1. Определение медицинской информатики, как прикладной науки. Задачи, решаемые методами медицинской информатики.

Основные понятия медицинской информатикиОпределение кибернетики как науки, получившее наибольшее распространение в России, принадлежит А. И. Бергу.

Медицинская кибернетика — это наука об управлении в слож¬ных динамических медицинских системах. Систему в свою очередь можно охарактеризовать как совокупность взаимозависимых и вза¬имообусловленных элементов, обладающую свойствами, не при¬сущими каждому элементу в отдельности.Совокупность структуры и функций системы называют орга¬низацией системы. Структура — это пространственное отношение элементов между собой, а функции — энергетические связи меж¬ду элементами, в результате которых получается та выходная функ¬ция, которой обладает система.

Таким образом, состояние моделируемой системы зависит от состояния ее параметров, которые в свою очередь определяются выбором исследователя. Состояние системы на данный момент времени определяется количественными значениями набора су¬щественных переменных.

Значения переменных могут меняться во времени. Изменение количественного значения хотя бы одной переменной называется событием. Действие — это событие, которое генерирует сама си¬стема. Поведение системы — это цепь действий, направленных на изменение состояния системы.Медицинская информация в широком смысле этого словосо¬четания — это любая информация, относящаяся к медицине, а в узком (персонифицированном) смысле — информация, относя¬щаяся к состоянию здоровья конкретного человека.

Г. И. Назаренко с соавт. (2005) разделили виды медицинской информации на четыре группы:

1) алфавитно-цифровая — большая часть содержательной ме¬дицинской информации (все печатные и рукописные докумен- ты);

2)визуальная (статическая и динамическая) — статическая — изображения (рентгенограммы и др.), динамическая — динами¬ческие изображения (реакция зрачка на свет, мимика пациента

3) звуковая — речь пациента, флоуметрические сигналы, зву¬ки при допплеровском исследовании и т.д.;

4)комбинированная — любые комбинации описанных групп.

Необходимо отметить, что врач почти всегда имеет дело имен¬но с комбинированными видами информации о пациенте.Медицинская информация должна постоянно обновляться и нуждается в интерпретирующей среде.Медицинская персонифицированная информация должна быть конфиденциальной. Наиболее высокий уровень, на котором та¬кая информация может быть доступна (только тем, кому она необходима при непосредственном взаимодействии с пациен¬том), — это уровень ЛПУ (поликлиники (консультации), стацио¬нара, диспансера, специализированного центра). При движении информационных потоков «наверх» — на муниципальный, тер¬риториальный и федеральный уровни — должны быть обеспече¬ны деперсонализация и последующее интегрирование информа¬ции с ее преобразованием в формы статистических параметров, обеспечивающих возможность судить о результатах деятельности врача, отделения, ЛПУ, муниципального образования, как в медицинском, так и в экономическом аспектах. Самая высокая степень интеграции информации — на федеральном уровне. Не¬обходима и возможность обратной связи — запроса и получения соответствующей регламентированной информации с предыду¬щего уровня.Информация почти всегда является ответом на вопрос. Наи¬более простые вопросы те, на которые можно дать только два равновероятных ответа («да», «нет»). В кибернетике и информа¬тике за единицу информации принято считать такое количество информации, при котором из двух равновероятных возможно¬стей можно выбрать одну. Такая единица информации называет¬ся бит.

Количество информации, которое необходимо для получения ответа при выборе из нескольких возможностей, равно логариф¬му по основанию 2 от числа возможностей. Один бит информации равен Log2 = 1. Используются и более крупные единицы инфор¬мации: 1 байт = 8 бит, 1 килобайт = 1 024 байт, 1 мегабайт = = 1 024 килобайта и т.д.

В кибернетике принято кодировать информацию с помощью двоичной системы счисления. Двоичный принцип кодирования удобен тем, что позволяет на основе простых технических эле¬ментов воспроизводить как количественные, так и логические зависимости.В двоичной системе счисления за основание принято число 2, т.е. используется всего два знака: 0 и 1 («нет» и «да»), с помощью которых можно представить любую информацию.

2.Виртуальная топология глобальных сетей. Протоколы передачи данных.

Глобальная вычислительная сеть объединяет абонентов, расположенных в различных странах, на различных континентах. Взаимодействие между абонентами такой сети может осуществляться на базе телефонных линий связи, радиосвязи и систем спутниковой связи. Глобальные вычислительные сети позволят решить проблему объединения информационных ресурсов всего человечества и организации доступа к этим ресурсам.

