Нажмите, чтобы перейти на главную страницу Софт 54

Медицинская информатика

Цель публикации — познакомить читателя с основными понятиями и терминами компьютерных наук и медицинской информатики. Статья прежде всего будет полезна для поколения людей, не изучавших информатику (компьютерные науки) как учебный предмет. В информатике многие термины имеет различные значения, например термин "бит". После прочтения статьи у вас будет полное понимание как отличить данные от информации, хотя в неформальном контексте эти два термина очень часто используют как синонимы. Автор статьи работал программистом и системным администратором в учреждениях здравоохранения с 90 года. Статья — результат компилляции данных, в т.ч. из интернет источников, состоит из нескольких веб-страниц.
© Ларькин С.П. Версия страницы: 1.1.1.4 от 27 января 2023 года

Введение

Уважаемые читатели, если после прочтения статьи у вас не будет полного понимания, что означает термин информация, не удивляйтесь, потому что объяснить, что означает информация, так же трудно, как и объяснить, что такое электрон. Статья структурирована по принципу от простого к сложному и рассчитана на широкий круг читателей. Буду благодарен за Ваши пожелания и замечания по теме медицинская информатика, жду сообщений на e-mail: soft54@yandex.ru

Понятие информации

Бакен - информационное сообщение Современное мировое сообщество людей называют информационным обществом, так что же означает слово информация? Это слово латинского происхождения: Informatio (лат.) — разъяснение, изложение, осведомление, просвещение.

В настоящее время при повседневном общении (в разговорной речи) слово информация сохранило свое историческое значение — сообщение, осведомляющее о состоянии чего-либо, передаваемое людьми устным, письменным или каким-либо другим способом, например, с помощью условных сигналов (дым на сторожевой башне, огнь на маяке, бакен на реке и т. д.). Очевидно, что для того, чтобы смысл сигналов был понятен, должно быть предварительное соглашение о связи сигналов и их значений. На этом простом принципе и основаны различные способы передачи сообщений, от зарубок на деревьях или палках до лазерных лучей в волоконно-оптическом кабеле. Забегая вперед, скажу, что установление связи между сигналом и его значением называется кодированием.

В прошлом столетии слово информация стало активно употребляться в научной среде как понятие, включающее обмен сведениями между людьми, человеком и автоматом, автоматом и автоматом; обмен сигналами в животном и растительном мире; передачу признаков от клетки к клетке, от организма к организму. Таким образом, слово информация имеет различные значения в разных отраслях человеческой деятельности, каждая научная дисциплина вкладывает свой смысл в понятие "информация". Генетика - свой, кибернетика - свой, информатика - свой. Эта статья об информатике, поэтому определение информации будет дано с точки зрения этой научной дисциплины.

В информатике принято считать, что информация есть  интерпретация (смысл) сообщения, т.е. информация не зависит от формы представления сведений в сообщении.

Форма представления информации может быть различной: алфавитная форма (мысли, составленные в виде предложений устной или письменной речи); графическая форма (рисунки, схемы, чертежи, карты, графики, диаграммы); символы формального языка (числа, математические формулы, ноты, химические формулы, дорожные знаки и пр).

нейрон
Информация — сведения независимо от формы их представления

Например, сообщения, приведенные ниже, содержат одну и ту же информацию.

Первое сообщение:

На основе анализа информационных потоков лечебного учреждения НИИПК авторы обосновывают требования к медицинским информационным системам (МИС) и предлагают конкретную архитектуру МИС лечебного учреждения, оригинальную структуру базы АРМ врача специалиста и приводят пример пользовательского интерфейса АРМ врача эхокардиографиста

Второе сообщение:

On the basis of analysis of the information flow a medical institution Research Institute of Circulation Pathology, the authors determine the requirements for medicinal information systems (MIS), offer a concrete MIS architecture for such a medical institution and unique structure of the physician`s workstation base. A user interface for physician operating an echocardiograph is given as an example

Сообщения, приведенные выше, содержат одну и ту же информацию представленную в алфавитной форме, но на разных естественных языках.

А если человек не знает английского? Тогда второе сообщение он не сможет интерпретировать и поэтому оно для него будет бессмысленным, т.е. неинформативным. Чтобы иметь возможность интерпретировать переданное ему сообщение, человек должен обладать определенными навыками (методами), которые позволят ему извлечь информацию из полученного сообщения! Так что же получается, что сообщение само по себе- это ещё не информация? Да, чтобы сообщение превратилась в информацию, его надо обработать – интерпретировать (осмыслить). Обработка может происходить осознанно или неосознанно. Например, когда мы смотрим на фотографию группы людей, мы мгновенно выделяем знакомых, и на вряд ли осознанно. Существует целое научное направление – теория информации. В которой ключевым понятием является энтропия – мера неопределенности состояния системы, а под информацией понимают сведения, уменьшающие неопределенность (энтропию). Чтобы запутать вас окончательно скажу, что это всего лишь одна из концепций теории информации, известная как концепция Шеннона, есть и другие... Мы же будем рассматривать информацию с точки зрения компьютерных наук.

