спорте.
Еще раз о параметрах.
1. Лучше всего, когда результат выражен числом.
Заработали столько-то денег. Пробежали с такой-то скоростью. Это лучше, чем «я приближаясь к гармонии и нахожу в себе внутренний свет». Хотите рабочий критерий – доводите его до числа. Сможете сказать, на сколько ватт внутренняя лампочка, гордитесь своим светом.
2. Должен быть вердикт от инстанции, что вправе давать такие вердикты.
Если вы получили мат на пятнадцатом ходу, наверное, вы плохой шахматист. Но если критику не понравилась ваша книга, это скорее его дело, чем ваше. Если слушать каждого критика и учитывать его мнение, это путь не столько к успеху, сколько к шизофрении — они будут давать не просто разные, но противоположные советы.
3. Обратную связь надо получать быстро.
Утром решение – вечером за него по голове. А не спустя семь лет вследствие сложных побочных эффектов.
4. Ответ должен быть на ваше действие или бездействие, а не что-то другое.
Рекламщик принес на согласование рекламный макет. Заказчик его обругал, потому что у него сопли, развод с женой и сдохло любимое животное. Как вариант, спросил совета своего собутыльника, а животное сдохло у того. Увы, исполнитель никогда не узнает до конца, за что не приняли макет на самом деле. Вот почему получил по морде, понятно лучше. Потому что пропустил удар. В этом смысле драка честнее сервисов, обслуживающих моноклиентов. Здесь важно слово «моноклиент». Например, губернатор, оценивающий работу своего пиарщика. Когда клиентов тысяча, это уже статистический массив, все разводы, сопли и мертвые хомяки там сглажены.
В каких областях с обратной связью проблема? Например, в искусстве. Вы что-то сделали. Это гениально или убого? К сожалению, нет весов, которые вам скажут, и нет инстанции, заменяющей такие весы. Больше всего на них похожа максимально широкая аудитория. Увы, до нее надо еще добраться. По дороге к ней будут взвешивать, вес оценят кто попало и чем попало — часами, циркулем, внутренним чутьем.
Не так хорошо с обратной связью в макроэкономике и политике. Самые популярные решения зачастую самые вредные, но их вредность не очевидна назавтра. Избиратель любит, когда ему повышают социальные выплаты, дают льготы, фиксируют цены. Как правило, его не смущают такие вещи, как «рост госдолга», «ухудшение инвестиционного климата» и т.п. Обратная связь рано или поздно случается. Но её задержка может быть такова, что ненавидят вовсе не то правительство, какое бы следовало. Команда врачей-реформаторов, выводящая экономику из наркотической ломки, запомнится как зло, по ассоциации с самой ломкой. А те, кто сажал на иглу, уже засели в истории как народное правительство.
Это еще не худший вариант. Слово «избиратель» подразумевает демократию, когда власть можно сменить без переворота. Обратные связи запаздывают, но их хотя бы не упраздняют.
А еще бывает социализм. Не в смысле «социальное государство», как нынешний Евросоюз. А в смысле тех теорий, что Карл Поппер разбирал, начиная с Платона, и тех практик, что были реализованы в СССР и его сателлитах. Одна из главных проблем там в обратных связях. Точнее, в их отсутствии там, где надо. Например, предприятие что-то производит. Люди ходят на работу, получают зарплату, куда-то отгружают товар. Вроде всё нормально. Но при этом непонятно, нужно ли предприятие. Возможно, оно потребляет больше ресурсов, чем производит. В системе директивных цен сразу не видно, посчитать можно по-разному, если у предприятия сильное лобби – оно прикроет любую неэффективность. При капитализме проще, есть понятие «прибыльности». Если ты производишь что-то ненужное, ты быстро это поймешь. А здесь нет.
Независимый производитель и наемник на рынке труда видят, что они делают, кому это нужно и сколько стоит. Обратная связь бьет по голове, или гладит по ней, чутко реагируя на то, что ты предлагаешь миру. Это своего рода принуждение к эффективности. Но если твое рабочее место создано свалкой законов, директив и инструкций без связи с конечным заказчиком, в нем можно сходить с ума без последствий.
Если перейти от теории к практике: создавайте эти последствия. Есть разница, за что отвечать. В лучшем случае – за свои действия. В худшем случае – за действия кого-то другого или игру случая. В системе с плохими обратными связями тебе может прилететь откуда угодно, это невозможно предсказать, понять, извлечь опыт. Из таких мест можно только уйти. Туда, где обратные связи действуют.
Как вариант, такие места можно создавать на пустом месте. Купить весы не сложно, я пробовал.
Основной вопрос философии
Вернемся к правилу «режь риск, копи шанс». Если присмотреться, это способ, каким выживает и развивается мироздание в целом.
Старинный вопрос, который некоторые философы (Мартин Хайдеггер, Мераб Мамардашвили) считали основным: «почему есть нечто, а не ничто»? Ничто проще, а простые вещи более вероятны. Самая простая вещь – отсутствие каких-либо вещей – должна быть наиболее вероятна. Между тем нас окружает так много всякого… Более того, разное и всякое – умножается. Если верить науке, за последние четыре миллиарда лет бытие умножилось здесь потрясающим образом. Вопрос – как? Или спросим менее философски: как мир избегает рисков?
Во-первых, скажем спасибо отрицательным обратным связям. Хотя слово «отрицательные» настораживает тех, кто его впервые слышит, именно они обычно отвечают за безопасность.
Пример положительной обратной связи: гонка вооружений. Если противник наращивает военный потенциал, мы делаем то же. Он видит, что мы делаем, и продолжает наращивать, в свою очередь, подталкивая нас к симметричному поведению, т.д. Пока позволяют ресурсы, шаг назад невозможен, только вперед. В итоге половина всей экономики может начать работать на потенциальную войну, пока более бедная не сломается (одна из версий того, почему СССР проиграл Холодную войну – не мог ни соскочить с гонки, ни продолжить её).
Схожим образом работает гонка потребления. В развитых странах все материальные потребности, строго говоря, уже удовлетворены. У людей нет неудовлетворенной потребности в еде, одежде, предметах быта. Представитель среднего класса живет в условиях, недоступных графу 17 века. Но он, обойдя графа, может наращивать потребление бесконечно, перейдя в область сравнительного и символического. Не просто одежда, а брендовая одежда, не просто еда, а еда из ресторана, не просто автомобиль, а автомобиль лучше, чем у соседа. Именно сравнение дает понять, что круто. Граф 17 века не понял бы, почему одни джинсы стоят в 10 раз дороже других, и, возможно, удовлетворился бы дешевым аналогом (если бы, конечно, согласился носить джинсы).
Абсолютную потребность, выраженную в натуральных величинах, будь то число штанов и килокалорий, можно удовлетворить абсолютно. Больше 3000-4000 килокалорий в сутки вам точно вредно, больше десяти штанов точно много. Наступает предел насыщения. Предела символического потребления нет. Всегда можно найти более престижный аналог, и всё, гонка запущена, все желающие в игре. Желающих обычно хватает.
Еще одна положительная обратная связь: случайный конфликт, перерастающий в драку. Вася косо посмотрел, Петя огрызнулся. Следующий ход за Васей: он должен повышать ставки, чтобы ему не засчитали проигрыш, и он огрызается уже матом. Подача за Петей, он ищет самое сильное оскорбление. Слова исчерпаны, Василий, как он считает, вынужден бить в лицо. Следующим шагом, возможно, Петр достанет нож.
Это примеры кошмарных сценариев (включая недоступные графу брендовые штаны). Когда две связанные переменные усиливают одна другую, из бесконечного процесса выводит катастрофа. В случае гонки вооружений, например, либо война, либо крах одной из экономик.
Спасают отрицательные связи. Классический пример: популяции волков и зайцев. Если становится больше зайцев, значит больше кормовая база и больше волков. Но чем больше волков, тем меньше зайцев. Меньше зайцев – меньше волков. Но меньше волков – значит больше зайцев. Процесс закольцован вокруг равновесия. Нет разгона популяции в бесконечность, чреватую катастрофой.
Пример смешанной ситуации положительных и отрицательных связей: запой. Положительные обратные связи (синдром абстиненции) всегда за то, чтобы сегодня выпить больше, чем вчера. Снять ломку и еще добавить. Если мы пьем крепкие напитки, то 500, 600, 700 грамм и далее, ту-ту, наш поезд отходит в бесконечность и остановка где-то под капельницей.
Положительные обратные связи и есть то, что выделяет настоящего алкоголика от просто перепившего человека.
Обычный перепивший сразу попадает в царство отрицательных связей и там ничем особо не рискует. У него не бывает абстиненции, только интоксикация. А это наоборот: чем больше выпил вчера – тем больше твое отвращение к алкоголю сегодня. Алкоголик, чтобы затормозить раньше капельницы, должен попасть в контур каких-то своих отрицательных связей. Например, чем больше выпил вчера – тем более стыдно – тем меньше выпьешь сегодня. Другой вариант: чем больше выпил – тем больше дел зависло, чем больше дел на тебе висит – тем меньше выпьешь. Но меньше выпил – больше сделал – больше выпил – меньше сделал и т.д., начинается жизнь вокруг равновесия. Классическая ситуация «зайцы-волки» на ином материале. Также можно допиться до состояния, когда интоксикация перевесит абстиненцию, и ты будешь вынужден сбавлять дозу, потому что «уже не можешь» (но это плохой вариант, реально болезненный, капельница где-то рядом).
Подытожим: положительные обратные связи несут риск, что мир разорвет в куски. Отрицательные связи удерживают и балансируют.
Это общее место, очевидное уже в середине 20 века. От банального тезиса перейдем к более интересному. Я не могу его доказать, но полагаю, что мир устроен скорее так.
Если мы возьмем систему положительных обратных связей и будет подниматься вверх по уровням, рано или поздно увидим то, что держит систему: отрицательные связи.
Если не увидим их, то увидим, как система идет вразнос, и нам недолго на нее любоваться. Рассмотрим биржевой пузырь. Неважно, какой именно актив надувается сверх разумных ожиданий: акции, недвижимость, нефть, биткойны, тюльпаны. Сегодня надо покупать, потому что сегодня дороже, чем вчера, и мы полагаем, что завтра история повторится. Если все так считают – так и будет. Это самосбывающееся пророчество. Цена растет, пока в системе есть ликвидность, которую можно обратить в этот рост. Кончились свои деньги – пошли в банк, заняли денег и купили актив, сыграв на повышение цены, и тем самым её повысив. Это классическая положительная обратная связь. Будь эта игра вечной, квадратный метр стоил бы, как годовая зарплата. Вместо метра можете подставить баррель, биткойн или тюльпан. Это был бы безумный мир. Но к счастью, отрицательные связи дремлют лишь до поры. Когда в системе иссякает ликвидность, а также терпение нескольких крупных игроков, тенденция ломается. Рынки начинают падать до разумного состояния. Равновесие торжествует. Миллионы людей разорены, но мир спасен.
Если отрицательных связей не видно, значит, до них не дошло дело. Их не может не быть. Предоставленные самим себе, положительные обратные связи прикончили бы систему – ничего другого они в перспективе не умеют. Любая система, где было так, уже бы не выжила и вряд ли могла передать в будущее то, что её создало. Можно сказать, у нее плохие шансы в эволюционной гонке. Например, у системы «биржевой пузырь» шансов сохраниться нет. Если гонка длится долго, мы не увидим таких систем. Они могут возникать случайно, но дальше, уже неслучайно, они будут отсеиваться отбором. Чем выше уровень, тем хуже их шансы – системы, чреватые катастрофой, редко дорастают до вселенских масштабов.
На некоем уровне положительные связи уступят отрицательным.
Можно спросить, а как же прогресс? Как же рост нашего знания? Чем больше знание, тем больше его потенциал стать еще большим знанием. Кто имеет лучшие шансы узнать что-то новое и важное – крупный ученый или ограниченный обыватель?
Аналогично с цивилизациями. Традиционная аграрная цивилизация, где знаний мало, развивается медленно, технологичная наукоемкая цивилизация развивается быстро, переходя в состояние, где должна развиваться еще быстрее. Кажется, это вселенский процесс, ведущий в обозримом будущем к бесконечности. Отсюда все теории про сингулярность.
Возможно, так и есть. А возможно, отрицательные обратные связи включатся. Уже скоро. Тогда рост знаний обернется разрушением мотивации их создавать. Про это, на всякий случай, был мой текст «Конец света нам понравится».
Почему мир еще жив
Какие еще свойства мира придают ему, как сказал бы Нассим Талеб, антихрупкость? Вспоминается то, что социолог Никлас Луман уподобил подводной лодке. Принцип изолированности отсеков: если затопит один, остальные выживут.
До эпохи Великих географических открытий человечество не было единой системой. Пока отдельные цивилизации не связаны общей судьбой, каждая из них эксперимент. Выживет – выйдет в следующий тур. Не выживет – в некоем смысле тоже хорошо. Значит, с ней что-то было не так.
В едином человечестве принцип продолжает работать. Политические идеологии и субкультуры группируют своих сторонников. Если с ними что-то «не так», это будет проверено в первую очередь на них же. Главное не мешать каждой группе определиться, приняв на себя свои риски и шансы. «Пусть расцветают все сто цветов». Хотя бы по соображениям безопасности. Мы не можем учесть все факторы, мы их просто не знаем. Максимум, что мы можем – разбиться на группы, и попытать счастья. С людьми так и было тысячи лет, до них миллионы. Все, кому надо было исчезнуть, могли вволю наисчезаться – миру от них оставался опыт, свободное место и новые шансы.
Централизация и унификация – всегда риск. Естественный риск-менеджмент: разделяй и выживай. Грибница и сеть устойчивее, чем дерево и иерархия.
Если хотите погубить мир, создайте Глобальный Комитет по защите от всех рисков. Соберите все полномочия в одной комнате. Назначьте самого главного. Дайте ему пульт управления от всего (во имя защиты этого всего от всего, разумеется). Дальше, если вы злодей, расслабьтесь и подождите, специально портить ничего не надо. Все нужное злодейство уже проделано, дальше люди справятся сами, достаточно сильно ошибиться один раз, а это мы отлично умеем, дайте время.
Системе глобальной безопасности стоило бы пойти на выучку к эволюции. Не думать, как поступить по уму, решая за всех. Наоборот, исходить из глупости. Считать, что кто угодно может ошибиться как угодно – и, несмотря на это, система должна уцелеть. Именно так работает с рисками эволюция, и она отличный риск-менеджер, судя по тому, что мы живы и ухитряемся развиваться.
И вот еще одно свойство эволюции: она ставит на случайные процессы с неслучайной фильтрацией. Пример такого процесса – естественный отбор в биологии. Возникают какие угодно мутации, но выживают и закрепляются не что угодно. Есть версия, что схожим образом работает человеческая культура. Чем больше сумасшедших идей вначале – тем лучше. На первом шаге возникает что угодно, к счастью, мы не можем запретить думать. А дальше жизнь разберется, с чем мы останемся. Можно спорить о терминах, подчас такие процессы называют стохастические.
Стохастические процессы лучше управляются с рисками, чем проектность, планирование и их техники безопасности.
В планировании и пошаговых алгоритмах критична роль ошибок, в стохастических процессах – нет. Если ошибки неизбежны, лучше соглашаться на них заранее.