Глобальные сети. Глобальная сеть (wide area network, WAN) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет набор машин, предназначенных для выполнения программ пользователя (то есть приложений). Мы будем следовать традиционной терминологии и называть эти машины хостами. В литературе также используется термин оконечная система. Хосты соединяются коммуникационными подсетями, называемых для краткости просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети (подсеть) отделен от прикладного аспекта (хостов), что значительно упрощает структуру сети.У большинства глобальных сетей подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи, также называемые каналами или магистралями, переносят данные от машины к машине.

Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения двух или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент должен выбрать выходную линию для дальнейшего маршрута этих данных. К сожалению, для названия этих компьютеров нет стандартной терминологии. Их называют узлами переключения пакетов, промежуточными системами и коммутаторами данных (data switching exchanges) наряду с другими терминами. Мы будем называть их словом маршрутизатор, однако читателю следует знать, что по поводу терминологии в данном случае единого мнения не существует. В модели, показанной на рис. 1.5, каждый хост соединен с локальной сетью, в которой присутствует маршрутизатор, хотя в некоторых случаях хост может быть связан с маршрутизатором напрямую. Набор линий связи и маршрутизаторов (но не хостов) образует подсеть.

Следует также сделать замечание по поводу термина "подсеть" (subnet). Изначально его единственным значением был набор маршрутизаторов и линий связи, используемый для передачи пакета от одного хоста к другому. Однако спустя несколько лет этот термин приобрел второй смысл, связанный с адресацией в сети (что будет обсуждаться в главе 5). Таким образом, имеется некая двусмысленность, связанная с термином "подсеть". К сожалению, этому термину в его изначальном смысле нет никакой альтернативы, поэтому нам придется использовать его в обоих смыслах. По контексту всегда будет ясно, что имеется в виду.

Большинство глобальных сетей содержит большое количество кабелей или телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов. Когда пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов, он получается каждым промежуточным маршрутизатором целиком, хранится на нем, пока требуемая линия связи не освободится, а затем пересылается дальше. Подсеть, работающая по такому принципу, называется point-to-point ("точка-точка", двухточечная), store-and-forward (подсеть с промежуточным хранением) или packet-switched (подсеть с коммутацией пакетов). Почти у всех глобальных сетей (кроме использующих спутники связи) есть подсети с промежуточным хранением. Небольшие пакеты фиксированного размера часто называют ячейками (cell).При использовании двухточечных подсетей важным аспектом разработки является топология соединений маршрутизаторов. На рис. 1.6 показаны различные варианты топологии. Локальные сети, разрабатываемые целиком и сразу, обычно обладают симметричной топологией. Топология глобальных сетей, напротив, часто весьма нерегулярна.Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь, как с использованием спутников, так и при помощи наземных ретрансляторов. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал. Все маршрутизаторы могут принимать сигналы со спутника, а в некоторых случаях они могут также слышать передачи соседних маршрутизаторов, передающих данные на спутник. Иногда все маршрутизаторы соединяются обычной двухточечной подсетью, и только некоторые маршрутизаторы снабжаются спутниковой антенной. Спутниковые сети являются широковещательными и наиболее полезны там, где требуется широковещание.

звезда (а); кольцо (б); дерево (в); каждый с каждым (г); пересекающиеся кольца (д); неправильный (е)

Стек протоколов TCP/IP — это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Наиболее известные протоколы, используемые в сети Интернет:

HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) — это протокол передачи гипертекста. Протокол HTTP используется при пересылке Web-страниц с одного компьютера на другой.

FTP (File Transfer Protocol) — это протокол передачи файлов со специального файлового сервера на компьютер пользователя. FTP дает возможность абоненту обмениваться двоичными и текстовыми файлами с любым компьютером сети. Установив связь с удаленным компьютером, пользователь может скопировать файл с удаленного компьютера на свой или скопировать файл со своего компьютера на удаленный.

POP (Post Office Protocol) — это стандартный протокол почтового соединения. Серверы POP обрабатывают входящую почту, а протокол POP предназначен для обработки запросов на получение почты от клиентских почтовых программ.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) — протокол, который задает набор правил для передачи почты. Сервер SMTP возвращает либо подтверждение о приеме, либо сообщение об ошибке, либо запрашивает дополнительную информацию.

uucp (Unix to Unix Copy Protocol) — это ныне устаревший, но все еще применяемый протокол передачи данных, в том числе для электронной почты. Этот протокол предполагает использование пакетного способа передачи информации, при котором сначала устанавливается соединение клиент-сервер и передается пакет данных, а затем автономно происходит его обработка, просмотр или подготовка писем.

telnet — это протокол удаленного доступа. TELNET дает возможность абоненту работать на любой ЭВМ сети Интернет, как на своей собственной, то есть запускать программы, менять режим работы и так далее. На практике возможности лимитируются тем уровнем доступа, который задан администратором удаленной машины.

DTN — протокол, предназначенный для обеспечения сверхдальней космической связи.