Показания тонометра + адекватный метод = информация об артериальном давлении В естественных науках важное место занимают понятия сигнал и данные. Любые характеристики материи (базовое неопределяемое понятие) могут рассматриваться наблюдателем как сигналы, т.е. все явления и процессы в природе сопровождаются сигналами. При взаимодействии сигналов с физическими телами в последних могут возникнуть определенные изменения их свойств. Например, объем занимаемый физическим телом, может изменится от взаимодействующих с ним сигналов, исходящих от других физических тел. Эти изменения можно заметить, а иногда измерить тем или иным способом, т.е. зарегистрировать в виде звука, числа, символа, слова, словосочетания, предложения, рисунка. Этот процесс называется регистрацией сигналов, а сигналы, зарегистрированные на материальном носителе (палке, бумаге, камне, магнитной ленте и т.п.) , называются данными. Данные, вследствие своего происхождения, несут в себе информацию о событиях (явлениях и процессах), произошедших в материальном мире. Однако они не тождественны информации. Информация извлекается из данных с помощью адекватных методов. Таким образом, можно считать, что информация – это продукт взаимодействия данных и адекватных методов.

Показания термометра + адекватный метод = информация о пациенте

Возвращаясь к первому примеру, приведенному в этой статье о двух сообщениях, содержащих одинаковую информацию, можно сказать, что текст, написанный на английском языке, даст различную информацию, человеку, знающему язык, и не знающему. Чтобы получить информацию, имея данные, необходимо применить к ним методы, которые преобразуют данные в понятия, воспринимаемые человеческим сознанием. Методы бывают различными: адекватными и неадекватными. Например, человек, знающий английский язык, применяет адекватный метод, читая текст на английском языке. А, человек, не знающий английского языка применяет неадекватный метод, пытаясь понять английский тест.

"Сложный" пример
Первое сообщение - алфафитная форма:

В прямоугольном треугольнике квадрат гипотенузы равен сумме квадратов двух других сторон (катетов).

Второе сообщение:


Графическая форма (рисунок) и символы формального языка (математическая формула)

Сообщения, хотя и представлены в разных формах, содержат одну и ту же информацию, известную как теорема Пифагора.

Восприятие информации

Информацию об окружающем мире люди получают при помощи органов чувств — нервных устройств, служащих приемниками сигналов, информирующих об изменениях в окружающей человека среде и в его организме. Различают пять внешних чувствительных систем: зрение, слух, обоняние, вкус, кожная чувствительность. Глазами люди воспринимают зрительную информацию; органы слуха доставляют информацию в виде звуков; органы обоняния позволяют получать информацию о запахах; органы вкуса несут информацию о вкусовых ощущениях; органы осязания позволяют получить тактильную информацию.

Органы чувств служат проводниками информации между внешним миром и человеком. Информация, полученная человеком при помощи органов чувств, называется органолептической информацией. Каждый орган чувств дает только свойственное ему ощущение. Приблизительно 90% информации человек получает при помощи зрения, примерно 9% - посредством слуха и только 1% - через остальные органы чувств.

Работа органов чувств включена в деятельность человека, обеспечивает её необходимой информацией, и вместе с тем подчинена деятельности: из огромного потока сигналов, поступающих человеку, органы чувств выделяют именно те, которые необходимы для осуществеления текущей деятельности. Выделение тех или иных сигналов из общего потока зависит от их значимости для человека и его ожиданий. Этим обеспечивается активность восприятия.

Знаки как способ кодирования информации

Воспринимаемую с помощью органов чувств информацию человек стремится зафиксировать так, чтобы она стала понятной и другим людям. На протяжении всей истории своего развития, задолго до появления компьютеров и новых информационных технологий, человечество придумывало и совершенствовало различные способы хранения и передачи информации. Сначала были узелки на веревках, зарубки на палках, затем появилась письменность - специально разработанная система правил фиксирования и передачи информации при помощи знаков, иными словами - система кодирования информации.

Знак - это изображение, которое что-либо означает (буква, цифра, отверстие). Знак в совокупности с его значением (смыслом) называется символом. В общем знаки трактуется шире, чем изображения, и в соответствии со способом восприятия разделяются на зрительные, слуховые, осязательные, обонятельные и вкусовые. К знакам, воспринимаемым с помощью зрения, относят буквы и цифры, которые используются в письменной речи, знаки химических элементов, музыкальные ноты, дорожные знаки и т.д. К знакам, воспринимаемым с помощью слуха, относятся звуки, которые используются в устной речи, и звуковые сигналы, которые воспроизводятся с помощью звонка, колокола, свистка, гудка, сирены и т.д.

Для того, чтобы смысл информации, передаваемой знаками, был понятен, должно быть известно соглашение о связи формы и значения символов.

Классификация знаков по форме представления:

  1. Языковые:
    • знаки естественных языков: устного языка (фонемы), языка жестов, письменного языка (графические, вещественные);
    • знаки искусственных языков: световые, графические, звуковые;
  2. Неязыковые:
    • знаки-изображения;
    • вещественные;
    • эмблемные.