Представьте, что методологу, проектному менеджеру и инженеру поставили задачу оптимизировать размножение разумных существ. Вероятно, там было бы много проектной документации, инструкций, зон ответственности. Долго бы обсуждали функциональные места, ресурсную базу, разбирали понятие «деятельности» (иначе что бы делал в этой компании методолог?). Была бы долгая дискуссия, что такое деятельность по размножению, и ответ на несколько томов. На выходе возникла бы госкорпорация: громоздкая, коррумпированная и почившая после пары кризисов.
Сравните, как элегантно решена эта задачка в природе. Существа просто поделены на два пола, в блок мотивации жестко прописан секс, и обеспечена некоторая избыточность ресурса (любая самка может родить за жизнь сильно больше двух детенышей, а спермы обычно с запасом на порядки). Про необходимость самого размножения природа никому ничего не сказала! Нет у зверей морального долга «продолжить род», как и вообще морального долга. Род миллионы лет успешно продолжается. При этом можно как угодно ошибаться. Собака, например, может счесть сексуальным объектом ботинок хозяина – это не беда. Все девиации, включая пса-извращенца, учтены заранее. Главное, чтобы решение было просто, а ресурса с запасом, и можно вожделеть ботинок сколько угодно.
Есть подозрение, что мышление происходит так же, как эволюция: случайным процессом с перебором и дальнейшим отбором, а не по какому-то, якобы самому лучшему алгоритму. Правильный алгоритм неправилен тем, что не справится с изменением среды, он хрупок и неустойчив. Выжить в случайном мире может только то, что само основано на случайности. Есть гипотеза, что если ИИ будет хорошо мыслить, он будет мыслить именно так. Впрочем, поживем – увидим. Я не боюсь сейчас ошибиться именно потому, что боязнь ошибиться – одна из самых страшных ошибок.
Те же самые принципы играют не только в защите, но в нападении. Напомним: отрицательные связи, децентрализация, стохастичность.
Почему свой Колумб не случился в Китае, ведь технически доплыть до Америки китайцы могли? Потому что Китай – централизованная упорядоченная страна. Санкционировать и проинвестировать экспедицию могли в одном-единственном месте. Во дворце императора. Мореплаватель пришел бы туда, получил отказ и на этом его мореплавание закончилось. На такие идеи обычно отвечают отказом.
В Европе Колумбу отказали в Генуе, Португалии, Англии и несколько раз в Испании (один раз перед этим заседали четыре года). Бедняга мотался по городам и странам, а куда не мотался – рассылал письма. Можно сказать, что Колумб, перед тем как открыть Америку, сначала взял измором Европу. Но для этого он должен был родиться на континенте с разными центрами и правом на второй шанс. В конце концов удача улыбнулась ему не потому, что он нашел самые лучшие аргументы или самого лучшего короля. Просто число неудач стало достаточным для удачи. Будьте как Колумб – это то, что можно пожелать людям, а будь как та Европа – большим системам. Еще раз: чуткость к обратным связям, децентрализация, стохастичность.
Если мир обладает этим набором свойств, за него можно меньше волноваться. Можно спасать мир, но есть подозрение, что он спасется и сам, по старой привычке. У него в этом больше опыта, чем у нас. Многие говорят, что мир близок к катастрофе, но оглянемся назад: это его обычное состояние. Жизнь не так уж далека от катастрофы, в отличие от неживой материи. Но почему-то выживает, на то и жизнь.
Что значит – выживает? Выигрыш лишь выход в следующий тур с повышением ставок. Жизнь, чтобы дойти до нас, прошла уже много туров, сложно спорить, что у нее это получается.
Источники: Часть 1, Часть 2, Часть 3, Часть 4.
Отрицательная и положительная обратная связь в усилителе (ООС и ПОС)
В случае работы усилителя со своим конечным, то есть уже усилиенным сигналом проявляется прямое воздействие на его выходной уровень. То есть появляется так называемая обратная связь. Фактически такую связь для простоты понимания можно сравнить с поездом, который движется по кольцевой и все вагоны прицеплены один за другим без разрыва.
Так вот, это обратная связь бывает положительная, когда поезд ускоряется, и отрицательная, когда он тормозит. Конечно, это все условные понятия, а чтобы было все понятно и достоверно, давайте разберем примеры ПОС и ООС все же не на примере поезда, а в электронике, где они и встречаются.
Что такое положительная обратная связь ПОС
Положительная обратная связи, представляет собой такой тип, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения, а в случае отрицательной обратной связи происходит полностью обратный процесс.
Многие из нас сталкивались с примером обратной связи, который происходит при работе набора звукоусилительной аппаратуры для выступлений: когда оратор держит микрофон слишком близко к динамикам возникает высокий «воющий» звук, что связано с тем, что аудио усилитель воспринимает и усиливает свой собственный шум. Данное явление — пример положительной или регенеративной обратной связи, поскольку любой звук, поступающий в микрофон усиливается и превращается в ещё более громкий звук громкоговорителя и таким образом возникает петля обратной связи, в которой вибрация поддерживает сама себя, увеличиваясь всё больше и больше, в результате чего возникает шум с постоянно растущей громкостью, до тех пор пока система не входит в состояние «насыщения» и не может более усиливать звук.
Можно задаться вопросом, каковы возможные преимущества обратной связи в усилителях, учитывая такие раздражающие её проявления как «воющий» звук звукоусилительной аппаратуры для выступлений. Если мы введём в схему усилителя положительную или регенеративную обратную связь, то будет создана тенденция генерирования и поддержания колебаний, частота которых определяется значениями компонентов, осуществляющих подачу сигнала обратной связи с выхода на вход. Это один из способов сделать генератор, — схему для получения переменного тока от источника постоянного тока. Генераторы — чрезвычайно полезные схемы, и поэтому обратная связь может иметь определённое практическое применение.
Что такое отрицательная обратная связь ООС
Отрицательная обратная связь, с другой стороны, оказывает на усилитель «смягчающее» воздействие: при увеличении амплитуды выходного сигнала сигнал обратной связи противодействует изменению выходного сигнала. В то время как положительная обратная делает систему менее устойчивой, отрицательная обратная связь действует противоположным образом: стабильность системы лишь увеличивается.
Усилитель, охваченный отрицательной обратной связью не только более стабилен, но также в меньшей степени искажает входной сигнал и, как правило, может усиливать в более широком диапазоне частот. Плата за эти преимущества (должны же быть иметься и недостатки отрицательной обратной связи, не так ли?) — уменьшение коэффициента усиления. Если часть выходного сигнала усилителя «поступает обратно» на вход, и противодействует любым изменениям выходного сигнала, то для обеспечения той же что и раньше амплитуды на выходе требуется входной сигнал большей амплитуды. Именно этим обуславливается уменьшенный коэффициент усиления при наличии отрицательной обратной связи. В любом случае, такие преимущества как стабильность, пониженный уровень искажения и более широкая полоса пропускания, стоят того, чтобы «пожертвовать» определённой частью усиления.
Рассмотрим простую схему усилителя и определим, как мы могли бы ввести в неё отрицательную обратную связь (см. рисунок ниже).
Усилитель с общим эмиттером без обратной связи
На схеме показан усилитель с общим эмиттером, в котором цепочка резисторов смещения образована резисторами R1 и R2. Конденсатор связывает Vвх с усилителем таким образом, что источник сигнала не имеет напряжения постоянного тока, сообщённого делителем напряжения R1/R2. Резистор R3 служит для контроля над коэффициентом усиления напряжения. При максимальном коэффициенте усиления напряжения данный резистор можно опустить, но поскольку подобные резисторы базы часто используются в схемах усилителей с общим эмиттером, на рисунке он показан.
Как и все усилители с общим эмиттером показанный усилитель инвертирует усиленный входящий сигнал. Иначе говоря, нарастающее напряжение входящего сигнала ведет к падению напряжения на выходе и наоборот. На рисунке ниже показаны формы кривой на осциллографе.
Усилитель с общим эмиттером без обратной связи и исходные формы кривой для сравнения
Поскольку выходной сигнал представляет собой копию входного сигнала в зеркальном отображении, любое соединение между выходом (коллектором) и входом (базой) транзистора (как показано на рисунке ниже) создаст отрицательную обратную связь.
Отрицательная обратная связь, коллекторная обратная связь ослабляет выходной сигнал
Резисторы R1, R2, R3 и Rобр.св. вместе функционируют таким образом, что напряжение на базе транзистора (по отношению к земле) представляет собой среднее значение входного напряжения и напряжения обратной связи, что ведет к тому, что на транзистор поступает сигнал меньшей амплитуды. Таким образом, схема усилителя на рисунке выше будет иметь сокращенный коэффициент усиления напряжения, но лучшую линейность (меньшее искажение) и более широкую полосу пропускания
Подводя итог об обратной положительной и отрицательной связи (ПОС и ООС)
• Обратная связь — подача выходного сигнала усилителя на его вход.
• Положительная , или регенеративная обратная связь приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует отклонению выходного сигнала от первоначального значения и в системе возникают колебания (переменный ток). Частота этих колебаний в значительной степени определяется подбором компонентов цепи обратной связи.
• Отрицательная обратная связь способствует стабильности работы усилителя, так что изменения выходного сигнала меньше для данного входного сигнала, чем при отсутствии обратной связи. Это приводит к снижению коэффициента усиления, однако даёт и определённые преимущества: уменьшение искажений и увеличение полосы пропускания (рабочего диапазона частот).
• Отрицательная обратная связь может быть введена в схему с общим эмиттером посредством соединения коллектора с базой, либо путём включения резистора между эмиттером и землёй.
• Резистор «обратной связи» эмиттер-земля обычно используется в схемах с общим эмиттером в качестве превентивной меры против искажения, обусловленного повышением температуры .
• Отрицательная обратная связь также обладает тем преимуществом, что коэффициент усиления по напряжению становится более зависимым от номиналов резисторов и менее зависимым от характеристик самих транзисторов.
• Усилители с общим коллектором характеризуются более глубокой отрицательной обратной связью вследствие наличия нагрузочного резистора между эмиттером и землёй. Такая обратная связь обеспечивает исключительно стабильный коэффициент усиления, а также защиту от искажений, обусловленный повышением температуры транзисторов..
• Коэффициент усиления усилителя с общим эмиттером может быть восстановлен без ущерба для устойчивости к искажениям посредством подключения шунтирующего конденсатора параллельно с «резистором обратной связи» эмиттера.
• Если усиление напряжения является сколь угодно высоким (10000 и выше), а отрицательная обратная связь используется для уменьшения коэффициента усиления до разумного уровня, то коэффициент усиления будет примерно равен Rобр.св. / Rвх.. При наличии обратной связи изменения коэффициента усиления транзистора ? или других параметров компонента не будут иметь большого влияния на усиление напряжения, в результате чего мы получим стабильный усилитель несложной конструкции.
Система и элементы системы3
Система и элементы системы
Содержание урока
Система
1.4.1. Состояние и взаимодействие компонентов системы
1.4.2. Информационное взаимодействие в системе и вне её. Управление. Обратная связь
Вопросы и задания
1.4.2. Информационное взаимодействие в системе и вне её. Управление. Обратная связь
Система предполагает кроме физического (механического, электрического и т. п.) также информационное взаимодействие её компонентов как друг с другом, так и с внешней средой. При этом система может быть как объектом анализа, когда рассмотрению подлежит именно внутреннее взаимодействие её компонентов, так и «чёрным ящиком», когда всё внимание конструктора или исследователя сосредоточено только на взаимодействии системы в целом с окружающей средой. В последнем случае ключевыми характеристиками системы являются состояния её входов и выходов и поведение системы, выражающееся в изменении этих состояний.
Как уже было сказано, любая система предполагает наличие определённой цели, которой подчинено её существование и функционирование. Для достижения этой цели может быть необходимо внешнее управляющее воздействие на систему, вызывающее требуемое изменение её состояния или поведения.
Воздействие одной системы на другую, осуществляемое с определённой целью, называется управлением. Система, которая осуществляет такое воздействие, называется управляющей системой. Система, на которую направлено управляющее воздействие, называется управляемой системой или объектом управления.
Возможны различные стратегии управления системой. Разомкнутое управление (рис. 1.20) — односторонне направленное: воздействие на управляемую систему осуществляется по заранее выбранному алгоритму без учёта происходящих изменений состояния системы (т. е. предполагается, что система реагирует на управляющие воздействия однозначным, заранее предсказуемым образом).
Рис. 1.20
Замкнутое управление — воздействие на управляемую систему с контролем её состояния и поведения с возможной коррекцией управляющего воздействия. Подобный контроль состояния управляемой системы называют обратной связью (рис. 1.21).
Рис. 1.21
Положительная обратная связь организована так, что любые происходящие в системе отклонения от некоторого исходного состояния приводят к ещё большему её отклонению от этого состояния. Обычно такая система является неустойчивой.
Отрицательная обратная связь, наоборот, приводит к уменьшению отклонения системы от исходного состояния. Чем больше система отклоняется от исходного состояния, тем управляющее воздействие сильнее стремится возвратить систему в исходное состояние. Системы с отрицательной обратной связью являются наиболее устойчивыми.
Примером системы с отрицательной обратной связью является обычный холодильник. Если температура внутри него по каким-то причинам повышается, срабатывает температурный датчик, включает компрессор и начинается дополнительное охлаждение.
Когда же температура окажется ниже заданной, то температурный датчик отключает компрессор, и температура в холодильнике снова повышается до нормативной.
Следующая страница Вопросы и задания
Cкачать материалы урока
Управление с обратной связью
Управление с обратной связью
Управление и кибернетика
Печатать книги
Компьютер
Выполнять чертежи
Использовать для управления
Производить расчёты
Управляющее воздействие производится в разных формах:
Человек
- нажимает клавишу поворачивает ручку управления телевизором
- нажимает клавишу
- поворачивает ручку управления телевизором
Светофор
разными
цветами
- управляет движением автомобилей управляет движением пешеходов на перекрестке
- управляет движением автомобилей
- управляет движением пешеходов на перекрестке
- голосом подает команду собаке
- голосом подает команду собаке
Хозяин
Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды:
Стоять
Ехать
Приготовиться
Обратная связь
- Строго в соответствии со схемой работает только система «светофор – автомобили». Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке.
- Иначе протекает процесс управления телевизором или собакой. Прежде чем отдать очередную команду, человек смотрит на состояние объекта управления, на результат выполнения предыдущей команды. Если он не нашел нужную передачу на данном канале, то он переключит телевизор на следующий канал; если собака не выполнила команду «лежать!», хозяин повторит эту команду.
- Управление происходит эффективнее, если управляющий не только отдает команды, т.е. работает прямая связь , но и принимает информацию от объекта управления о его состоянии. Этот процесс называется обратной связью .
- Обратная связь — это процесс передачи информации о состоянии объекта управления управляющему объекту.
Модель управления с обратной связью
Управляющее
Управляющий объект
Управляемый объект
воздействие
Обратная связь
Линейный алгоритм
Светофор «не глядя» управляет движением машин, не обращая внимания на обстановку на перекрестке
Красный
Зеленый
Желтый
Алгоритм с ветвлением
Если вместо светофора на перекрестке дорог работает полицейский-регулировщик, то управление движением станет более рациональным. Регулировщик следит за скоплением машин на пересекающихся дорогах и дает «зеленую улицу» в том направлении, в котором в данный момент это нужнее. Нередко из-за «безмозглого» управления светофора на дорогах возникают «пробки». И тут непременно приходит на помощь регулировщик.
