Компютрите в медицината малко история
В древни времена далечните предци на съвременния човек изобретили различни инструменти за броене. Може да се предположи, че най-ранните и прости устройства са били различни предмети. Например дървета и камъни. Сред ранните, удобни и универсални инструменти за броене на древните могат да бъдат посочени и пръстите. Използването им постави основата на широко разпространената десетична бройна система. Такава примитивна "изчислителна машина" се използва и днес.
Еволюцията на човека беше придружена от изобретяването на голямо разнообразие от предмети. Сред тях имаше и уреди за броене. Някои от тях са достигнали такова съвършенство, простота и надеждност, че служат в продължение на много векове. Така например в Китай преди около 4-5 хиляди години е известно устройство, което много напомня на българското сметало. Въпреки че изобретението на последните принадлежи към по-късен период, датата на тяхното раждане може да се счита за края на 13-ти - началото на 14-ти век.
В началото на 17-ти век се появяват първите устройства за улесняване на броенето. Сред тях са пръчките на Напиер или "костите" (1617 г.). Те дори позволиха умножаване. Общоприето е, че през същия век са разработени различни версии на устройства, известни като плъзгачи. Трудно е да се назове авторът на това изобретение. Известно е само, че се появява едновременно в различни страни, има много общи черти, въпреки че е създаден от различни хора.
През 17 век са направени и първите опити за проектиране на сложни механични изчислителни машини. Сред техните създатели Г. Лайбниц и Б. Паскал са изключителни математици от онази епоха. Най-голям принос за развитието на компютрите са инженерните решения на В. Шикард (1623 г.). Неговият проект на сумираща машина може безопасно да се наречепрототип на механични и електромеханични машини, получили широко разпространение през 50-70-те години на нашия век.
Подобрена е механизацията на преброителните операции. Още през 1812 г. С. Бабидж изобретява механична изчислителна диференциална машина. Той обаче не спира дотук и от 1820 до 1856 г. продължава да търси оригинални решения. Неговата крайна цел е да създаде машина, способна не само да решава сложни математически проблеми, но и да съхранява получени данни, да изпълнява набори от команди и дори да отпечатва отговор. За съжаление, идеите на изобретателя изпреварват техническите възможности на епохата, в която живее. Това беше особено разкрито по време на работата му върху "аналитичния двигател". Тази машина е трябвало автоматично да извършва серия от аритметични операции в определена последователност. Много теоретични разработки, елементи на това изобретение са много близки до дизайна на съвременни електронни компютри (компютри). Въпреки че C. Babbage не можа да получи реални резултати, той предвиди изискванията за тяхната архитектура преди повече от сто години.
Сред големите постижения е изобретяването на първата сумираща машина през 1874 г. от българския инженер В. Однер. Повече от век той е бил важно средство за малка механизация на изчислителната работа.
Г. Холерит заема специално място сред изобретателите на миналия век. Той разработи техническите основи, които все още се използват в табулатори и щанцоващи машини.
Несъмнено създателите на механични изчислителни и перфориращи машини поставиха основата за развитието на съвременните електронни компютри. Механичните машини олицетворяваха всичко ново и напреднало от тяхната епоха. Скоростта им обаче зависи напълно от скоростта на работещите механични части. За един работен ден на тези машини беше възможноизвършват само 1500–2000 аритметични операции.
Скоростта на броене започна да расте бързо с появата на първите компютри. Това стана възможно благодарение на три важни технически иновации на настоящия век. Първо, електронен превключвател, второ, цифрово кодиране на информацията и трето, създаване на устройства с изкуствена памет.
За рождена дата на първите цифрови компютри се смятат 1944 и 1945 г., когато американците създават машините Mark-I и Eniac.
Mark-I беше не само обемист, но и тежък. Тежал е повече от 5 т. Първата електронна изчислителна и решаваща машина "Ениак" е много по-добра от нея. Ето краткото му описание: тегло 30 тона, състои се от 70 блока, съдържа 19 хиляди вакуумни тръби, скорост - 5000 операции за 1 s, капацитет на RAM - 20 десетразрядни цифри. Прилагането му за решаване дори на първите проблеми разкрива предимствата му пред изследователите. Така общото време, изразходвано за решаването им, е 2 седмици, времето за изчисление - 2 ч. При традиционните форми на решение това би отнело поне 100 човеко-години.