Классификация знаков по способу связи между его формой и значением (смыслом):

  1. Иконические – знаки, имеющие форму, похожую на отображаемый объект, вследствие чего позволяющие догадаться об их смысле.
  2. Символьные – знаки, для которых связь между формой и значением устанавливается по общепринятому соглашению. К таким знакам относятся любые буквы, цифры, ноты, обозначения атомов химических веществ в уравнениях химических реакций и пр.

Информация и письменность

Чаще всего люди общаются между собой (передают информацию) в устной или письменной форме, т.е. разговаривают, пишут письма, записки, статьи, книги и т.п.

Письменный текст состоит из букв, цифр, скобок, точек, запятых и других знаков. Устная речь тоже складывается из знаков. Только это не письменные, а звуковые знаки - фонемы. Из фонем складываются слова, из слов - фразы. Между письменными знаками и звуками есть прямая свьзь. Ведь сначала появилась речь, а потом - письменность. Отдельные буквы или сочетания букв обозначают звуки речи, а знаки препинания - паузы, интонации. Такая форма письменности называется звуковой и была придумана, чтобы зафиксировать человеческую речь. Большенство европейских народов используют звуковую письменность.

Самая древняя форма письменности называется пиктографической. Одна пиктограмма - это рисунок, которое обозначают понятие или даже целое сообщение. Пиктографические символы часто используются и в наше время. Знакомые всем дорожные знаки - это не что иное как пиктограммы.

Существуют и другие формы письменности, например китайская письменность называется идеографической. В ней один значок (иероглиф) обозначают слово или значительную часть слова.

Свойства информации

Человек — социальное существо, и для взаимодействия с другими людьми он должен обмениваться с ними информацией. Информация должна обладать следующими социально значимыми свойствами:

  1. Понятность (обен информацией должен производится на языке, которым владеют все участники).
  2. Полезность (соответствие запросам потребителя, сведения которые можно применить на практике).
  3. Достоверность (истинность положения дел, отсутствие скрытых ошибок, недостоверная информация, полученная, например из СМИ, вводит членов общества в заблуждение и может быть причиной социальных потрясений).
  4. Актуальность (важность для настоящего времени, неактуальная информация бесполезна для всех, кроме историков).
  5. Полнота (достаточность для понимания и принятия решения).
  6. Точность (для того чтобы человек мог правильно ориентироваться в окружающем мире).
  7. Ценность.

Информация, обладающая перечисленными свойствами, помогает людям лучше понять друг друга.

Информация будет понятной, если она выражена языком, на котором говорят те, кому она предназначена. Соответственно, информация должна преподноситься в доступной к восприятию форме.

Информация достоверна, если она отражает истинное положение дел. Недостоверная информация может привести к неправильному пониманию или принятию неправильных решений. Со временем достоверная информация может стать недостоверной, т. к. она обладает свойством устаревать, то есть перестает отражать истинное положение дел.

Информация полная, если ее достаточно для понимания и принятия решений. Как неполная, так и избыточная информация может сдерживать принятие решений или даже повлечь ошибки.

Точность информации определяется степенью ее близости к реальному состоянию объекта, процесса, явления и т. п.

Ценность информации зависит от того, насколько она важна для решения задачи, а также от того, насколько в дальнейшем она найдет применение в каких-либо видах деятельности человека.

Только своевременно полученная информация может принести ожидаемую пользу. Одинаково нежелательны как преждевременная подача информации (когда она не может быть в силу объективных причин усвоена или оценена), так и ее задержка.

Если ценная и своевременная информация выражена непонятным образом, то она может стать бесполезной.

Информацию по одному и тому же вопросу можно излагать кратко (сжато, без излишних деталей) или пространно (подробно, многословно). Краткость информации наглядно демонстрируется в справочниках, энциклопедиях, инструкциях.

Медицинская информация

Медицинская информация, в широком смысле, — это любая информация, относящаяся к медицине. В более узком, — это информация, относящаяся непосредственно к человеку как пациенту, то есть информация о его здоровье, особенностях организма, перенесенных заболеваниях и др.

Вид визуальной медицинской информации

Виды медицинской информации

  • Алфавитно-цифровая информация составляет большую содержательную часть медицинской информации (печатные и рукописные документы).
  • Визуальная информация:
    • статическая: различные изображения (рентгенограммы, эхокардиограммы и др.).
    • динамическая: походка и мимика пациента, сухожильные рефлексы, реакция зрачка на свет, генерируемое диагностическим оборудованием динамическое изображение и др.
  • Звуковая информация:
    • речь: комментарии лечащего врача, речь пациента с неврологической или психической патологией и др.;
    • звуковые сигналы, которые генерируются медицинским оборудованием: доплеровские сигналы кровотока при ЭхоКГ, флоуметрические сигналы и др.;
    • естественные звуки человеческого организма, усиленные электронным способом.
  • Комбинированные виды информации — это любые сочетания алфавитно-цифровой, визуальной или звуковой информации.