Алгоритм с ветвлением
ЕСЛИ НА ДОРОГЕ-1 СКОПИЛОСЬ БОЛЬШЕ МАШИН
ТО ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-1
ИНАЧЕ ОТКРЫТЬ ДВИЖЕНИЕ ПО ДОРОГЕ-2
Циклический алгоритм
ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕ
ПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ ПЕРЕДАЧА,
ПОВТОРЯТЬ:
ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА СЛЕДУЮЩИЙКАНАЛ
- В варианте управления без обратной связи алгоритм может представлять собой только однозначную (линейную) последовательность команд .
- При наличии обратной связи и «интеллектуального» управляющего объекта алгоритмы управления могут иметь сложную структуру, содержащую альтернативные команды (ветвления) и повторяющиеся команды (циклы)
Системы управления
Замкнутые
- содержащие ветвь обратной связи
- содержащие ветвь обратной связи
Разомкнутые
- не содержащие ветвь обратной связи
- не содержащие ветвь обратной связи
- Обратная связь , обратное воздействие результатов процесса на его протекание или управляемого процесса на управляющий орган.
- Обратная связь характеризует системы регулирования и управления в живой природе, обществе и технике.
Обратная связь
- результаты процесса усиливают его действие
- результаты процесса усиливают его действие
Положительная
- результаты процесса ослабляют его действие
- результаты процесса ослабляют его действие
Отрицательная
- Отрицательная обратная связь стабилизирует протекание процессов.
- Положительная обратная связь , напротив, обычно приводит к ускоренному развитию процессов и к колебательным процессам.
- В сложных системах (например, в социальных, биологических) определение типов обратная связь затруднительно, а иногда и невозможно.
Обратную связь различают по виду преобразования воздействия в цепи
Жесткую
Дифференцирующую
Интегрирующую
Автоматические
Неавтоматические
Автоматизированные
В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления деется на три класса
Автоматические системы управления
В системах автоматического управления все процессы, связанные с получением информации о состоянии управляемого объекта, обработкой этой информации, формированием управляющих сигналов и пр., осуществляются автоматически.
В подобных системах не требуется непосредственное участие человека. Системы автоматического управления используются на космических спутниках, на опасном для здоровья человека производстве, в ткацкой и литейной промышленности, в хлебопекарнях, при поточном производстве, при изготовлении микросхем, и пр.
Неавтоматические системы управления
В неавтоматических системах управления человек сам оценивает состояние объекта управления и на основе этой оценки воздействует на него.
Дирижер управляет оркестром, исполняющим музыкальное произведение. Учитель на уроке управляет классом в процессе обучения, водитель управляет автомобилем.
Автоматизированные системы управления
В автоматизированных системах управления сбор и обработка информации, необходимой для выработки управляющих воздействий, осуществляется автоматически, при помощи аппаратуры и компьютерной техники, а решение по управлению принимает человек.
Автоматизированная система продажи железнодорожных, автобусных или авиационных билетов, льготных проездных билетов работает под управлением человека, который запрашивает у компьютера необходимую информацию и на ее основе принимает решение о продаже.
Совокупность информационных потоков, средств обработки, передачи и хранения данных, а также сотрудников управленческого аппарата, выполняющих операции по переработке данных, составляет информационную систему управления объектом.
первое
- между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь
- между компьютером и объектом управления должна быть обеспечена прямая и обратная связь
второе
- в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования)
- в память компьютера должна быть заложена программа управления (алгоритм, записанный на языке программирования)
Для функционирования информационной системы :
Программное управление широко используется в технических системах:
автопилот в самолете
автоматическая линия на заводе
ускоритель элементарных частиц
атомный реактор на электростанции
и пр.
Тематический диктант
- Кто, где и когда провозгласил рождение новой науки связанной с разработкой теории управления?
- Что такое управление?
- Изобразить схему процесса управления без обратной связи, привести примеры.
- Изобразить схему процесса управления с обратной связью, привести примеры.
- Что называется обратной связью?
- Виды обратной связи.
- Перечислить три класса процессов управления.
Информация и управление. ГДЗ по Информатике 11 класс.
ГДЗ по Информатике 11 класс. Информатика. 11 класс. Углубленный уровень. В 2 ч. Поляков К.Ю., Еремин Е.А.
§ 4. Информация и управление
1. Объясните, что такое управление.
2. Как связана информация с управлением?
3. Какая наука изучает общие закономерности процессов управления и передачи информации? Кто считается её основоположником?
4. Что такое система? Чем она отличается от группы объектов? Приведите примеры.
5. Что такое подсистема?
6. Всякий ли объект можно считать системой? Почему?
7. Как вы думаете, можно ли назвать русский язык системой? Обоснуйте ваш ответ.
8. Объясните, почему операционная система, файловая система и система программирования — это именно системы?
9. Что такое системный подход?
10. Чем различаются естественные и искусственные системы?
11. Чем различаются понятия «компонент системы», «элемент системы» и «подсистема»? Приведите примеры.
12. Что такое надсистема? Почему цель для системы всегда задает надсистема? Приведите примеры.
13. Что такое система управления? Какие элементы в ней всегда есть?
14. Что такое обратная связь? Зачем она нужна?
15. От чего зависят свойства системы?
16. Приведите примеры разомкнутых систем. В чём их достоинства и недостатки?
17. Почему разомкнутые системы не используют в ответственных случаях?
18. Почему разомкнутые системы всё же используются, несмотря на их недостатки?
19. Перечислите достоинства и недостатки замкнутых систем.
20. Приведите примеры управления с обратной связью из разных областей, из вашей жизни.
21. Что такое отрицательная обратная связь?
22. Когда используют положительные обратные связи?
23. Чем различаются автоматические и автоматизированные системы?
24. Что такое адаптивные системы? Приведите примеры.
Подготовьте сообщение
а) «Вклад Н. Винера в науку»
б) «Системы управления в природе»
в) «Системы управления в обществе»
г) «Отрицательная и положительная обратная связь»
д) «Что такое адаптивная система?»
Кибернетическая модель управления: управление, обратная связь
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна 2010 г.2. Управление и кибернетика
Печатать книгиИспользовать
для
управления
Компьютер
Выполнять
чертежи
Производить расчёты
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
3. Возникновение кибернетики
• В 1948 году в США и Европе вышла книга американскогоматематика Норберта Винера «Кибернетика, или
управление и связь в животном и машине». Эта книга
провозгласила рождение новой науки — кибернетики.
• Предметом изучения которой стали управление, связь и
обработка информации в технике, живых организмах и
человеческом обществе.
• Не случайно время появления этого научного
направления совпало с созданием первых ЭВМ. Н. Винер
предвидел, что использование ЭВМ для управления
станет одним из важнейших их приложений.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
4. Норберт Винер (1894- 1964 г.г.)
Норберт Винер (1894-1964) родился вСША, в семье выходца из России. Семи
лет юный Норберт читал Дарвина и
Данте, увлекался научной фантастикой.
В 14 лет, по окончании колледжа, он
получил первую ученую степень бакалавра искусств.
Затем учился в Корнельском и
Гарвардском университетах и в 17 лет
получил степень магистра искусств, а
через год стал доктором философии по
специальности «математическая логика»
С 1919 года и до своей кончины он
работал в Массачусетсском
технологическом институте в качестве
профессора математики.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
Винер выдвинул принцип обратной связи,
заключающийся в использовании информации,
поступающей из окружающей среды для
изменения поведения машины.
Ученый доказывал, что благодаря обратной
связи все живое приспосабливается к
окружающей среде и добивается своей цели.
На основании своих исследований Винер
выявил аналогию между поведением машин и
живых организмов в их приспособлении к
изменениям в окружающей среде с помощью
универсального механизма обратной связи.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
Обратил внимание на важную роль
обратной связи для поддержания гомеостаза
— механизма обеспечения устойчивости
основных физиологических функций живого
организма. Он установил аналогию между
нервной системой живого организма и
вычислительной машиной: в обоих случаях
важную функцию играет память, то есть
способность сохранить результаты прежних
действий для использования в будущем.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
7. Управление есть целенаправленное воздействие одних объектов, которые являются управляющими, на другие объекты – управляемые. Простейшая
Управление есть целенаправленное воздействиеодних объектов, которые являются управляющими,
на другие объекты – управляемые.
Простейшая ситуация — два объекта: один управляющий, второй — управляемый. Например:
человек и телевизор, хозяин и собака, светофор и
автомобиль.
Управляющий
объект
Управляющее
воздействие
Управляемый
объект
Схема системы управления без обратной связи
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
8. Управляющее воздействие производится в разных формах:
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна9. С кибернетической точки зрения все варианты управляющих воздействий следует рассматривать как управляющую информацию, передаваемую в фо
С кибернетической точкизрения все варианты
управляющих воздействий
следует рассматривать как
управляющую информацию,
передаваемую в форме команд
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
10. С телевизором через пульт управления передаются команды следующего типа:
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна11. Хозяин передает собаке команды голосом:
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна12. Световые сигналы светофора шофер воспринимает как команды:
СтоятьЕхать
Приготовиться
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
13. Алгоритм управления
• Управление есть целенаправленный процесс, т. е. команды отдаютсяне случайным образом, а с вполне определенной целью. В
простейшем случае цель может быть достигнута после выполнения
одной команды. Для достижения более сложной цели бывает
необходимо выполнить последовательность (серию) команд.
• Последовательность команд по управлению объектом,
выполнение которой приводит к достижению заранее
поставленной цели, называется алгоритмом управления.
• В таком случае объект управления можно назвать исполнителем
управляющего алгоритма. Значит, в приведенных выше примерах
телевизор, собака, автомобиль являются исполнителями
управляющих алгоритмов, направленных на вполне конкретные
цели (найти интересующую передачу, выполнить определенное
задание хозяина, благополучно проехать перекресток).
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
С точки зрения кибернетики
взаимодействие между управляющим и
управляемым объектами рассматривается как
информационный процесс. С этой позиции
оказалось, что самые разнообразные
процессы управления в природе, технике,
обществе происходят сходным образом,
подчиняются одним и тем же принципам.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
15. Обратная связь
• Строго в соответствии со схемой работает толькосистема «светофор – автомобили». Светофор «не
глядя» управляет движением машин, не обращая
внимания на обстановку на перекрестке.
• Иначе протекает процесс управления телевизором
или собакой. Прежде чем отдать очередную
команду, человек смотрит на состояние объекта
управления, на результат выполнения предыдущей
команды. Если он не нашел нужную передачу на
данном канале, то он переключит телевизор на
следующий канал; если собака не выполнила
команду «лежать!», хозяин повторит эту команду.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
• Управление происходит эффективнее, если
управляющий не только отдает команды,
т.е. работает прямая связь, но и принимает
информацию от объекта управления о его
состоянии. Этот процесс называется
обратной связью.
• Обратная связь — это процесс передачи
информации о состоянии объекта
управления управляющему объекту.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
17. Модель управления с обратной связью
Управляющийобъект
Управляющее
воздействие
Обратная связь
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
Управляемый
объект
18. Линейный алгоритм
Светофор «не глядя» управляет движением машин, необращая внимания на обстановку на перекрестке
Красный
Желтый
Зеленый
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
19. Алгоритм с ветвлением
Если вместо светофора на перекрестке дорогработает полицейский-регулировщик, то
управление движением станет более
рациональным. Регулировщик следит за
скоплением машин на пересекающихся дорогах
и дает «зеленую улицу» в том направлении, в
котором в данный момент это нужнее. Нередко
из-за «безмозглого» управления светофора на
дорогах возникают «пробки». И тут непременно
приходит на помощь регулировщик.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
20. Алгоритм с ветвлением
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна21. Циклический алгоритм
ВКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА 1-М КАНАЛЕПОКА НЕ БУДЕТ НАЙДЕНА ИСКОМАЯ
ПЕРЕДАЧА,
ПОВТОРЯТЬ:
ПЕРЕКЛЮЧИТЬ ТЕЛЕВИЗОР НА
СЛЕДУЮЩИЙКАНАЛ
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
• В варианте управления без обратной связи
алгоритм может представлять собой только
однозначную (линейную)
последовательность команд.
• При наличии обратной связи и
«интеллектуального» управляющего объекта
алгоритмы управления могут иметь сложную
структуру, содержащую альтернативные
команды (ветвления) и повторяющиеся
команды (циклы)
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
23. Системы управления
Замкнутые•содержащие ветвь обратной связи
Разомкнутые
•не содержащие ветвь обратной
связи
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
• Обратная связь, обратное
воздействие результатов процесса на
его протекание или управляемого
процесса на управляющий орган.
• Обратная связь характеризует системы
регулирования и управления в живой
природе, обществе и технике.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
25. Обратная связь
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна• Отрицательная обратная связь
стабилизирует протекание процессов.
• Положительная обратная связь, напротив,
обычно приводит к ускоренному развитию
процессов и к колебательным процессам.
• В сложных системах (например, в
социальных, биологических) определение
типов обратная связь затруднительно, а
иногда и невозможно.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
27. Обратную связь различают по виду преобразования воздействия в цепи
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна28. Обратная связь в биологии
• Существование систем регулирования собратной связью прослеживается на всех
уровнях организации живого — от
молекулярного до популяционного и
биоценотического.
• Особенно значителен вклад этого механизма в
автоматическое поддержание постоянства
внутренних сред организма — гомеостаза, в
деятельность генетического аппарата,
эндокринной и нервной систем.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
Метод управления, основанный на
использовании обратной связи, нашел широкое
применение как в системах управления
техническими объектами, так и в
организационно-административных системах.
Одним из главных достоинств этого метода
является работа элементов систем управления в
условиях значительных изменений внешней
среды, т. е. в условиях большого числа
случайных воздействий различного вида.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
30. В зависимости от степени участия человека в процессе управления системы управления деется на три класса
АвтоматическиеНеавтоматические
Автоматизированные
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
31. Автоматические системы управления
В системах автоматического управления всепроцессы, связанные с получением информации о
состоянии управляемого объекта, обработкой этой
информации, формированием управляющих сигналов
и пр., осуществляются автоматически.
В подобных системах не требуется
непосредственное участие человека. Системы
автоматического управления используются на
космических спутниках, на опасном для здоровья
человека производстве, в ткацкой и литейной
промышленности, в хлебопекарнях, при поточном
производстве, при изготовлении микросхем, и пр.
Подготовила: Сальникова Елена
Глебовна
32. Неавтоматические системы управления
В неавтоматических системах управлениячеловек сам оценивает состояние объекта
управления и на основе этой оценки
воздействует на него.
Дирижер управляет оркестром, исполняющим
музыкальное произведение. Учитель на уроке
управляет классом в процессе обучения,
водитель управляет автомобилем.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
33. Автоматизированные системы управления
В автоматизированных системах управления сбори обработка информации, необходимой для
выработки управляющих воздействий, осуществляется
автоматически, при помощи аппаратуры и
компьютерной техники, а решение по управлению
принимает человек.
