Введение к работе
1.1. Актуальность. В диссертации решается задача разработки метода построения и реализации диалоговых'систем подготовки и проведения электрофизиологическж экспериментов в гибких системах автоматизации научных исследований (АСНИ) с использованием близких к естественным форм общения пользователя с ЭВМ и автоматизированной настройкой на предметную область.
Применение средств вычислительной техники в различных областях научной деятельности человека, создание систем автоматизации научных исследований, разработка концепций, теорий и принципов их построения направлены на решение главной задачи - повышение эффективности груда ученых, увеличение качест-ва проводимых исследований, снижение сроков их проведения и уменьшение доли рутинной, механической работы по подготовке, проведению экспериментов и оформлению полученных результатов.
В учреждениях Академии наук СССР в течение ряда лет проводятся работы по созданию АСНИ. Накопленный опыт показывает, что желаемая широта применения ЭШ и АСНИ в научных исследованиях наталкивается на серьезные ограничения, связанные в первую очередь с организацией взаимодействия пользователей с системой автоматизации. Эти ограничения обусловлены как малой подготовленностью к работе с ЭВМ, так и особенностями научных исследований, характеризующихся большой динамикой в постановке задач и определении способов их решения.
Именно от организации взаимодействия человека с системой автоматизации зависит создание гибких АСНИ, усиливающих возможности исследователя по подготовке и проведению экспериментов, сбору, хранению и обработке экспериментальных данных, документированию и представлению результатов. При этом крайне важной становится разработка близких к естественным форм общения с ЭВМ и средств, позволяющих самому исследователю производить программирование гибкой АСНИ на конкретный экспери-
- 4 -мент без использования традиционных алгоритмических языков. Такая АСНИ должна заметно сократить сроки подготовки эксперимента, облегчить процесс использования ЭВМ и повысить эффективность научных исследований в целом. В данной диссертационной работе разрабатывается метод решения этой задачи.
1.2. Цель работы. Создание простых в эксплуатации систем подготовки и проведения электрофизиологических исследований в гибких АСНИ на малых экспериментальных установках с использованием близких к естественным форм общения исследователя с ЭВМ, обеспечивающих повышение эффективности научных исследований.
1. 3. Методы исследований. В работе используются средства и методы обіцей теории систем, моделирования, теории множеств, теории программирования, булевой алгебры, а также методы и средства современной вычислительной техники.
1.4. Научная новизна.
В диссертации разработан методпостроения и реализации простых в эксплуатации _щалохсшых~оис-,гвм~подгожовки и проведения электрофизиологических экспериментов в гибких интерактивных АСНИ. Метод реализован в виде работающей программной системы, при этом:
-
На основе аналитического обзора и обобщения известных результатов, определения требований, предъявляемых к системам автоматизации физиологических исследований, и функций, которые они должны выполнять, построена модель, определены основные компоненты, разработана структура и осуществлена реализация системы подготовки и проведения электрофизиологических экспериментов.
-
Для обеспечения динамики и простоты организации аппаратной конфигурации системы автоматизации введены понятия логических имен аппаратных модулей, косвенно отражающих выполняемые ими функции. Разработаны процедуры диалогового формирования логических имен модулей КАМАК, обеспечивающих взаимодействие АСНИ с экспериментальной установкой.
1.4.3. Для расширения функциональных возможностей систе-
- 5 -мы автоматизации по организации взаимодействия с объектом исследования введены понятия элементарных функций взаимодействия с объектом, использование совокупностей которых позволяет получать требуемые функциональные возможности АСНИ. Определен базовый набор элементарных функций по организации взаимодействия с объектом исследования для решения задач изучения высшей нервной деятельности животных.
1.4. 4. Для проведения электрофизиологических экспериментов разработана процедура формирования управляющей программы, определяющей последовательность действий по подаче раздражителей на объект исследования, регистрации его реакции, обработке данных и синхронизации указанных действий. В качестве основных компонент управляющей программы использованы элементарные функции системы. Формой представления элементарных функций выбрана командная форма с дополнительными аргументами, численные значения которых задаются пользователем и отражают особенности выполнения команды.
1.4.5. Предложена структура организации системы обработки экспериментальных данных, разработаны процедуры диалоговой настройки каналов связи с экспериментальной установкой, анализа формы входных сигналов и определения фонового состояния физиологического объекта исследования; разработана структура и осуществлена реализация специализированного интерпретатора команд, обеспечивающего преобразование команд, подаваемых пользователем, в последовательность действий, выполняемых системой.
1.5. Практическая ценность и внедрение результатов.
Результаты проведенных исследований нашли практическое применение при разработке и создании в Институте физиологии им. И. П. Павлова АН СССР межлабораторной системы автоматизации физиологических исследований (САФЮ, использование которой позволило повысить эффективность физиологических исследований
за счет сокращения в 7-8 раз цикла их проведения, уменьшения доли рутинных работ при подготовке и проведении эксперимента, и оформлении полученных результатов
1.6. Апробация работы.
Научные результаты и основные положения диссертации докладывались , и обсуадались на Всесоюзном совещании "Диалоговые информационно - вычислительные системы" (Иркутск, 1986), Всесоюзной конференции "Планирование и автоматизация эксперимента в научных исследованиях" (Ленинград, 1986), Всесоюзной конференции "Механизмы регуляции физиологических функций" (Ленинград, 1985), на научно - технических семинарах ЛИИАН СССР.
1. 7. Публикации по рабо.ге. По теме диссертации опубликованы восемь печатных работ.
1.8. Структура и объем диссертации. Диссертация содержит введение, четыре главы, заключение, список литературы ( 68 наименований), 5 таблиц и 26 рисунков. Обвдй объем текстовой части диссертации - 118 страниц.
Во введении показана актуальность проводимых исследований, сформулирована цель и указаны методы исследований. В главе 1 проведен обзор существующих систем автоматизации физиологических исследований, определены требования, предъявляемые к ним, показаны их основные функции, в главе 2 рассмот-мотрены вопросы организации системы подготовки и проведения экспериментов, построена модель, определена структура и выделены основные компоненты системы, в главе 3 - вопросы подготовки и проведения электрофизиологических экспериментов Е АО НИ, в главе 4 - опыт внедрения гибкой АСШ в Институте физиологии им. И. П. Павлова АН ССОР.