Комбинированные виды медицинской информации — это любые сочетания алфавитно-цифровой, визуальной или звуковой информации.

Знания и информация

Знание — систематизированные достоверные представления о предметах и явлениях действительности. Знание применяется людьми для рациональной организации своей деятельности и решения возникающих задач.

Знания можно разделить на две группы:
1. Факты — это знания об определенных явлениях, событиях, свойствах объектов и зависимостях между объектами. Факты начинаются со слов "Я знаю, что...". Например, знания об определенных явлениях: "Я знаю, что Фобос - спутник Марса"; событиях: "Я знаю, что Новосибирск был основан в 1893 году"; свойствах объектов: "Я знаю, что собор Александра Невского в Новосибирске - архитектурное сооружение в Византийском стиле"; зависимостях - знание законов Ньютона.
2. Правила — это знания о последовательностях действий, направленных на достижение некоторой цели. Это знания, начинающиеся со слов "Я знаю, как..."; "Для того чтобы...". Например: "Я знаю, как измерить температуру ртутным градусником"; "Для того чтобы приготовить антисептик для рук в домашних условиях, необходимо взять этанол, перекись водорода, глицерин, кипяченную воду и перемешать полученный раствор".

Коренным фактором, позволяющим выявить отличие знания от информации, является то, что знание приобретается только через субъективное осмысление. Информация же независима и не всегда доходит до стадии осознания.

Знания

сравнение,
оценка,
определение области применения,
установление связей
Информация

контекстуализация,
категоризация,
подсчет,
коррекция,
сжатие
Данные

В познавательном процессе знание и информация находятся на разных ступенях. Сначала происходит восприятие информации, транслируемой определенным источником: преподавателем, книгой, фильмом и т.п. После осмысления информация "преобразуется" в знание, а человек, обладающий знанием, способен выполнять роль нового источника информации.

Человека, связавшего свою жизнь с исследовательской деятельностью по изучению законов природы и техники, принято называть научным работником, а всю обширную область человеческой деятельности по накоплению знаний о действительности – наукой. Непосредственные задачи науки – описание, объяснение и предсказание процессов и явлений действительности, открытие ее законов, теоретическая систематизация объективных знаний о природе вещей. Система наук условно делится на естественные, общественные, гуманитарные и технические науки.

Данные — это полученные в результате прямого наблюдения процесса или явления числа, символы, слова, которые фиксируются в документах, передаются по средствам связи, обрабатываются средствами вычислительной техники вне зависимости от их содержания (смысла).

Данные, вследствие своего происхождения, несут в себе информацию о событиях (процессах или явлениях), произошедших в материальном мире. Однако они не тождественны информации. Информация извлекается из данных с помощью определенных методов.

"Да́нные — зарегистрированная информация; представление фактов, понятий или инструкций в форме, приемлемой для общения, интерпретации, или обработки человеком или с помощью автоматических средств. (ISO/IEC/IEEE 24765-2010)
Хотя информация должна обрести некоторую форму представления (то есть превратиться в данные), чтобы ей можно было обмениваться, информация есть в первую очередь интерпретация (смысл) такого представления (ISO/IEC/IEEE 24765:2010). Поэтому в строгом смысле информация отличается от данных, хотя в неформальном контексте эти два термина очень часто используют как синонимы."
Википедия

Термин «информация» часто применяется в сочетание с другим термином «технология». Словарь Ожегова определяют технологию как «совокупность производственных методов и процессов в определенной отрасли производства, а также научное описание способов производства». В узком смысле технология означает способ решения конкретной задачи с контролируемым результатом, в широком смысле — применение научного знания для решения практических задач. Технология включает в себя способы работы, её режим, последовательность действий.

Информационные технологии (ИТ, также — информационно-коммуникационные технологии) — приёмы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных (ГОСТ 34.003-90).

Измерение информации

Алфавитный подход к измерению информации - это способ измерения информационного объема текста, не связанного с его содержанием.

Алфавит - это вся совокупность символов, используемых в некотором языке для представления информации (буквы, знаки препинания, цифры, скобки и др. символы, используемые в тексте, также пробел).

Полное число символов в алфавите называется мощностью алфавита - обозначается N.

Например, мощность русского алфавита равна 54: 33 буквы + 10 цифр + 11 знаков препинания, скобки, пробел.

В алфавитном подходе считается, что каждый символ текста имеет определенный информационный вес. Информационный вес символа зависит от мощности алфавита. Наименьшее число символов в алфавите равно двум. Такой алфавит используется в компьютере. Он содержит всего два символа, которые обозначаются цифрами "О" и "1". Его называют двоичным алфавитом. В компьютере с помощью всего двух символов можно передать любую информацию.

Информационный вес символа двоичного алфавита принят за единицу информации и называется 1 бит (N = 2).