Автоматизированная система продажи
железнодорожных, автобусных или авиационных
билетов, льготных проездных билетов работает под
управлением человека, который запрашивает у
компьютера необходимую информацию и на ее
основе принимает решение о продаже.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
Совокупность информационных
потоков, средств обработки,
передачи и хранения данных, а
также сотрудников управленческого
аппарата, выполняющих операции
по переработке данных, составляет
информационную систему
управления объектом.
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна
35. Для функционирования информационной системы :
Подготовила: Сальникова Елена Глебовна36. Программное управление широко используется в технических системах:
Подготовила: Сальникова Елена Глебовнаположительных и отрицательных обратных связей в биологии
Обратная связь определяется как полученная информация о реакции на продукт, которая позволит модифицировать продукт. Таким образом, петли обратной связи представляют собой процесс, посредством которого изменение в системе приводит к аварийному сигналу, который приводит к определенному результату. Этот результат либо увеличит изменения в системе, либо уменьшит их, чтобы вернуть систему в нормальное состояние. Остается несколько вопросов: как работают эти системы? Что такое положительный отзыв? Что такое отрицательный отзыв? Где мы находим эти системы в природе?
Биологические системы работают на основе механизма входов и выходов, каждый из которых вызван и вызывает определенное событие.Петля обратной связи — это биологическое явление, при котором выход системы усиливает систему (положительная обратная связь) или тормозит систему (отрицательная обратная связь). Петли обратной связи важны, потому что они позволяют живым организмам поддерживать гомеостаз . Гомеостаз — это механизм, который позволяет нам поддерживать нашу внутреннюю среду относительно постоянной — не слишком горячей или слишком холодной, не слишком голодной или усталой. Уровень энергии, необходимый организму для поддержания гомеостаза, зависит от типа организма, а также от среды, в которой он обитает.Например, хладнокровная рыба поддерживает свою температуру на том же уровне, что и окружающая ее вода, и поэтому ей не нужно контролировать свою внутреннюю температуру. Сравните это с теплокровным китом в той же среде: ему нужно поддерживать температуру тела выше, чем температура воды вокруг него, и поэтому он затрачивает больше энергии на регулирование температуры. В этом разница между эктотермами и эндотермами : эктотерм использует температуру окружающей среды для контроля своей внутренней температуры (т.г. рептилии, амфибии и рыбы), тогда как эндотермы используют гомеостаз для поддержания своей внутренней температуры. Эндотермы могут поддерживать свой метаболизм с постоянной скоростью, обеспечивая постоянное движение, реакцию и внутренние процессы, тогда как экзотермы не могут поддерживать свой метаболизм с постоянной скоростью. Это означает, что их движение, реакция и внутренние процессы зависят от адекватного внешнего тепла, но это также означает, что им требуется меньше энергии в виде пищи, поскольку их тела не сжигают топливо постоянно.
Петли обратной связи также могут проявляться в большей степени: на уровне экосистемы поддерживается форма гомеостаза. Хорошим примером этого является цикл популяций хищников и жертв: бум популяций жертв будет означать больше пищи для хищников, что приведет к увеличению численности хищников. Затем это приведет к чрезмерному хищничеству, и популяция добычи снова сократится. Популяция хищников в ответ уменьшится, ослабив давление на популяцию жертв и позволив ей прийти в норму.См. рис. 1. Другой пример — так называемая «эволюционная гонка вооружений», когда хищник и его жертва постоянно пытаются переиграть друг друга. Одним из таких отношений является отношение нектароядных птиц к цветам, которыми они питаются. У птиц развиваются длинные клювы, чтобы получить доступ к нектару внутри цветка. В ответ цветок приобретает все более и более длинную трубчатую форму, пытаясь помешать птице добраться до нектара. Птица отвечает, развивая еще более длинный клюв.И так продолжается.
Источник изображения: Викисклад
Рисунок 1: Тенденции популяций хищников и жертв.
Петли положительной обратной связиПетля положительной обратной связи возникает в природе, когда продукт реакции приводит к усилению этой реакции. Если мы посмотрим на систему, находящуюся в гомеостазе, петля положительной обратной связи отдаляет систему от цели равновесия. Он делает это, усиливая эффекты продукта или события, и возникает, когда что-то должно произойти быстро.
Пример 1: Созревание фруктовВ природе существует удивительный эффект, когда дерево или куст внезапно созревают со всеми своими фруктами или овощами без какого-либо видимого сигнала. Это наш первый пример петли положительной биологической обратной связи. Если мы посмотрим на яблоню, на которой много яблок, кажется, что за одну ночь все они переходят от незрелых к спелым, а затем к перезрелым. Это начнется с первого созревшего яблока. После созревания он выделяет через кожу газ, известный как этилен (C 2 H 4 ).Под воздействием этого газа созревают и яблоки рядом с ним. После созревания они тоже производят этилен, который продолжает созревать в остальной части дерева, создавая эффект, очень похожий на волну. Эта петля обратной связи часто используется при производстве фруктов, когда яблоки подвергаются воздействию искусственного газа этилена, чтобы ускорить их созревание.
Рисунок 2: Процесс созревания яблок представляет собой петлю положительной обратной связи.
Пример 2: РодыВ начале родов головка ребенка опускается вниз, что приводит к повышенному давлению на шейку матки.Это стимулирует рецепторные клетки посылать химический сигнал в мозг, позволяя высвобождать окситоцин. Этот окситоцин диффундирует к шейке матки через кровь, где он стимулирует дальнейшие сокращения. Эти сокращения стимулируют дальнейший выброс окситоцина, пока ребенок не родится.
Рисунок 3: Схватки во время родов возникают в результате положительной обратной связи.
Пример 3: Свертывание кровиПри разрыве или повреждении ткани выделяется химическое вещество.Это химическое вещество вызывает активацию тромбоцитов в крови. Как только эти тромбоциты активируются, они выделяют химическое вещество, которое сигнализирует об активации большего количества тромбоцитов, пока рана не свернется.
Рис. 4. Процесс свертывания крови в ране представляет собой петлю положительной обратной связи.
Петли отрицательной обратной связиВ биологии возникает петля отрицательной обратной связи, когда продукт реакции приводит к ослаблению этой реакции. Таким образом, петля отрицательной обратной связи приближает систему к цели стабильности или гомеостаза.Петли отрицательной обратной связи отвечают за стабилизацию системы и обеспечивают поддержание устойчивого стабильного состояния. Реакция регулирующего механизма противоположна выходу события.
Пример 1: регулирование температурыТерморегуляция у человека происходит постоянно. Нормальная температура человеческого тела составляет приблизительно 98,6°F. Когда температура тела поднимается выше этого значения, в организме начинают потеть два механизма, и происходит расширение сосудов, что позволяет большей площади поверхности крови подвергаться воздействию более прохладной внешней среды.Когда пот охлаждается, он вызывает испарительное охлаждение, а кровеносные сосуды вызывают конвективное охлаждение. Нормальная температура восстанавливается. Если эти механизмы охлаждения продолжатся, тело станет холодным. Механизмы, которые затем срабатывают, — это образование мурашек по коже и сужение сосудов. Мурашки у других млекопитающих приподнимают волосы или мех, позволяя сохранять больше тепла. У людей они стягивают окружающую кожу, уменьшая (незначительно) площадь поверхности, с которой теряется тепло. Вазоконстрикция гарантирует, что только небольшая площадь поверхности вен подвергается воздействию более низкой температуры наружного воздуха, сохраняя тепло.Нормальная температура восстанавливается.
Рисунок 5: Процесс регулирования температуры у человека представляет собой петлю отрицательной обратной связи.
Пример 2: Регуляция артериального давления (барорефлекс)Кровяное давление должно оставаться достаточно высоким, чтобы перекачивать кровь ко всем частям тела, но не настолько высоким, чтобы причинить вред при этом. Пока сердце работает, барорецепторы определяют давление крови, проходящей через артерии. Если давление слишком высокое или слишком низкое, химический сигнал отправляется в мозг через языкоглоточный нерв.Затем мозг посылает химический сигнал сердцу, чтобы отрегулировать скорость перекачивания: если кровяное давление низкое, частота сердечных сокращений увеличивается, а если артериальное давление высокое, частота сердечных сокращений уменьшается.
Пример 3: ОсморегуляцияОсморегуляция относится к контролю концентрации различных жидкостей в организме для поддержания гомеостаза. Мы снова рассмотрим пример рыбы, живущей в океане. Концентрация соли в воде, окружающей рыбу, намного выше, чем в жидкости, содержащейся в рыбе.Эта вода поступает в организм рыбы диффузно через жабры, при потреблении пищи и при питье. Кроме того, поскольку концентрация соли снаружи выше, чем внутри рыбы, происходит пассивная диффузия соли в рыбу и воды из рыбы. В этом случае концентрация соли в рыбе слишком высока, и ионы соли должны выделяться с экскрецией. Это происходит через кожу и с очень концентрированной мочой. Кроме того, высокие уровни солей в крови удаляются посредством активного транспорта хлорид-секретирующими клетками в жабрах.Таким образом поддерживается правильная концентрация соли.
Рисунок 6: Процесс осморегуляции у морских рыб представляет собой постоянную отрицательную обратную связь.
Положительный и отрицательный отзывыОсновное различие между положительной и отрицательной обратной связью заключается в их реакции на изменения: положительная обратная связь усиливает изменения, а отрицательная обратная связь уменьшает их. Это означает, что положительная обратная связь приведет к большему количеству продукта: больше яблок, больше сокращений или больше тромбоцитов.Отрицательная обратная связь приведет к меньшему количеству продукта: меньшему количеству тепла, меньшему давлению или меньшему количеству соли. Положительная обратная связь движется от целевой точки, а отрицательная обратная связь движется к цели.
Почему важна обратная связь?Без обратной связи гомеостаз невозможен. Это означает, что организм теряет способность к саморегуляции своего тела. Механизмы отрицательной обратной связи более распространены в гомеостазе, но петли положительной обратной связи также важны. Изменения в петлях обратной связи могут привести к различным проблемам, включая сахарный диабет.
Рисунок 7: При нормальном цикле глюкозы повышение уровня глюкозы в крови, обнаруженное поджелудочной железой, приведет к тому, что бета-клетки поджелудочной железы будут секретировать инсулин до тех пор, пока не будет достигнут нормальный уровень глюкозы в крови. В то время как при обнаружении низкого уровня глюкозы в крови альфа-клетки поджелудочной железы выделяют глюкагон, чтобы поднять уровень глюкозы в крови до нормального уровня.
При диабете 1 типа бета-клетки не работают. Это означает, что когда уровень глюкозы в крови повышается, выработка инсулина не запускается, и поэтому уровень глюкозы в крови продолжает расти.Это может привести к таким симптомам, как помутнение зрения, потеря веса, гипервентиляция, тошнота и рвота, среди прочих. При диабете 2 типа хронический высокий уровень глюкозы в крови возникает в результате неправильного питания и отсутствия физических упражнений. Это приводит к тому, что клетки больше не распознают инсулин, и поэтому уровень глюкозы в крови продолжает расти.
Завершение циклов положительной и отрицательной обратной связиПетли обратной связи — это биологические механизмы, посредством которых поддерживается гомеостаз.Это происходит, когда продукт или результат события или реакции изменяет реакцию организма на эту реакцию. Положительная обратная связь возникает, чтобы увеличить изменение или результат: результат реакции усиливается, чтобы он происходил быстрее. Отрицательная обратная связь возникает, чтобы уменьшить изменение или результат: результат реакции уменьшается, чтобы вернуть систему в стабильное состояние. Некоторыми примерами положительной обратной связи являются сокращения при рождении ребенка и созревании плода; примеры отрицательной обратной связи включают регуляцию уровня глюкозы в крови и осморегуляцию.
Ищете практику биологии?Начните подготовку к биологии вместе с Альбертом. Начните подготовку к экзамену AP® сегодня .
Зачем искать обратную связь? | ПОЛЯРИС | Политика и стратегия
Существует два типа обратной связи: положительная (подкрепляющая) обратная связь и отрицательная (уравновешивающая) обратная связь. (Обратите внимание, что стрелки на иллюстрациях, демонстрирующие обратную связь, не являются дополнительными потоками, а представляют отношения между запасами и потоками).
Положительная обратная связь, также известная как положительная петля, усиливает изменения. Если вы толкаете положительную петлю в одном направлении, она имеет тенденцию ускоряться в этом направлении. Простой пример положительной обратной связи — начисление процентов по банковскому счету. Вы начинаете с небольшим количеством денег на счету. При положительной процентной ставке вы получаете процентный доход. Это приводит к тому, что со временем на счете появляется больше денег, что, в свою очередь, приводит к большему притоку процентного дохода. Важно отметить, что положительная обратная связь не обязательно означает рост в системе.Это также может ускорить сжатие или даже коллапс.
Отрицательная обратная связь, также известная как отрицательная петля, работает, чтобы свести на нет изменения и обеспечить стабильность в системах. Опять же, отрицательная обратная связь не означает отрицательного результата, поскольку она может стабилизировать систему. Определенные механизмы в человеческом организме, например те, которые регулируют температуру или уровень глюкозы в крови, являются прекрасными примерами петель отрицательной обратной связи. Возьмите пример регулирования температуры тела и разберите его, чтобы увидеть, как работает отрицательная обратная связь.Когда ваша температура поднимается выше установленного значения, ваше тело пытается противодействовать этому изменению, заставляя вас потеть и охлаждать вас. Когда ваша температура падает ниже заданного значения, вы начинаете дрожать, пытаясь поднять температуру тела до заданного значения.
Рисунок справа также демонстрирует эту концепцию. На нем показано, как A и B взаимодействуют и отталкиваются друг от друга в попытке вернуться к заданной точке, где A и B имеют одинаковый размер.
В контексте навыков TiS мы можем думать о петлях обратной связи как о механизмах действия, которые связывают запасы с работой потоков.Давайте посмотрим, как это может произойти на примере ниже.
На этой диаграмме запасов и потока добавлены две стрелки для демонстрации обратной связи в системе. В этой системе, изображающей инфекционное заболевание, синяя стрелка показывает положительную обратную связь. Чем больше зараженных людей, тем больше вероятность того, что здоровые люди будут заражаться быстрее. Это ускорит приток инфицированных, что еще больше увеличит количество инфицированных.
Зеленая стрелка указывает на отрицательную обратную связь.По мере снижения числа восприимчивых людей поток новых инфицированных будет замедляться и в конечном итоге прекратится.
Приведенный выше пример общественного здравоохранения служит иллюстрацией и демонстрирует концепцию поиска отзывов о проблемах общественного здравоохранения. Он может быть использован для различных тем здравоохранения.
Опыт и точки зрениямедсестер о преимуществах внедрения информационных технологий в здравоохранение: качественное исследование в Иране | Медицинская информатика и принятие решений BMC
Демографическая информация
Среди участников были две старшие медсестры, восемь клинических медсестер, два руководителя учебных заведений, клинический руководитель и специалист по улучшению качества.Медсестрами были девять женщин и пять мужчин в возрасте от 27 до 55 лет со стажем работы от 2 до 30 лет. Пять медсестер имели степень магистра, а остальные – степень бакалавра в области сестринского дела (таблица 1).
Результаты интервью
При анализе 14 интервью было выявлено шесть категорий и 21 подкатегория (таблица 2). Результаты вместе с цитатами, представленными участниками, описаны ниже.