В нашата страна, под ръководството на академик С. А. Лебедев, през 1951 г. е създаден домашен компютър. Малката електронно-изчислителна машина (MESM) имаше скорост от 2–3 хиляди операции за 1 s. Впоследствие скоростта на операциите в компютрите от първо поколение достигна 10–20 хиляди операции за 1 s. Замяната на електронните тръби, използвани в тези машини, с полупроводници и твърди вериги даде нов тласък за ускоряване на тяхната скорост. Компютрите от второ поколение вече извършват до 100 хиляди операции за 1 s. Домашните машини "Урал-11, 14, 16", "Минск-32" и "БЕСМ-6" вече направиха възможно решаването на планови, икономически и управленски задачи.
След изобретяването на транзисторите се появяват първите интегрални схеми.Още първите малки силиконови пластини (чипове), състоящи се от свързани помежду си транзистори, резистори и кондензатори, буквално революционизираха дизайна на компютрите. Ако първите интегрални схеми се състоят само от няколко транзистора всяка, тогава бързото развитие на технологиите много скоро направи възможно поставянето на първо десетки, а след това и стотици от тези елементи върху чип с размери няколко квадратни милиметра.
В резултат на тези подобрения техническите характеристики на един чип също са се променили драматично. Само за едно десетилетие (1970-1980) капацитетът на паметта на един полупроводников чип се увеличи от 4 на 64 килобайта. В края на 80-те години американската компания IBM проектира чип с капацитет 1 мегабит (1 милион бита) и планира да увеличи капацитета му до 4 мегабита в близко бъдеще.
Използването на интегрални схеми позволи да се увеличи скоростта на компютъра на една система до 1 милион операции за 1 s.
Основната характеристика на тези машини от трето поколение е "непотизъм". Някои от техните блокове се произвеждат от различни страни от СИВ в рамките на научно-техническо сътрудничество и интеграция. Така например моделът компютър EC-1020 е разработен от специалисти от Чехословакия, докато EC-1040 е разработен от ГДР, а EC-1060 е разработен от съветски специалисти. Всички модели са съвместими помежду си. Те се различават един от друг само по производителност, скорост и капацитет за съхранение.
През 80-те години на миналия век откритията и постиженията на физиката и химията, материалознанието и математиката, програмирането и електрониката позволиха на учените да завладеят връх, който доскоро беше недостижим. Група съветски учени разработиха суперкомпютър Елбрус-2, способен да извършва 100 милиона операции за 1 секунда. Тази машина е създадена от специалисти от Института по прецизна механика и компютърна техника. С. А. Лебедева. Опит,натрупан по време на проектирането му, вече направи възможно да се доближим до изпълнението на още по-фантастичен проект - компютър, способен да достигне скорост от 1 милиард операции.
Разбира се, въображението ни трудно може да си представи такъв брой операции само за 1 секунда. Това обаче не е границата. Експертите твърдят, че през следващите години компютърните технологии ще могат да извършват до 10 милиарда различни математически операции.
„Сега има такива изисквания към компютрите, че те трябва да решават проблемите си или много бързо, или изобщо да не ги вземат. Защото реално това не е количество за компютър - милиард, а качество. Само такива високоскоростни машини са в състояние да извършат такъв обем операции в така наречения "мащаб на реално време". пример? Задачите за обработка на огромно количество метеорологични данни, които трябва да бъдат решени със светкавична скорост. В края на краищата вредата ще ни задоволи дори една абсолютно точна прогноза за времето, издадена от компютър, но. за изминалата седмица. Представете си, че отговорът на въпроса колко е два пъти две, джобен калкулатор би отговорил за час. Тогава нямаше да имаме нужда от него."
Несъмнено създаването на такива суперкомпютри значително разширява хоризонтите за използване на компютърните технологии в науката и практиката. "Елбрус" ще може да решава сложни проблеми на медицината и здравеопазването, ще позволява по-точна и по-бърза диагностика, прогнозиране на епидемии. Техните технически възможности са особено важни при изграждането на общонационална компютърна мрежа, при създаването на различни национални информационни банки. В крайна сметка компютрите от това поколение отговарят на много противоречиви условия.
Сред най-новите постижения на създателите на компютърната технология трябва да се нарече "Комуникационна машина", разработена от Хилис от Кеймбридж. Този компютър може да произвежданяколко милиарда операции за 1 s. „Комуникационната машина” има няколко неоспорими предимства пред другите суперкомпютри. Първо, той е поставен в пластмасов куб със страна само 1,5 м, второ, той е почти 4 пъти по-евтин и, трето, значително надвишава скоростта на броене.