С увеличением мощности алфавита увеличивается информационный вес символов этого алфавита. Один символ из четырехсимвольного алфавита (N = 4) "весит" 2 бита. Объясняется это тем, что все символы четырехсимвольного алфавита можно закодировать всеми возможными комбинациями из двух цифр двоичного алфавита. Комбинации из нескольких (двух, трех и т.д.) знаков двоичного алфавита называются двоичным кодом.

Используя три двоичные цифры, можно составить 8 различных комбинаций.

Если мощность алфавита равна 8, то информационный вес одного символа равен 3 битам.

Четырехзначным двоичным кодом может быть закодирован каждый символ из 16-символьного алфавита. И так далее.

Информационный вес каждого символа, выраженный в битах (b), и мощность алфавита (N) связаны между собой формулой: N=2b.

Содержательный подход к измерению информации

Получение новой информации приводит к расширению знаний человека.

Если некоторое сообщение пополняет знание человека, то оно является информативным т.е. содержит ненулевую информацию.

Для того чтобы сообщение было информативным, оно должно быть понятным. т.е. логически связанными с предыдущими знаниями человека. Получение знаний должно идти от простого с сложному. Тогда каждое новое сообщение будет понятным, а значит, будет нести новую информацию для человека.

Сообщение несет информацию для человека, если содержащиеся в нем сведения являются для него новыми и понятными.

Для того чтобы точно определить, в каком сообщении больше информации, а в каком - меньше, необходима единица измерения. В науке, которая называется теорией информации, была определена единица информации - "бит".

Сообщение, уменьшающее неопределенность знаний в два раза, несет 1 бит информации.

Неопределенность знаний о некотором событии - это число возможных результатов события.

Например, в штативе стоят восемь пробирок с химическими реактивами. Этиловый спирт может находиться в любой из них. Сколько информации содержит сообщение о том, в кокой пробирке находится спирт? Применяя метод половинного деления, можно задать несколько вопросов, уменьшающих неопределенность знаний в два раза:

  1. Спирт находится в одной из пробирок с пятой по восьмую? Нет.
  2. Он находится в одной из первых двух пробирок? Да.
  3. Он во второй пробирке? Нет. Ясно, он в первой пробирке!

Каждый ответ уменьшает неопределенность в два раза. Всего было задано три вопроса. Значит, набрано 3 бита информации. И если бы сразу было сказано, что спирт находится в первой пробирке, то этим сообщением были бы переданы те же 3 бита информации.

Существует формула для измерения информации, где возможное количество равновероятных событий (другими словами, неопределенность знаний) обозначается буквой N, а количество информации в сообщении о том, что произошло одно из N событий, - буквой I.

2I = N

Р. Харли придумал свою формулу для измерения информации:

I = log2N

Информационные процессы

Информационные процессы — это последовательность операций, совершаемых над информацией.

Перфолента - носитель информации Хронение информации — это процесс помещения информации в определенное хранилище с целью последующего извлечения для дольнейшего использования.

Носитель информации — материальный объект, преднозначенный для хронения и передачи информации. Например, к носителям информации можно отнести книги, блокноты, рисунки, фотографии, CD и DVD диски и пр.

Поиск информации может происходить посредством таких методов как: наблюдение, общение со специалистами по интересующему вопросу, чтение соответствующей литературы, просмотр телепрограмм, просулшивание радиопередач, работа в библиотеках и архивах, запросы к базам данных и многое другое.

Сбор информации — это целеноправленный процесс, при котором происходит поиск, отбор, получение и накопление нужной для дольнейшего использования информации.

Главным инструментом сбора информации и познания мира для человека являются органы чувств, но не всякую информацию они способны воспринять. Получить точную информацию о различных явлениях окружающей действительности людям помогают разнообразные технические устройства (весы, часы, спидометры и пр.).

Обработка информации — процесс преобразования вида (формы), смысла (содержания), объема (количества) исходной информации. Выходящая информация предстовляет собой измененную входящую.

Обработка информации может происходить неосознанно. Однажды в детстве дотронувшись до горячего утюга, человек запоминает этот на всю жизнь. Затем каждый раз, случайно коснувшись горячей поверхности, он будет отдергивать руку. Это происходит в результате обработки информации. Прикасаясь к горячей поверхности, человек получает информацию при помощи органов осязания. Нервная система передает ее в мозг, где на основании имеющегося опыта производится сигнал об опасности. Сигнал от мозга передается в мышцы рук, которые мгновенно сокращаются.

Обработка информации может происходить осознанно. Человек, опираясь на поступающие сведения (входную информацию) и на запас имеющихся знаний и опыта, создает новую информацию. Она называется выходной. Например, на уроке физики учитель предлагает решить задачу, и ученик, вспоминая, какие из изученных правил ему необходимо применить, находит правильный ответ.

Процесс обработки информации не всегда связан с получением новых сведений. Например, при переводе текста с одного языка на другой происходит обработка информации, изменяющая ее форму, но не содержание.