Таблица 2 Категории и подкатегории, извлеченные из данныхПовышение качества и эффективности медицинских услуг и ухода
Снижение клинических рисков и ошибок
По словам медсестер, помощь, оказываемая с помощью ИТ, более точная, более качественная и безопасная.ИТ дает медсестрам чувство контроля над состоянием пациентов и снижает клинические риски и ошибки.
«Когда группа крови пациента ’ s записывается в HIS как O + , ошибки персонала лаборатории в значительной степени предотвращаются». (стр. 12)
Применение ИТ также уменьшило количество ошибок при лечении и улучшило управление лекарствами, а также создало интегрированную систему отчетности о медицинских ошибках.
«При возникновении ошибки мы заполняем онлайн-формы сообщения об ошибках.Орган по анализу ошибок делится онлайн-стратегиями исправления ошибок со всеми подопечными. До этой системы медсестры тратили много времени на написание бумажных форм, теперь формы находятся в компьютере, что значительно упрощает отчетность и анализ». (стр3)
Повышение безопасности персонала
Что касается доступа к интегрированной информации о состоянии пациентов, предоставляемой HIS, у медсестер появляется чувство уверенности и спокойствия. Они контролируют ситуацию, потому что вся документация доступна, и эти документы нельзя манипулировать или удалить из ИСЗ.
«Компьютерная томография была сделана в реанимационном отделении, но она была утеряна в операционной. ИТ-отдел определил, что компьютерная томография была удалена из профиля пациента в отделении внутренних болезней; Таким образом, персонал хирургии и реанимации был оправдан». (стр1)
Повышение эффективности принятия решений
ИТ играют важную роль в предоставлении необходимой и достоверной информации для процесса принятия решений медицинским персоналом.Например, применение ИТ может сократить время, необходимое для передачи информации медицинскому персоналу, а решения принимаются своевременно и с максимальной эффективностью.
«Пациент плохо себя чувствовал, о состоянии пациента мы проинформировали врача напрямую и в установленные сроки были приняты необходимые меры. Документирование с помощью HIS может облегчить этот процесс за несколько минут.(стр10)
Поддержание непрерывности лечения
Одной из основных обязанностей медицинской бригады является обеспечение непрерывности лечения. ИТ ведет к непрерывности лечения, например, с обеспечением быстрого доступа врачей к результатам диагностических и лабораторных исследований и графикам. Таким образом, экономится время и не затягивается процесс лечения и ухода.Еще одним преимуществом ИТ является защита данных пациентов во время доставки смен, ускорение доставки смен и сокращение задержек в процессе оказания помощи во время смены.
«Врачи могут легко ввести национальный код пациента ’ s в клинике и просмотреть отчет КТ или рентгена. Они могут диагностировать болезнь и начать лечение очень быстро». (стр2)
Улучшение рабочего процесса (рабочего процесса) и планирование ухода
Быстрый доступ к информации о пациентах, такой как результаты параклинических тестов, ускоряет рабочий процесс и улучшает сестринское обслуживание и планы лечения.Наконец, удовлетворенность команды здравоохранения увеличивается.
«Ночью врач наблюдала за результатами рентгеновского снимка пациента в своем кабинете с помощью системы архивирования и передачи изображений (PACS) и немедленно приступила к процедурам лечения». (стр2)
«С помощью HIS процесс выписки пациентов ’ облегчается, и мы быстро готовим койку для следующего пациента.(стр.9)
Содействие управлению коммуникациями в технологической среде
Улучшение межорганизационных коммуникаций
Точная связь и своевременная передача информации необходимы в медицинских учреждениях. Подтверждение и получение информации легко и эффективно, когда это делается одновременно между бригадами по уходу в разных отделениях больницы.Например, электронные медицинские карты (EHR) создали широкую систему связи между терапевтическими отделениями и параклиническими подразделениями, такими как аптека, радиология, служба поддержки, поступления, прием и выписка. Кроме того, ИТ упростили общение команды по уходу с пациентами и повысили их доверие к команде по уходу.
Улучшение и расширение внутриорганизационных коммуникаций«Заполняю форму поломки оборудования в ИСЗ; Администрация оборудования одновременно видит это в своей системе и быстро устраняет.При этом весь персонал отделения знает о поврежденном оборудовании и времени его ремонта». (стр5)
Медсестры объяснили, что информация о состоянии здоровья людей хранится в электронных медицинских картах на протяжении всей их жизни. Таким образом, в случае необходимости лечения в любой точке страны профиль человека будет доступен через компьютерную сеть с использованием национального кода.Кроме того, информационные технологии упростили передачу информации Министерству здравоохранения и другим больницам и организациям здравоохранения.
«Когда сценарий смерти беременной матери ’ s вводится в национальную систему материнской смертности из больницы, Министерство здравоохранения немедленно расследует этот случай и составляет планы на макроуровне по снижению материнской смертности. Затем соответствующие инструкции направляются во все больницы страны.(стр. 12)
Улучшение информационной документации, управления и мониторинга
Преимущества одновременного документирования и ухода
Сегодня одновременное документирование с уходом помогает медсестрам вовремя регистрировать события по уходу. В том же духе ИТ помогают обеспечить тщательное и всестороннее обслуживание, сократить время, необходимое для документирования отчетов, и увеличить время, доступное для оказания непосредственной помощи пациентам.
«Пациенты ’ история в EHR помогает сортировке; когда у пациента есть сердечно-сосудистое заболевание, я расставлю его/ее в приоритете и сообщу об этом врачу. Я также принимаю экстренные меры, такие как тесты». (стр2)
Медсестры отметили, что доступ к полному набору информации о пациентах может ускорить процесс ухода. Тем не менее, процесс ухода и классификации сестринского ухода, такие как сестринские диагнозы, классификация сестринских вмешательств (NIC) и классификация результатов сестринского ухода (NOC), которые применяются на международном уровне для документирования сестринских записей, а также планы ухода, по-прежнему основываются на бумажных документах в условиях исследования. .Они выразили желание воспользоваться ИТ и иметь классификации в электронном формате в HIS.
Повышение доступности данных и документации
Если данные не будут доступны своевременно, их сбор будет бесполезен. Все данные должны быть легко доступны в момент необходимости для клинических, административных и организационных целей. Дополнительные преимущества ИТ включают ускорение доступа к предыдущим записям пациентов, повышение точности регистрации данных пациентов, повышение точности больничных данных, получение ежедневных статистических данных и отчетов, а также отчетность о доходах и расходах больницы.
«Когда мы хотим увидеть изменения уровня гемоглобина у больного с кровотечением с момента поступления, мы просто открываем систему и сравниваем результаты анализов. Однако, если бы мы захотели просмотреть бумажные файлы, результаты тестов были бы недоступны, потеряны или неупорядочены». (стр1)
Повышение целостности информации
Регистрация всей информации в ИСЗ и запись всех процессов ухода обеспечили целостность и единообразие информации.Эта информация может быть использована для лечения, исследований и планирования. Многие из этих данных, например о внутрибольничных инфекциях и нежелательных явлениях, отправляются в министерство с помощью электронных систем.
«HIS предоставляет больнице обширную сеть информации для проведения исследований, и руководители могут рассчитать множество показателей, используя эту информацию». (стр. 13)
Создание точного и безопасного архива документов и информации
Участники также отметили, что ИТ создал удобный и безопасный архив для документов, чтобы информация и документация никогда не потерялись.
«Бумажные файлы могут быть порваны или уничтожены в результате таких событий, как пожар. Однако в электронном архиве проще найти документы и просмотреть статистику, и нет риска пропажи информации, поскольку ИТ-отдел часто делает резервные копии информации». (стр.11)
Улучшение управления ресурсами
Снижение рабочей нагрузки и бумажной работы
Участники подчеркнули важные преимущества ИТ в сокращении бумажной работы и рабочей нагрузки на персонал, а также в экономии бумаги.
«Раньше в бумажной работе мы тратили много времени на хранение документов, не складывая бумаги. Например, нам приходилось ежедневно отправлять большое количество бумажных заявок на кровь пациенток, перенесших кесарево сечение. Многие из этих запросов были возвращены из-за ошибок и, таким образом, превратились в отходы. Все это теперь в электронном виде, и таких проблем больше нет». (стр.14, стр.1)
Спасение немедицинского персонала
Как показывают результаты, ИТ экономит человеческие ресурсы, не связанные с уходом за больными.Например, это уменьшает перемещение персонала между отделениями. Раньше большинство немедицинского персонала постоянно перемещалось между палатами для доставки документов. Однако сегодня информация легко обменивается с ИТ, и большинство задач, не связанных с уходом за больными, выполняются ИТ.
«Раньше мы регулярно отправляли медперсонал для взятия тестов с образцами, например, для лабораторных запросов, но теперь мы можем быстро увидеть результаты в HIS.(стр10)
Оптимизация и целенаправленная деятельность
Применение ИТ сократило количество повторяющихся и ненужных тестов и мер. В результате нагрузка на семейных опекунов уменьшилась.
«Раньше многие пациенты ’ Рентгеновские снимки утилизировались или архивировались за большие деньги. Тем не менее, PACS экономит расходы как пациентов, так и больниц.Расчет расходов намного проще, и никакие трудовые книжки не исключаются и не выбрасываются». (стр2)
Медсестры также считали, что с помощью ИТ многие целенаправленные мероприятия выполняются без временных задержек и затрат.
«Наши социальные работники открывают HIS в своей палате и проверяют, какие пациенты нуждаются в помощи. Так что каждый день целенаправленно идут к целевому пациенту». (стр.11)
Экономия времени и средств
Медсестры описали ИТ как фактор, способствующий оказанию медицинских услуг, ускорению выполнения задач и экономии средств и времени для пациентов и медсестер.Кроме того, информационные технологии дают медсестрам возможность проводить больше времени с пациентами.
«Раньше, когда мы хотели получить информацию от старших медсестер или отправить им письмо, человек должен был доставить письма или собрать ответы со всех отделений. Этот процесс был очень долгим и трудоемким. Теперь старшие медсестры могут одновременно видеть письмо в HIS». (стр.11 и стр.12)
Повышение эффективности управления и разработки политики
Усиление динамичной и гибкой конструкцииДля принятия своевременных, логичных и специализированных решений и политики высшим руководителям полезно иметь достаточно информации и статистики.ИТ обеспечили своевременное обнаружение недостатков, быстрый доступ к финансовым и организационным отчетам, точную отчетность и отчетность перед руководителями, а также надлежащее общение с финансовыми менеджерами для руководителей среднего и оперативного звена. Кроме того, ИТ помогает контролировать производительность и повышает ответственность и оперативность сотрудников, поскольку все записи и документы надежно фиксируются с указанием даты и времени.
«ИСЗ — это система аудита.Таким образом, персонал должен обращать внимание на то, чтобы не потерять листы бумаги в профиле пациента, а врачи обязуются защищать графики и услуги, которые они выполняют, потому что ни одна услуга не может быть устранена, и они должны реагировать». p3)
Совершенствование аккредитации и аудита
ИТ способствовали действиям по повышению качества, таким как аудит и аккредитация, через межорганизационную коммуникационную сеть.Все данные, касающиеся реализации рабочих процессов, политик, показателей и отчетов о событиях, связанных с безопасностью пациентов, записываются и контролируются. Затем соответствующие документы используются для целей аккредитации и аудита.
«Мы создали папку «Стандарты аккредитации» в ИСЗ для всех отделов и предоставили общий доступ ко всем действиям по аккредитации в этой папке. Персонал просматривает эту папку, заполняет формы, связанные с действиями по аккредитации, и отправляет их нам.(стр11)
Содействие оценке работы персонала
Руководителям нужна достоверная информация для контроля, мониторинга и оценки обязанностей персонала, которые выполняются с помощью ИТ. Кроме того, самооценка персонала и участие в процессе оценки эффективности упоминаются как еще одно преимущество ИТ.
«Все сотрудники должны загрузить и представить свои документы самооценки в электронной системе оценки.Наконец, эффективность работы персонала, которую оценивает медсестра-менеджер, можно увидеть в электронных профилях». (стр.13)
Содействие организационному и профессиональному росту
Создание стремления к совершенствованию компетенций в области информатики
Медсестры считали, что в сочетании с технологическими достижениями в сестринской практике они должны приобретать и обновлять свои информационные компетенции различными способами, такими как обучение у коллег, участие в учебных курсах внутри и за пределами организации и самостоятельное обучение.
«Я с большим энтузиазмом стал обновлять свои компетенции в области информатики. Я пытался посещать образовательные курсы в больнице и за ее пределами. Если у меня возникали какие-либо проблемы, я обращался к своим коллегам или персоналу ИТ-отдела в больнице или на групповых дискуссиях» (стр. 4) .
Улучшение виртуального обучения и облегчение учебного процесса
ИТ ускоряет обучение медицинских профессий как в виртуальном, так и в аудиторном режиме.Например, электронный обмен файлами пациентов между различными лечебными центрами, обсуждение диагноза и лечения пациентов, а также использование информации о пациентах, такой как результаты рентгенографии, на учебных занятиях, помогают индивидуальному и профессиональному развитию команды здравоохранения. Кроме того, при использовании системы виртуального обучения не всегда требуется присутствие персонала на занятиях.
«В одной палате у больного возникла проблема с переливанием крови; Начинающая медсестра не знала, что делать.Я сказал ему по телефону, чтобы он обратился к папке с переливанием крови, прочитал инструкции о том, как справляться с проблемами переливания крови, и принять необходимые меры. ” (стр.14)
Участники также считали, что процесс обучения и заполнения документации по обучению персонала с использованием ИТ проходит намного быстрее и дешевле.
«Я каждый месяц ввожу образовательную программу в систему и персонал записывается на нужные им занятия. По окончании каждого занятия они получат сертификаты.(стр.13)
Разработка технологий в соответствии с потребностями поставщиков медицинских услуг
Недостатки ИТ будут обнаружены во время его использования медсестрами. Медсестры и менеджеры медсестер играют эффективную роль в выявлении недостатков при разработке ИТ, проводя периодические проверки для выявления проблем в здравоохранении из-за недостатков ИТ.
«В предыдущей версии ИСЗ некоторые коды, такие как бронхоскопия легочной паренхимы, не определялись для нашего подопечного.Однако в новой версии эти возможности были добавлены. Постепенно дефекты были исправлены, и пациентам и медсестрам стало удобнее». (стр5)
Клиническая информатика во время пандемии COVID-19: извлеченные уроки и последствия для отделений неотложной помощи и стационарных операций | Журнал Американской ассоциации медицинской информатики
Аннотация
В ответ на пандемию руководители больниц могут использовать клиническую информатику для облегчения принятия клинических решений, виртуализации медицинской помощи, координации коммуникаций и определения рабочего процесса и соблюдения требований.Процедуры клинической информатики необходимо внедрить быстро, с мерами управления, чтобы должным образом контролировать и направлять новые пути ухода за пациентами, рабочие процессы диагностики и лечения, а также обучение и коммуникацию поставщиков. Опыт авторов рекомендует (1) создавать гибкие наборы заказов, которые адаптируются к меняющимся руководствам, отвечающим потребностям разных специальностей, (2) улучшать и поддерживать присущие телемедицине возможности, (3) быстро внедрять новые рабочие процессы в электронном виде и приостанавливать некритические административные функции или функции выставления счетов в электронная медицинская карта и (4) использование коммуникационных платформ, основанных на многоуровневой срочности, которые не ставят под угрозу безопасность и конфиденциальность.
ВВЕДЕНИЕ
Глобальная пандемия коронавирусной инфекции 2019 года (COVID-19) привлекла внимание к важности эпиднадзора, диагностики, лечения и исследований. 1 С принятием в 2009 году электронных медицинских карт (EHR) в соответствии с Законом о восстановлении и реинвестировании США многие сети здравоохранения будут иметь возможности и опыт менее чем за десятилетие в отношении полезности и ограничений этого компьютерного инструмента в улучшение качества здравоохранения, здоровья населения и эффективности системы здравоохранения, в то время как медицинское сообщество знакомо с сильными и слабыми сторонами на протяжении десятилетий практической медицинской информатики. 2 Информатика во многих ее формах и классификациях, а также в сочетании с управлением медицинской информацией представляет собой идеальное сочетание людей, процессов и технологий. 3 , 4 Многие принципы информатики в отношении компьютеров, программного обеспечения, подключения к Интернету и телемедицины описаны в литературе в области смягчения последствий стихийных бедствий и обеспечения готовности к ним. 5–8 Однако ресурсы, разъясняющие практическое клиническое применение информатики в ответ на пандемию, требуют дальнейшего изучения. 9 , 10 Быстрые изменения в клинической практике могут быть сложными в рамках крупной организации здравоохранения, даже при наличии большого количества исследований и фактических данных. 11
Мы намерены описать роль клинической информатики в оказании помощи в принятии клинических решений, виртуализации медицинской помощи, координации коммуникаций и определении рабочего процесса и соблюдения требований во время быстро развивающегося реагирования на пандемию COVID-19 в некоммерческой организации NewYork-Presbyterian. сеть здравоохранения, включающая 2 академических медицинских центра в рамках 1 дочерней больницы, обслуживающей столичный район Нью-Йорка.Следует отметить, что система здравоохранения в настоящее время переходит на единую унифицированную ЭУЗ (Epic Systems, Верона, Висконсин) в рамках поэтапного внедрения, которое началось в 2018 г. и должно быть завершено к первому кварталу 2022 г. Клинические отделения в сети было поручено стандартизировать практику в качестве одного из руководящих принципов проекта. Практикующие врачи с предопределенными ролями в руководящих комитетах участвуют в процессе клинической информатики в качестве добровольцев или уполномоченных соответствующих клинических отделений.Все клинические отделения участвуют в процессе управления информатикой.
Комплекты для диагностики и лечения COVID-19
Было описано, что компьютеризированный ввод заказов поставщиком (CPOE) приводит к нескольким типам непреднамеренных неблагоприятных последствий, многие из которых связаны с созданием новых рабочих процессов и требований к рабочим процессам для клиницистов. 12 Наборы заказов, определяемые как совокупная группировка заказов на диагностику или лечение в рамках системы CPOE для конкретного медицинского состояния или цели, получили широкое распространение в качестве руководства, простоты использования и повышения эффективности, несмотря на недостаток изученных доказательств. 13–16 Настройки по умолчанию и предварительный выбор заказов, как было показано, снижают изменчивость и стимулируют привычку врачей делать заказы. 17
Наша система здравоохранения приняла решение быстро внедрить тестирование на COVID-19 и первичное обследование, последующее наблюдение в отделении неотложной помощи (ED) и наборы заказов на постинтубацию, несмотря на присущие барьеры совместимости между различными EHR в разных больницах. Был сформирован комитет по информатике COVID-19, который проводил еженедельные встречи с ключевыми заинтересованными сторонами и клиническими экспертами из соответствующих отделов (неотложной медицины, лабораторной медицины, инфекционных заболеваний, стационарной медицины, легочной медицины и интенсивной терапии).Споры относительно клинической полезности были разрешены консенсусом, чтобы обеспечить последовательный ориентированный на пользователя опыт. Принятие решений на основе консенсуса следовало модели, основанной на квакерах (рис. 1). 18
Рис. 1.
Организационная схема группы клинического руководства по информатике.
Рис. 1.
Организационная схема группы клинического руководства по информатике.
По мере уточнения процесса заболевания эти наборы заказов постоянно обновлялись на основе самых последних данных и политики.Доступность определенного теста или лечения (высокочувствительный тропонин, интерлейкин-6) в каждом больничном справочнике была обозначена для заказывающих поставщиков в каждом учреждении. Обновления наборов заказов еженедельно проверялись комитетом на соответствие последним обновлениям политик и рекомендациям по тестированию. Была введена клиническая поддержка принятия решений для документирования рекомендаций по поездкам на карантин и предложенный заказ экспресс-тестов (в часах) по сравнению со стандартными тестами на SARS-CoV-2 (тяжелый острый респираторный синдром, коронавирус 2) в соответствии с симптомами пациента.Несмотря на то, что с момента создания в марте 2020 года набор заказов на тестирование и начальное обследование на COVID-19 использовался более 24 000 раз (третий наиболее часто используемый набор заказов), формальная система оценки пользователей не была создана.
Текущий заказ неотложной помощи, установленный для начальных примеров обследования:
Заказы на изоляцию, автоматически сгенерированные с размещением заказов на тестирование, специфичные для COVID (рис. 2)
Лабораторные заказы с выбором по умолчанию для простоты ввода (рис. 3)
Рентгенологические распоряжения с мерами предосторожности при COVID (рис. 4)
Добавлены примеры поддержки принятия клинических решений:
Документирование симптомов и облучения (рис. 5)
Показания к тестированию (рис. 6) 9052
Рис. 2.
Заказы на изоляцию, созданные автоматически с размещением конкретных тестовых заказов Covid.
Рисунок 2.
Приказы об изоляции, автоматически сгенерированные с размещением заказов на тестирование, специфичных для Covid.
Рисунок 3.
Лабораторные заказы с выбором по умолчанию для простоты ввода.
Рисунок 3.
Лабораторные заказы с выбором по умолчанию для простоты ввода.
Рисунок 4.
Рентгенологические предписания с мерами предосторожности при COVID.
Рисунок 4.
Рентгенологические предписания с мерами предосторожности при COVID.
Рисунок 5.
Документирование симптомов и воздействия.
Рисунок 5.
Документирование симптомов и воздействия.
Перед лицом возможности увеличения посещений отделения неотложной помощи была введена мера безопасности для выписанных пациентов отделения неотложной помощи. Заказ на последующее наблюдение ED COVID был создан лечащим врачом для нашего пула практикующих медсестер (NP), чтобы инициировать последующий телефонный звонок на следующий день.Телефонный звонок преследовал две цели: (1) передать результаты после выписки и (2) обеспечить безопасность для подгруппы пациентов, у которых проявляются более тяжелые симптомы по мере прогрессирования заболевания. Последующие звонки проводились ежедневно, 7 дней в неделю, с возможностью перехода от телефонного звонка к телемедицинскому видеопосещению по усмотрению НП. Эта мера была реализована на ранних стадиях пандемии в ответ на сохранение стационарных коек с более строгими критериями приема и использовалась в среднем 3.5 раз в день на протяжении всей пандемии.
Виртуализация услуг
Телемедицина и виртуализация медицинских услуг были описаны как почти идеальная среда для обеспечения социального дистанцирования и применения карантинных мер. 19 , 20 Телемедицина в значительной степени полагалась на принципы медицинской информатики в отношении удаленного предоставления конкретной информации о пациенте в сочетании с быстродоступной эпидемиологической и статистической информацией. 21 Программа телемедицины в отделении неотложной помощи в нашем учреждении состояла из (1) ED Express Care, в рамках которой пациентов, поступающих в отделение неотложной помощи, лечил удаленный врач 22 , и (2) службы телемедицины, направленной непосредственно на потребителя, для домашние пациенты. NYP OnDemand позволяет пациентам напрямую консультироваться с нашими сертифицированными врачами неотложной помощи в виде виртуальной интернет-службы здравоохранения (Amwell; American Well, Бостон, Массачусетс). 23 Количество посещений телемедицины, направленных непосредственно к потребителю, в нашем учреждении увеличилось с 30 до более чем 300 звонков в день (рис. 7), что коррелирует с ростом числа случаев COVID-19 в Нью-Йорке (рис. 8). 24
Рисунок 6.
Рисунок 6.
Рисунок 7.
Том виртуальной неотложной медицинской помощи.
Рис. 7.
Том виртуальной неотложной медицинской помощи.
Рисунок 8.
положительных случаев COVID-19 в Нью-Йорке по дате.
Рисунок 8.
Положительных случаев COVID-19 в Нью-Йорке по дате.
С практической точки зрения увеличение количества звонков в нашу виртуальную телемедицинскую службу неотложной медицинской помощи, ориентированную непосредственно на потребителя, потребовало увеличения штата врачей, в основном врачей скорой помощи.Распоряжение нашего учреждения об отмене плановых и неэкстренных хирургических операций привело к созданию общекорпоративной модели кадрового обеспечения для перераспределения врачей в наиболее нуждающиеся области. Этим новым поставщикам медицинских услуг для работы требовалось предоставление и адаптация к системам EHR, доступ к нашему веб-приложению телемедицины и информационным системам, а также постоянный инструктаж и обучение по меняющимся рекомендациям по COVID-19.
Несмотря на данные, противоречащие качеству шаблонных или скопированных записей, 25 большой приток пациентов, в первую очередь обеспокоенных симптомами и лечением COVID-19, благоприятствовал использованию шаблонных записей и инструкций для пациентов в качестве оперативного метода документирования посещений и планов лечения. .Эти шаблонные заметки и планы лечения в виде документов Microsoft Word были легко обновлены и распространены через вики ED (Confluence 6.6.16; Atlassian, Сидней, Австралия) по мере того, как рекомендации менялись на протяжении всей пандемии. Комитету по реагированию на COVID-19 отделения неотложной помощи (под председательством врача отделения неотложной помощи) было поручено ведение и обновление содержания загруженных документов, которые были доступны как для пациентов отделения неотложной помощи, так и для пациентов телездравоохранения (рис. 9 и 10).
Рисунок 9.
Рисунок 9.
Рисунок 10.
Инструмент клинической документации для пациентов, наблюдаемых с помощью телемедицины.
Рисунок 10.
Инструмент клинической документации для пациентов, наблюдаемых с помощью телемедицины.
Начиная с марта 2020 года и в течение следующих 2,5 месяцев более 60 перераспределенных врачей по 15 медицинским специальностям оказывали помощь более 2500 пациентам в нашей виртуальной телемедицинской службе неотложной помощи. Влияние этой услуги на сокращение числа посещений отделения неотложной помощи трудно поддается количественной оценке, но мы полагаем, что как минимум определенный процент этих пациентов обратился бы за помощью в отделение неотложной помощи, поскольку врачам первичной медико-санитарной помощи еще предстояло нарастить собственные возможности телемедицины. 26
Кроме того, для оценки телемедицины была использована существующая технология видеоконференцсвязи (Avizia [American Well] и Cisco Jabber [Cisco Systems, Сан-Хосе, Калифорния]), что позволило врачам и другим поставщикам медицинских услуг опрашивать пациентов в отделении неотложной помощи. при соблюдении мер предосторожности в отношении изоляции. Удаленно врачи занимались сбором анамнеза, простыми медицинскими осмотрами и обучением пациентов, в то время как персонал неотложной помощи на месте сосредоточился на личном тестировании и процедурах, связанных с COVID-19 (рис. 11).
Рисунок 11.
Использование телемедицины для пациентов, поступающих в отделение неотложной помощи.
Рисунок 11.
Использование телемедицины для пациентов, поступающих в отделение неотложной помощи.
Поддержка создания нового рабочего процесса ухода за пациентами и приостановка некритических функций
Поддержка новых рабочих процессов, касающихся ухода за пациентами и взаимодействия с поставщиками медицинских услуг, имеет первостепенное значение для хорошо функционирующей системы здравоохранения. 27 Конкретные примеры из нашего опыта включают: создание заказа на основе EHR для (1) последующего наблюдения пациента с легкой симптоматикой ЭД с помощью пульсоксиметра, выдаваемого в больнице, с помощью телемедицины; (2) нормально поступивший пациент с гипоксической ЭД, который был выписан с дистанционным мониторингом пациента и домашним кислородом; и (3) недавно выписанный из стационара пациент, которому потребовалось тщательное наблюдение для разрешения симптомов. За каждой группой пациентов следовала отдельная служба выписки в зависимости от места поступления и выписки и тяжести заболевания, а также различных уровней доступа к ЭУЗ и подотчетности (рис. 12).
Рисунок 12.
Путь для пациентов с подозрением на COVID-19.
Рисунок 12.
Путь для пациентов с подозрением на COVID-19.
Как следствие ускорения простого и организованного электронного ввода заказов на радиологические процедуры во время реагирования на стихийные бедствия, 28 приостановление некритических требований соответствия для CPOE стало важным фактором для снижения усталости от бдительности. Предупреждающая логика для требований к размещению пациентов в отделении интенсивной терапии — только зарезервированные лекарства (например, пропофол для инфузий) была удалена, поскольку отделения восстановления и напольные кровати были расширены до переполненных отделений интенсивной терапии.Соблюдение прав на поддержку клинических решений (нужная информация, правильный человек, правильный формат вмешательства, правильный канал, правильное время в рабочем процессе) 29 поддержали приостановку предварительной документации для мандата штата Нью-Йорк предлагать тестирование на ВИЧ перед размещением госпитализация или приказ о выписке из отделения неотложной помощи. Введение напоминаний для поддержки принятия клинических решений для поставщиков медицинских услуг о заказе тестирования на полимеразную цепную реакцию на COVID-19 и проверке результатов могло привести к ускоренному распределению коек и группированию пациентов.
Поставщики услуг неотложной помощи (врачи, фельдшеры, медсестры) предложили эти изменения через представителя группы клинического руководства и были учреждены в связи с растущим числом временно переведенных на работу медицинских работников, незнакомых с рутинными рабочими процессами неотложной помощи. Намеченные последствия, такие как сокращение предложений тестирования на ВИЧ, были рассмотрены и сочтены несущественными. Других непредвиденных последствий (увеличение числа забастовок, увеличение продолжительности пребывания) не наблюдалось, при этом нормативные требования и ответственность были приостановлены в соответствии с постановлением правительства штата о чрезвычайном положении. 30
Связь с медицинскими работниками
В основе клинической (медицинской) информатики лежит поиск информации в сочетании с управлением базой знаний и ее передачей. 31 С почти повсеместным поиском и мгновенным доступом к медицинской информации в Интернете, 32 , 33 растущей приемлемостью социальных сетей, 34 , 97 краудсорсинга в режиме реального времени и краудсорсинга средства связи, 36 , 37 распределение институциональной и ведомственной политики и процедур имеет первостепенное значение.