К этому же виду обработки относится кодирование информации — это преобразование представления информации из одной символьной формы в другую, удобную для ее хранения, передачи или обработки (телеграф, радио, компьютеры). Иногда кодирование производится в целях засекречивания содержания текста. В таком случае его называют шифрованием.

Ещё одной разновидностью обработки информации является сортировка. Например, для удобства поиска информации, можно сохранять ее в алфавитном порядке (справочник лекарственных средств). В информатике организация данных по какому-либо правилу, связывающему её в единое целое, называется структурированием.

При преобразовании информации по принцепу "Черного ящика" доступными для наблюдения является только исходная и получаемая на выходе информация. Собственно процесс преобразования информации остается сокрытым.

Передача информации — это целенаправленный процесс, в результате которого информация передается от одного объекта к другому. Во время этого процесса образуется информационный поток, движущийся в пространстве и времени от источника информации к получателю (от объекта А к объекту Б). Поток состоит из отдельных сообщений, воплощенных в документах или сигналах. Обычно потоки начинаются в местах возникновения информации (объект А) и движутся в места принятия решений (объект Б).

Для работы с информационными потоками предназначены информационные системы (ИС).

Информационная система – организационно упорядоченная совокупность документов и технологий, реализующих информационные процессы. Обработка информации в ИС может осуществляться ручным, механизированным, автоматизированным и автоматическим способами. С появлением компьютеров произошла революция в процессах обработки информации, и возникли новые информационные технологии.

Процесс внедрения новых информационных технологий в конкретную отрасль обычно называют информатизацией данной отрасли, например, информатизацией здравоохранения будет называться процесс внедрения новых информационных технологий в медицину и здравоохранение. Термин новые информационные технологии часто сокращают до информационные технологии.

Информационные технологии (ИТ, также — информационно-коммуникационные технологии) — приёмы, способы и методы применения средств вычислительной техники при выполнении функций сбора, хранения, обработки, передачи и использования данных (ГОСТ 34.003-90).

Информационные процессы присутствуют во всех областях медицины и здравоохранения. От их упорядоченности зависит четкость функционирования отросли в целом и эффективность управления ею.

Вычислительная техника

Компьютер - прибор для обработки и транспортировки данных Вычислительной техникой называют совокупность устройств, предназначенных для автоматической или автоматизированной обработки данных. Конкретный набор взаимодействующих между собой устройств и программ, предназначенных для обслуживания одного рабочего места или участка, называют вычислительной системой. Центральным устройством большинства вычислительных систем является компьютер.
Компьютер (ЭВМ) — это электронный прибор, работающий по программе и предназначенный для автоматизации создания, хранения, обработки и транспортировки данных.
Программа – это упорядоченная последовательность команд (инструкций) для компьютера. Автоматизация работ с данными имеет свои особенности и отличается от автоматизации других типов работ. Любая информация должна быть преобразована в числовую форму.

Состав вычислительной системы

В вычислительной технике принято рассматривать отдельно две основные и взаимосязанные части: аппаратные и программные средства.

К аппаратному обеспечению относятся устройства и приборы, входящие в состав вычислительной системы. Это компьютеры, системы передачи и хранения данных, устройства ввода-вывода, контроллеры устройств и измерительных приборов и т.п.

К программному обеспечению относятся программы, обеспечивающие функционирование вычислительной системы.

Программное и аппаратное обеспечение в вычислительной системе работают в непосредственной связи и в непрерывном взаимодействии.

Несмотря на все многообразие вычислительной техники от субперкомпьютеров до смартфонов, все компьютеры устроены по одному и тому же принципу и включают в себя следующие устройства:
  • Процессор, состоящий из АЛУ (арифметическое логическое устройство), через которое проходит поток данных, и УУ (устройство управления), через которое проходит поток команд;
  • оперативная память, в которой хранятся в единой цифровой форме и команды, и данные;
  • устройства вода-вывода.

Информатика

Изобретение вычислительной техники и исследовательская работа по её совершенствованию постепенно привели к созданию новой области науки – кибернетики, а затем и информатики.

В 1978 году международный научный конгресс официально закрепил за понятием "информатика" области, связанные с разработкой, созданием, использованием и материально-техническим обслуживанием систем обработки информации, включая компьютеры и их программное обеспечение, а также организационные, коммерческие, административные и социально-политические аспекты компьютеризации — массового внедрения компьютерной техники во все области жизни людей. Таким образом, у информатики широчайший диапазон задач.

Информатика изучает информационные процессы В первую очередь это совершенствование аппаратного и программного обеспечения компьютеров. Чтобы создать программу для компьютера, прежде всего необходимо знать или разработать алгоритм решения задачи. Алгоритм — это правила, предписывающие выполнение последовательностей действий, приводящих к решению задачи. В информатике существует целое направление для изучения общих свойств алгоритмов – математическая теория алгоритмов – теоретическая база для разработки и совершенствования программ. В настоящее время большое внимание уделяется развитию средств телекоммуникаций для объединения всего человечества в единое информационное пространство. Изобретаются новые технологии.