Для перераспределенных врачей и поставщиков медицинских услуг, которые теперь предоставляют телемедицинскую поддержку, была создана система управления контентом типа вики (Atlassian Confluence 6.6.16), как описано. Кроме того, поставщики медицинских услуг оказывали поддержку в режиме реального времени коллегам-медикам через мобильное приложение для чата в Интернете (WhatsApp [Facebook, Menlo Park, CA]). Группа WhatsApp представляла собой частную чат-группу, позволявшую в режиме реального времени давать советы другим поставщикам медицинских услуг, членам нашей основной руководящей группы и нашей команде технической поддержки.Этот групповой чат помог удовлетворить потребности новых провайдеров, предоставив им поддержку в режиме реального времени и обучение «на рабочем месте», а также непрерывное образование. Использование группового обмена сообщениями в режиме реального времени было описано в другом месте в отношении ухода за группами пациентов с конкретным диагнозом и проблемами с потенциальными настройками безопасности и конфиденциальности. 38 , 39 Были запланированы будущие оперативные исследования с подробным описанием содержания сообщений и соблюдения Закона о переносимости и подотчетности медицинского страхования.
Связь с медицинскими работниками адаптирована во время пандемии COVID-19. Традиционная рассылка электронной почты отдела ежедневно доставляла обновления от руководства ED по возникающим оперативным вопросам, таким как средства индивидуальной защиты и кадровые изменения. Интерактивные видеоконференции (Zoom [Zoom Video Communications, Сан-Хосе, Калифорния], Cisco Webex [Cisco Systems]) были развернуты и поощрялись во всем учреждении в качестве средства коммуникации вместо личных встреч и лекций для студентов-медиков, несмотря на присущие им озабоченность конфиденциальностью и эффективностью. 40 , 41
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Нарушение нормального повседневного рабочего процесса из-за пандемии COVID-19 распространяется от отделения неотложной помощи до стационарных и амбулаторных клинических отделений. От эволюции и повсеместного внедрения ЭУЗ до расширения управления знаниями через Интернет и внедрения современных средств массовой информации и средств коммуникации крайне важно, чтобы практика клинической информатики определяла взаимодействие людей, технологий и информации. .
Таким образом, принципы клинической информатики необходимо внедрить быстро, с мерами управления, чтобы должным образом контролировать и направлять новые пути ухода за пациентами, рабочие процессы диагностики и лечения, а также обучение и коммуникацию поставщиков.
Мы понимаем, что представленные здесь «извлеченные уроки» следует воспринимать как ответ одной организации на непредвиденный кризис и что требуется дальнейшее изучение и разработка. Последствия для клинических операций являются межведомственными и зависят от сильной и совместной инфраструктуры управления информатикой.
ФИНАНСИРОВАНИЕ
Это исследование не получило специального гранта от какого-либо финансирующего агентства в государственном, коммерческом или некоммерческом секторах.
АВТОРСКИЕ ВКЛАДЫ
Все авторы внесли существенный вклад и соответствуют критериям авторства.
ЗАЯВЛЕНИЕ О КОНФЛИКТЕ ИНТЕРЕСОВ
У наших авторов нет конкурирующих интересов.
НАЛИЧИЕ ДАННЫХ
Данные, подтверждающие результаты этого исследования, можно получить у соответствующего автора по обоснованному запросу.
Каталожные номера
1Фаучи
КАК
,пер.
ХК
,Редфилд
РР.
Covid-19 — путешествие по неизведанным
.N Engl J Med
2020
;382
(13
):1268
–9
.2Блюменталь
Д.
Стимулирование внедрения информационных технологий здравоохранения
.N Engl J Med
2009
;360
(15
):1477
–9
.3Херш
В.
Стимул для определения информатики и информационных технологий здравоохранения
.БМС Мед Информ Децис Мак
2009
;9
(1
):24
.4Фридман
СР.
«Фундаментальная теорема» биомедицинской информатики
.J Am Med Inform Assoc
2009
;16
(2
):169
–70
.5Каджи
AH
,Кениг
КЛ
,Льюис
Р.Дж.
Текущая готовность больниц к стихийным бедствиям
.JAMA
2007
;298
(18
):2188
–90
.6Teich
JM
,Вагнер
ММ
,Маккензи
CF
,Шафер
КО.
Информационное реагирование на стихийные бедствия, терроризм и войну
.J Am Med Inform Assoc
2002
;9
(2
):97
–104
.7Чан
ТК
,Киллин
Дж
,Грисволд
Вт
,Ленерт
Л.
Информационные технологии и неотложная медицинская помощь при стихийных бедствиях
.Академия скорой медицинской помощи
2004
;11
(11
):1229
–36
.8Гринвальд
PW
,Хсу
Х
,Шарма
Р.
Планирование будущих бедствий: телемедицина как ресурс
.Ann Emerg Med
2018
;71
(3
):435
–6
.9Li
J
,Уплотнение
H
,Рэй
Р
, и другие.Оценка готовности электронного здравоохранения в контексте пандемии гриппа: качественное исследование в Китае
.BMJ Open
2013
;3
(3
):e002293
.10Дулей
МГ.
Следующая пандемия: ожидание перегрузки системы здравоохранения
.Yale J Biol Med
2005
;78
(5
):355
–62
.11Моррис
ZS
,Вудинг
S
,Грант
Дж.
Ответ 17 лет, в чем вопрос: понимание временных лагов в переводческих исследованиях
.JR Soc Med
2011
;104
(12
):510
–20
.12Campbell
EM
,Сидтиг
ДФ
,Ясень
JS
,Гуаппоне
КП
,Dykstra
RH.
Типы непредвиденных последствий, связанных с компьютеризированным вводом заказов поставщиков услуг
.J Am Med Inform Assoc
2006
;13
(5
):547
–56
.13Чан
AJ
,Чан
Дж
,Кафаззо
ДЖА
, и другие.Наборы заказов в здравоохранении: систематический обзор их действия
.Int J Technol Asses Health Care
2012
;28
(3
):235
–40
.14Маслов
DM
,Риск
N
,Лоу
ХДЖ.
Компьютеризированный ввод врачебных предписаний в условиях интенсивной терапии: обзор современной литературы
.J Intensive Care Med
2011
;26
(3
):165
–71
.15Скважины
C
,Лошак
Х.
Отчеты быстрого реагирования CADTH.Стандартизированные больничные наборы заказов в неотложной помощи: обзор клинических данных, экономической эффективности и рекомендаций . Оттава, Канада: Канадское агентство по лекарствам и технологиям в области здравоохранения;2019
.16Бобб
АМ
,Пейн
TH
,Гросс
PA.
Точка зрения: разногласия по поводу использования наборов заказов для поддержки принятия клинических решений в компьютеризированной записи заказов поставщиков
.J Am Med Inform Assoc
2007
;14
(1
):41
–7
.17Олсон
J
,Hollenbeak
C
,Дональдсон
К
,Абендрот
Т
,Кастеллани
Западная
Настройки по умолчанию для компьютеризированной системы ввода врачебных заказов устанавливают привычки оформления заказов
.Ж Патол Информ
2015
;6
(1
):16
.18Мюерс
Р
,Бертон
Н.
Можем ли мы убрать религию из принятия религиозных решений? Случай квакерского бизнес-метода
.Philos Manage
2019
;18
(3
):363
–74
.19Hollander
JE
,Карр
БГ.
Почти идеально? Телемедицина для Covid-19
.N Engl J Med
2020
;382
(18
):1679
–81
.20Смит
AC
,Томас
E
,Сносуэлл
CL
, и другие.Телемедицина для глобальных чрезвычайных ситуаций: последствия для коронавирусной болезни 2019 г. (COVID-19)
.J Telemed Telecare
2020
;26
(5
):309
–13
.21Клеммер
ТП.
Роль медицинской информатики в телемедицине
.J Med Syst
1995
;19
(1
):47
–58
.22Хсу
H
,Гринвальд
PW
,Кларк
С
, и другие.Телемедицинская оценка пациентов с низким уровнем остроты симптомов, поступивших в отделение неотложной помощи: последствия для безопасности и удовлетворенности пациентов
.Telemed J E Health
2020
;26
(8
):1010
–15
.23Шарма
Р
,Флейшут
P
,Барки
Д.
Телемедицина и ее преобразование в неотложную помощь: пример одной из крупнейших интегрированных систем оказания медицинской помощи в США
.Int J Emerg Med
2017
;10
(1
):21
.25Вайс
ДМ
,Леви
шт.
Копирование, вставка и клонирование заметок в электронных медицинских картах
.Сундук
2014
;145
(3
):632
–8
.26Манн
DM
,Чен
Дж
,Чунара
Р
,Теста
ПА
,ноябрь
О.
COVID-19 трансформирует здравоохранение с помощью телемедицины: данные из практики
.J Am Med Inform Assoc
2020
;27
(7
):1132
–5
.27Рус
АЛ
,Салим
Дж.Дж.
,Правосудие
CF
,Вудворд-Хагг
H
,Вудбридж
PA
,Дёббелинг
БН.
Используемая электронная медицинская информация: характеристики, поддерживающие рабочий процесс сотрудников и уход за пациентами
.Health Inform J
2010
;16
(4
):287
–305
.28Bookman
K
,Зейн
Р.
Ускоренный электронный ввод: новый способ управления потоком заказов на рентгенологию с массовыми пострадавшими
.Prehosp Disaster Med
2013
;28
(4
):391
–2
.29Сираджуддин
AM
,Ошерофф
ЙА
,Сидтиг
ДФ
,Тюо
Дж
,Веласко
Ф
,Коллинз
Д.А.
Жемчужины реализации из нового руководства по улучшению использования лекарств и улучшению результатов с помощью поддержки принятия клинических решений. Эффективная CDS необходима для решения задач повышения эффективности здравоохранения
.J Healthc Inf Manag
2009
;23
(4
):38
–45
.30Пауэлл
T
,Чуанг
E.
COVID в Нью-Йорке: что мы могли бы сделать лучше
.Am J Биоэтика
2020
;20
(7
):62
–6
.31Shortliffe
EH.
Медицинская информатика и медицинское образование
.JAMA
1995
;273
(13
):1061
–4
. 5.32Де Лео
Г
,ЛеРуж
С
,Чериани
С
,Нидерман
Ф.
Веб-сайты, наиболее часто используемые врачами для сбора медицинской информации
.AMIA Annu Symp Proc
2006
; 2006:902
.33Шариф
СЗ
,Бежаймал
ЮАР
,Сонтроп
ДжМ
, и другие.Получение клинических данных: сравнение PubMed и Google Scholar для быстрого клинического поиска
.J Med Internet Res
2013
;15
(8
):e164
.34Честон
CC
,Фликингер
ТЕ
,Чисолм
МС.
Использование социальных сетей в медицинском образовании: систематический обзор
.Академ Мед
2013
;88
(6
):893
–901
.35Макгоуэн
БС
,Васко
М
,Вартабедян
БС
,Миллер
РС
,Фрайхерр
ДД
,Абдолрасульня
М.
Понимание факторов, влияющих на принятие и осмысленное использование социальных сетей врачами для обмена медицинской информацией
.J Med Internet Res
2012
;14
(5
):e117
.36Риккарди
МТ.
Сила краудсорсинга в операциях по ликвидации последствий стихийных бедствий
.Int J Снижение риска бедствий
2016
;20
:123
–8
.37Гулакти
U
,Замок
У
,Хатипоглу
С
,Пол
Х.
Анализ использования WhatsApp для общения между консультирующими врачами и врачами скорой помощи
.J Med Syst
2016
;40
(6
):130
.38Каллеха-Кастильо
JM
,Гонсалес-Кальдерон
Г.
WhatsApp в инсультных системах: текущее использование и нормативные требования
.Передний Нейрол
2018
;9
:388
.39Корбетт
М
,Чепмен
Л
,О’Ши
Дж
, и другие.Последствия внедрения безопасного веб-приложения для обмена сообщениями между врачами, не являющимися консультантами больниц (NCHD)
.Cureus
2019
;11
(7
):e5285
.40Freundlich
RE
,Фрейндлих
КЛ
,Дролет
до н.э.
Пейджеры, смартфоны и HIPAA: поиск наилучшего решения для электронной передачи защищенной медицинской информации
.J Med Syst
2018
;42
(1
):9
.41Bertsch
TF
,Каллас
PW
,Рубин
А
,Капуто
МП
,Риччи
Массачусетс.
Прикладные исследования: эффективность лекций, посещаемых с помощью интерактивных видеоконференций, по сравнению с личным присутствием при подготовке студентов третьего курса по внутренним болезням к экзаменам по клинической практике (CPX)
.Teach Learn Med
2007
;19
(1
):4
–8
.Опубликовано издательством Oxford University Press от имени Американской ассоциации медицинской информатики в 2020 г.
Эта работа написана государственными служащими США и является общественным достоянием в США.
QСтудент #5: Информатика
Здравствуйте, читатели QStudent! В наши дни совершенно очевидно, что большая часть того, что мы делаем, связана с технологиями.У нас есть смартфоны, планшеты, ноутбуки, телевизоры с плоским экраном и т. д. В мире здравоохранения пациенты могут получить доступ к своим медицинским записям в Интернете, графики составляются с помощью компьютерных систем, а сканирование штрих-кодов лекарств встречается почти везде. Определение информатики: «Использование информации и технологий для общения, управления знаниями, уменьшения ошибок и поддержки принятия решений» (QSEN, 2003). За многие поколения мы добились большого прогресса в наших технологиях здравоохранения. Это можно расценивать как положительное, так и отрицательное.Теперь мы можем использовать передовое и точное оборудование для диагностики и лечения заболеваний. Операции стали проще выполнять, безопаснее для пациента и менее инвазивными. Показатели выживаемости увеличились, а ожидаемая продолжительность жизни увеличилась благодаря передовым технологиям, которыми мы располагаем сегодня. Помимо нашего оборудования, почти в каждой больнице и системе здравоохранения используются компьютерные системы построения графиков. Это позволяет нескольким членам медицинского персонала, от медсестер и врачей до терапевтов и фармацевтов, одновременно просматривать карту пациента.Лекарства и заказы могут быть одобрены быстрее, что часто полезно в экстренных ситуациях. Большинство систем будут иметь встроенные функции для обнаружения ошибок, таких как повторяющиеся записи. Большим достижением компьютерных картографических систем является сканирование штрих-кода во время приема лекарств. Это вынуждает медицинского персонала сканировать пациента и лекарство, а также проверяет и то, и другое для клинициста, прежде чем он введет лекарство пациенту. Это огромное улучшение системы, которое помогло сократить количество ошибок при лечении.
На отрицательном конце спектра эффектов мы видим рост цен на медицинские услуги. Чем больше интеграция технологий, тем дороже становится наше здравоохранение, что ложится бременем на многих, кто не имеет медицинской страховки и не может позволить себе свои медицинские потребности.
Вопрос: что вы думаете о технологиях, которыми мы пользуемся сегодня в здравоохранении? Что вы считаете положительным или отрицательным? Есть ли что-то, что вы хотели бы видеть по-другому или увидеть в будущем? Помогает ли это нам «общаться, управлять знаниями, уменьшать количество ошибок и поддерживать принятие решений»?
Дайте нам знать ваши мысли.
BD2K: Большие данные к знаниям – Департамент биомедицинской информатики
Главная цель нашей программы – сделать так, чтобы большие данные казались меньшими для каждого отдельного исследователя.
Мы добьемся этого, решая проблему по нескольким направлениям:
- искать избыточность и дублирование, которые позволят нам уменьшить размер больших данных.