Главное – современное программное обеспечение позволяет пользователю рассматривать вычислительную систему как объект более высокого уровня по сравнению с аппаратным обеспечением, т.е. работать с ней, не вникая в детали аппаратного обеспечения, и поэтому в этой статье не рассматривается аппаратная часть вычислительной системы.

Современное программное обеспечение должно обеспечивать так называемый «дружественный» интерфейс пользователя. Дружественный интерфейс подразумевает наглядное представление информации на экране монитора, использования набора «меню» и манипулятора «мышь», лояльность к ошибкам пользователя, в частности, присутствие требования подтверждения при выполнении команд, ведущих к потере информации, и другие возможности, облегчающие работу с системой. Наличие как контекстно-зависимой справочной системы, так и справочной системы по оглавлению.

Общие рекомендации по работе с компьютером

Программное обеспечение

По мере развития программного обеспечения происходило разделение программ по их функциональному назначению в системе: базовые программы, системные программы, служебные программы и прикладные программы. Различные программы вычислительной системы взаимодействуют между собой, дополняя и опираясь друг на друга.

Базовые программы обеспечивают взаимодействие с аппаратными средствами. Программа, которая непосредственно управляет конкретным устройством, называется драйвером этого устройства. Например, драйвер клавиатуры входит в состав базового программного обеспечения.

Системные программы осуществляют управление всем комплексом устройств вычислительной системы: обеспечивают взаимодействие всех программных средств друг с другом и непосредственно с аппаратным обеспечением. Взаимодействие пользователей с вычислительной системой также обеспечивается системными программами (средствами пользовательского интерфейса). Примеры: операционные системы (ОС) Unix, Windows, Android, Linux, macOS, iOS, Chrome OS.

Служебные программы выполняют различные вспомогательные функции, например: контроль и диагностика; сжатие данных; автоматизация работ по проверке, наладке и настройке системы и ряд других. Например, WinRar – программа для сжатия данных (архиватор).

Прикладные программы непосредственно обеспечивают выполнение необходимых пользователям работ: это редактирование текстов, рисование графических изображений, воспроизведение музыки и видео, отправка сообщений и т.п. Пример - сервис Яндекс.Документы — это российский аналог Google Docs, который позволяет создавать и изменять документы онлайн. Работать с файлами можно как на персональных компьютерах, так и на мобильных устройствах, авторизация — общая для всех сервисов Яндекс ( почта на www.yandex.ru, Яндекс.Диск и т.д.). На мобильных устройствах лучше работать через приложения Яндекс.

Прикладные программы в своей работе опираются на системные, а те в свою очередь - на базовые, тем самым программное обеспечение, можно сказать, распределяется на несколько взаимодействующих между собой уровней. Каждый следующий уровень опирается на программное обеспечение предшествующих уровней.

Служебные и системные программы - темы для другого сайта!

Прикладные программы

Классификация прикладных программ по назначению

  1. Общего назначения
  2. Специального назначения

Прикладные программы общего назначения можно разделить на следующие функциональные направления:

  1. редактирование данных (текстов, изображений, звука, видео и т.п.)
  2. обработка табличных данных
  3. обработка массивов информации
  4. автоматизация производственно-офисной деятельности
  5. информационные системы общего назначения - различные электронные справочники для населения, например, "Дубль-гис"

Существуют также классы прикладных программ, не относящиеся к перечисленным функциональным направлениям, например, броузеры – программы, предназначенные для работы с документами, расположенными на веб-серверах в сети Интернет.

Подробнее о программах общего назначения

Редактирование данных. Здесь можно выделить следующие классы прикладных программ: текстовые редакторы; графические редакторы; настольные издательские системы; редакторы HTML.

Текстовые редакторы. Удобство и эффективность применения компьютеров для подготовки данных, особенно текстов, привели к созданию множества программ для их редактирования - «Текстовых редакторов», основная функция которых – ввод, правка, и оформление (форматирование) текстовых данных. Примеры: Microsoft Wordpad, Microsoft Word, LibreOffice Writer — полностью бесплатный текстовый редактор с открытым исходным кодом, основными функциями напоминающий Word.

Графические редакторы. Для создания и обработки изображений служат «графические редакторы». Примеры: MS Paint, Adobe Photoshop

«Веб-редакторы» (редакторы HTML) предназначены для создания и правки веб-страниц. Примеры: Notepad++, CodeRunner, VS Code

Обработка табличных данных. Для обработки больших объемов числовых данных предназначены «электронные таблицы», например: MS Excel, Google Sheets

Обработка массивов информации. Для управления, обработки и хранения больших массивов информации были разработаны специальные программы – это «системы управления базами данных» (СУБД). Взаимосвязанные массивы информации называются «базами данных». СУБД решают задачи надежного хранения, быстрого поиска, удобного ввода и вывода информации. Например: Microsoft Access; MySQL — реляционная СУБД с открытым исходным кодом, главными плюсами которой являются ее скорость и гибкость, которая обеспечена поддержкой большого количества различных типов данных. Также к наиболее популярным СУБД относятся PostgreSQL, Microsoft SQL Server, Oracle.