- Организация больших данных с помощью высококачественных стандартных онтологий, связанных через общую онтологию верхнего уровня, которая позволит нам более структурированными способами разделять и анализировать большие данные.
- создавать новые алгоритмы и модели для обработки больших данных по типам данных и источникам данных.
Вместе они будут служить электронным микроскопом для больших данных , позволяющим исследователям сосредоточиться на мелких деталях индексированных больших данных.
Мы объединяем экспертов в области биомедицинской информатики, медицины, онтологии, генетики, информатики, биологии, биохимии, биостатистики, эпидемиологии и промышленной инженерии для совместной работы над научными исследованиями больших данных.Эта совместная среда — то, что необходимо для продвижения науки. Мы предлагаем предоставить важную часть головоломки больших данных и работать совместно с другими участниками соглашения о сотрудничестве над основным набором подходов к обработке, организации и анализу сложных больших данных.
NY Genome Medicine Center
Штат Нью-Йорк недавно профинансировал сотрудничество между Университетом в Буффало и Нью-Йоркским геномным центром для секвенирования большого количества геномов человека и проведения клинических геномных исследований.Биомедицинская информатика является центральной частью этого проекта, как указано в пресс-релизе президента UB Сатиша К. Трипати:
. Если наш грант Центра больших данных будет профинансирован, он будет синергизировать и получать выгоду от работы, которую необходимо выполнить, а также от последовательностей и клинических исследований. данные, полученные Нью-Йоркским центром геномной медицины.
Национальный центр онтологических исследований (NCOR) был создан в Буффало в 2005 году с целью повышения качества онтологических исследований и разработок, а также создания инструментов и мер для оценки онтологий и обеспечения качества.NCOR опирается на опыт онтологов, связанных с Университетом Буффало, и их сотрудников в научных, коммерческих и государственных учреждениях по всему миру.
NCOR служит средством координации, улучшения, публикации и поиска финансирования для онтологических исследований. Он обеспечивает координацию, инфраструктуру и независимый обзор для организаций, использующих онтологии в таких областях, как оборона и разведка, управление, здравоохранение и биомедицинские науки.
Он предоставляет исследователям, работающим в областях, связанных с онтологией, специализированную поддержку в поиске внешнего финансирования и в создании совместных междисциплинарных групп как на национальном, так и на международном уровне. Он предоставляет консультационные услуги для онтологических проектов, особенно в области обороны и безопасности, а также в области здравоохранения и биомедицинской информатики. NCOR также занимается обучением и информационно-просветительской деятельностью, направленной на расширение круга учреждений и отдельных лиц, принимающих цели высококачественной онтологии как в теории, так и на практике.
Миссия Центра вычислительных исследований (CCR) состоит в том, чтобы: (1) способствовать исследованиям и стипендиям в UB, предоставляя преподавателям доступ к высокопроизводительным вычислительным ресурсам и ресурсам визуализации, (2) обеспечивать образование, информационно-разъяснительную работу и обучение в Западный Нью-Йорк и (3) способствовать экономическому развитию и созданию рабочих мест в Западном Нью-Йорке, предоставляя местной промышленности доступ к передовым вычислительным ресурсам, включая оборудование, программное обеспечение и консультационные услуги. вычислительных ресурсов и ресурсов визуализации, персонал CCR, состоящий из ученых-вычислителей, инженеров-программистов и администраторов баз данных, предоставляет широкий спектр услуг для облегчения исследований под руководством преподавателей, включая разработку пользовательского программного обеспечения и интерфейса GUI, расширенный дизайн базы данных, поддержку научного программирования, научное поддержка визуализации и поддержка биоинформатики.Кроме того, CCR предлагает курсы по высокопроизводительным вычислениям и молекулярному моделированию, тренинги и семинары по конкретным аспектам высокопроизводительных вычислений, сертификат о высшем образовании в области вычислительной техники и летние семинары для старшеклассников.
CCR также поддерживает недавно созданный Центр передового опыта штата Нью-Йорк в области биоинформатики и наук о жизни, в который входят UB, Комплексный онкологический центр Розуэлл-Парк и Медицинский исследовательский институт Гауптмана-Вудворда.
Интеллектуальный процессор естественного языка (iNLP)
Процессор iNLP представляет собой общий процессор естественного языка на основе архитектуры DotNet (см. рис. 1).Решение iNLP обеспечивает высочайшую точность, доступную на рынке или в любой рецензируемой публикации на сегодняшний день. Для клинических проблем программное обеспечение имеет чувствительность (т.е. отзыв) 99,7% и положительную прогностическую ценность (т.е. точность) 99,8%. Это означает, что на 1000 проиндексированных понятий у вас будет в среднем только три ложноотрицательных и два ложноположительных результата. Это более чем на порядок лучше, чем у ближайших конкурентов.
Схема архитектуры iNLP .Net.
Решение iNLP превращает ваши произвольные текстовые данные в структурированные данные, присваивая кодовые значения из национальных и международных стандартных наборов кодов (например, SNOMED CT, ICD9, ICD10, CPT, RxNorm, LOINC, Gene Ontology и т. д.), тем самым поддерживая совместимость.
Функциональная совместимость определяет разработку ресурсов iNLP в соответствии с национальными стандартами в области информатики здравоохранения.
Решение не зависит от терминологии, поэтому серверы терминологии могут быть построены с использованием ваших локальных наборов кодов для поддержки ваших личных бизнес-потребностей.Композиционные выражения, поддерживающие посткоординацию, генерируются системой автоматически.
Браузер терминологии iNLP показывает, как система iNLP генерирует логические композиционные выражения.
Значения и единицы, доступные в тексте, абстрагированы и связаны с концепциями в тексте (например, общий холестерин пациента составлял 245 мг/дл ). Система iNLP имеет временную модель, предназначенную для назначения даты начала и окончания понятиям, абстрагированным от текста.Эти концепции помечены как положительное, отрицательное или неопределенное утверждение, чтобы вы могли видеть разницу между фактами, которые являются истинными, и фактами, которые являются ложными или все еще исключаются или исключаются. Это имеет решающее значение для точной и надлежащей поддержки принятия клинических решений. Эти онтологически кодифицированные данные необходимы для большинства вторичных применений клинических данных. Это включает, помимо прочего, запуск правил поддержки принятия клинических решений, набор на основе данных для участия в клинических испытаниях, автоматический электронный мониторинг качества, компьютерное или сгенерированное кодирование как стационарных, так и амбулаторных обращений для выставления счетов за оплату услуг специалистов, послепродажное наблюдение за лекарствами, управление. клинической практики и для поддержки быстрых (10 минут) ретроспективных клинических испытаний.
Полностью закодированная история болезни iNLP. Синие понятия — это положительные утверждения, красные — отрицательные утверждения, а зеленые — неопределенные утверждения.
Наш рабочий стол e Quality Workbench вырабатывает проверенные правила качества, отвечающие критериям значимого использования, что позволяет организациям здравоохранения получать дополнительное финансирование от центров Medicare и Medicaid Services. Здесь эксперты в предметной области просто составляют правила на простом английском языке, а система автоматически кодирует критерии, чтобы обеспечить чувствительные и конкретные результаты.Этот процесс поддерживает программы непрерывного улучшения качества медицинских организаций.
Рабочий стол eQuality/eStudy. Это программное обеспечение обеспечивает одновременный доступ как к структурированным, так и к неструктурированным данным. Это позволяет экспертам в предметной области сосредоточиться на своем содержании, пока они создают вычислимые правила качества и критерии исследования.
Наше рабочее место e Study Workbench помогает исследователям создавать вычисляемые критерии включения/исключения для своих исследований, а затем предоставляет им метод написания критических вопросов для каждого исследования и даже проведения исследования, регулярно получая результаты исследования. результаты менее чем за минуту.Это делает исследования более доступными для всех клиницистов и исследователей и дает им возможность моделировать проспективные испытания, а также получать предварительные данные для будущих клинических испытаний.
Технически, программное обеспечение iNLP стабильно и быстро работает как веб-служба под IIS в среде .Net. Система использует кэш .Net для обеспечения индексации клинических данных в режиме реального времени и быстрого поиска для агрегированных запросов, таких как электронные клинические испытания.
Инструментарий iNLP eStudy для наблюдения за гипертоническими диабетиками старше 18 лет афроамериканского происхождения.
Цель: Предоставить в качестве службы Ontology веб-службу обработки естественного языка для онтологической кодификации данных исследований. Решения Language and Computing и Nuance NLP основаны на работе доктора Сеустерса, а NLP Cerner и Semantic Search and Discern nCode основаны на работе доктора Элкина. Доктор Элкин получил письменное разрешение от Mount Sinai на использование программного обеспечения НЛП, созданного в Mount Sinai, в этих исследованиях.
Программное обеспечение имеет чувствительность (отзыв) 99,7%, положительное прогностическое значение (точность) 99,8% и специфичность 97,9% для клинических проблем. Программное обеспечение было одобрено для создания правил клинического качества, наблюдения за послеоперационными осложнениями и для бионадзора.
Мы создадим сервер онтологий для каждой интересующей онтологии в этом проекте. Они будут представлены через веб-сервис, который будет доступен нашей внутренней исследовательской группе, нашим коллегам-участникам соглашения о сотрудничестве, а затем, после подтверждения, более широкому исследовательскому сообществу, финансируемому NIH.
WSDL веб-службы НЛП позволит исследователю выбрать онтологию для кодификации представленных данных исследования. Данные будут возвращены исследователю для хранения в общей инфраструктуре данных, основанной на стандартах, и дальнейшего анализа. Многоцентровые маршруты будут выполняться посредством распределенных запросов к этой общей инфраструктуре данных. Запросы, такие как пример критериев включения исследований (см. рис. 6 ниже), можно создавать, сохранять и повторно использовать или распространять. Таким образом, можно сохранить отдельно критерии включения и исключения для исследования, а затем для интересующего критического вопроса.Затем объедините их и сохраните результат отдельно.
Семантическое расстояние
Формальное концептуальное расстояние между понятиями в иерархии SNOMED CT Cancer. Каждый цвет — это слой, каждый узел — беспорядок, а каждая линия — формальное концептуальное расстояние между родителем и дочерним элементом.
В недавнем исследовании семантическая кластеризация позволила сгруппировать 17 180 из 27 335 генов человека, в то время как иерархическая кластеризация кластеризовала только 5 553 гена человека (p<0.001). Чувствительность (отзыв) семантической кластеризации составила 99,5%, а чувствительность иерархической кластеризации — всего 66,7% (p<0,001). Этот эксперимент ясно показывает превосходство семантической кластеризации над иерархической кластеризацией. Превосходство в значительной степени связано со способностью измерять, когда объекты не эквивалентны, насколько они далеки друг от друга в концептуальной онтологической дистанции. Эти оттенки серого (вместо того, чтобы просто различать черное и белое) представляют значительную часть данных, с которыми сталкиваются исследователи.Семантическая кластеризация предоставит исследователям важный метод, с помощью которого они смогут подойти к кластеризации, обнаружению и анализу больших данных.
Поскольку этот подход зависит от качества используемых онтологий, наличие высококачественных онтологий, доступных исследовательскому сообществу, имеет важное значение для наших усилий по обработке, организации, классификации и анализу больших данных. Высококачественные онтологии позволяют нам создать электронный микроскоп для просмотра больших данных.
Генная онтология (GO), показывающая формальную концептуальную дистанцию между понятиями.Каждый цвет — это уровень в иерархии. Каждый узел — это сущность в GO, а линии — формальное расстояние между понятиями.
Пример 1
В большинстве случаев рака человека наблюдается нарушение регуляции роста, опосредованное белками-супрессорами опухоли ретинобластомой (RB) и p53 (ссылка 1), что указывает на то, что потеря обоих путей необходима для развития опухоли. Потеря функции RB приводит к аномальной пролиферации, связанной с нарушением регуляции факторов транскрипции E2F, но также приводит к активации p53, которая подавляет рост клеток.Здесь мы показываем, что E2F-1 напрямую активирует экспрессию человеческого белка-супрессора опухолей p14ARF (мышиный гомолог называется p19ARF), который связывается с комплексом MDM2-p53 и предотвращает деградацию p532,5. Эти результаты завершают путь, связывающий аномальные пролиферативные сигналы, такие как потеря RB, с активацией ответа p53 через E2F-1 и p14ARF. Они предполагают, что E2F-1, белок, по своей природе активируемый прогрессированием клеточного цикла, является частью безотказного механизма защиты от аберрантного роста клеток.
Синие объекты — важные элементы сигнальных и регуляторных путей, а красные — функции, связывающие объекты внутри пути.
Семантические тройки генерируемые:
- РЕГУЛИРОВАНИЕ РЕГУЛИРОВАНИЯ
- , опосредованных преподавателями преподавателя.
- Потеря функции RB приводит к активации P53
- Потеря RB-функции подавления клеток Рост
- P53 Подавляет рост ячейки
- E2F-1 активирует экспрессию человеческого опухоли-супрессора P14ARF
- белок опухоли P14ARF Персонал с комплексом MDM2-P53
- Человеческий опухоль-супрессор белок P14Arf предотвращает ухудшение P53
- Потеря RB-активации P53 Ответ
- P53 Ответ через E2F-1
- P53 Ответ через P14ARF
- E2F-
- 1 активируется клеточным циклом pro gression
Было показано, что интеллектуальный анализ текста дает новые важные биологические знания.
Результаты анализа литературных текстов, показанные в веб-интерфейсе
Примеры сигнальных взаимосвязей, связывающих гены и нарушения
Интерактивная последовательная корзина Рекомендация по связям корзины обучения и положительной/отрицательной обратной связи
Последовательная рекомендация , например, далее рекомендательные системы корзины (NBRS), которые моделируют последовательное поведение пользователей и соответствующий контекст/сеанс, недавно привлекли большое внимание исследовательского сообщества.Существующий NBRS , основанный на сеансе , включает представление сеанса и отношения между корзинами, но игнорирует их гибридные связи с элементами внутри корзины, часто создавая нерелевантные или похожие элементы в следующей корзине. Кроме того, они не предсказывают следующие корзины (рекомендуется более одной следующей корзины). Интерактивная рекомендация дополнительно включает отзывы пользователей о рекомендуемой корзине. Существующая работа над рекомендацией следующего элемента включает положительные отзывы о выбранных элементах, но игнорирует отрицательные отзывы о невыбранных.Здесь мы вводим новый параметр — интерактивную последовательную рекомендацию корзины , которая итеративно прогнозирует следующие корзины, изучая взаимосвязи внутри/между корзинами между элементами и как положительные, так и отрицательные отзывы пользователей о рекомендуемых корзинах. Модель иерархического внимательного кодера-декодера (HAEM) постоянно рекомендует следующие корзины одну за другой во время последовательных взаимодействий с пользователями после анализа отношений элементов как внутри корзины, так и между соседними последовательными корзинами (т.т. е. связи внутри/между корзинами) и учет пользовательского выбора и отмены выбора (т. е. положительной/отрицательной) обратной связи по рекомендуемым корзинам для уточнения NBRS. HAEM включает в себя кодировщик корзины и декодер последовательности для моделирования связей внутри/между корзинами, а также декодер предсказания для последовательного предсказания следующих корзин путем интерактивного уточнения на основе обратной связи.