Автоматизация производственно-офисной деятельности включает следующие классы программных средств:

  • системы автоматического проектирования (САПР), предназначенные для автоматизации проектно-конструкторских работ. Например: AutoCAD — это базовая САПР, разрабатываемая и поставляемая компанией Autodesk.
  • бухгалтерские системы, предназначенные для автоматизации подготовки бухгалтерских документов. Например: 1С Бухгалтерия,
  • банковские системы для автоматизации банковских структур. Например, сбербанк-онлайн
  • системы видео-монтажа, например: Adobe Premiere Pro
  • системы видеоконференций, например: Zoom; Webinar Meetings - сервис для проведения онлайн встреч и совещаний от Webinar.ru. Покрывает функционал Zoom и при этом входит в реестр Российского ПО.
  • И большое количество других систем.

Информационная система — это взаимосвязанная совокупность средств, методов и персонала, используемых для хранения, обработки и выдачи информации в интересах достижения поставленной цели. Результатом функционирования информационных систем является информационная продукция — документы, информационные массивы, базы данных и информационные услуги. Простейший вид информационных систем — различные электронные справочники, которые не осуществляют обработку информации, но обеспечивают быстрый доступ к требуемым сведениям. Например, простейший вид медицинской информационной системысправочник МКБ-10

Прикладные программы специального назначения, в отличие от программ общего назначения, предназначены исключительно для решения задач в той или иной отрасли, профессии, специальности. Например: АРМ врача ординатора.

Вычислительная техника

Понятие о медицинской информатике

Медицинская информатика — это наука, занимающаяся исследованием процессов получения, передачи, обработки, хранения, распространения, представления информации с использованием вычислительной техники в медицине и здравоохранении.

В настоящее время медицинская информатика признана как самостоятельная область науки, имеющая свой предмет, объект изучения и занимающая место в ряду других медицинских дисциплин. С другой стороны, методология медицинской информатики основана на методологии общей информатики.

Общая информатика, как фундаментальная наука, занимается разработкой методологии создания информационного обеспечения процессов управления любыми объектами на базе вычислительной техники. Как прикладная дисциплина, информатика изучает закономерности информационных процессов, занимается созданием информационных моделей коммуникаций, разработкой вычислительных систем и технологий в конкретных областях.
Собственно медицинская информатика рассматривает медицинские приложения новых информационных технологий. При этом изучаются как использование стандартных, универсальных средств информатики для решения медицинских задач, так и специально разработанные для медицины вычислительные системы. Специализированные медицинские системы могут быть условно разбиты на две большие группы: медицинские информационные системы (МИС) и медицинские приборно-компьютерные системы (МПКС). Эти системы рассмотрены особо на других страницах сайта.

Предметом изучения медицинской информатики являются информационные процессы, сопряженные с медико-биологическими, клиническими и профилактическими проблемами.

Объект изучения медицинской информатики — это информационные технологии, реализуемые в здравоохранении на различных уровнях организации: государственном; территориальном; учрежденческом; индивидуальном.

Основной целью медицинской информатики является оптимизация информационных процессов в медицине и здравоохранении за счет использования вычислительной техники; разработка технологий, обеспечивающих повышение качества охраны здоровья населения.

Ключевым звеном информатизации здравоохранения является информационная система. Поэтому рассмотрим классификацию медицинских информационных систем по назначению. Классификация информационных систем основана на иерархическом принципе и соответствует многоуровневой структуре здравоохранения, как отрасли, включающей базовый уровень, уровень учреждений, территориальный уровень, федеральный уровень. В пределах каждого уровня системы обычно классифицируются по функциональному признаку, т.е. по целям и задачам, решаемых системой.

Классификация информационных систем базового уровня здравоохранения по решаемым задачам

  1. Информационно-справочные системы;
  2. Консультативно-диагностические системы;
  3. Приборно-компьютерные системы;
  4. Автоматизированные рабочие места специалистов.

Основная их цель - «компьютерная поддержка» работы врача (семейного врача, участкового врача поликлиники, врача-клинициста, ординатора, гигиениста, лаборанта и врачей других специальностей).

Медицинские информационно справочные системы

Предназначены для поиска и выдачи медицинской информации по запросу пользователя. Информационные массивы таких систем содержат медицинскую информацию различного характера.

Медицинские консультативно-диагностические системы

Предназначены для диагностики патологических состояний (включая прогноз и выработку рекомендаций по способам лечения) при заболеваниях различного профиля и для разных категорий больных.

Медицинские приборно-компьютерные системы

Предназначены для информационной поддержки и / или автоматизации диагностического и лечебного процесса, осуществляемых при непосредственном контакте с организмом больного. Например, при регистрации физиологических параметров.

Использование компьютера в сочетании с измерительной и управляющей техникой в медицинской практике позволило создать новые эффективные средства для обеспечения автоматизированного сбора информации о состоянии больного, её обработки в реальном масштабе времени и управления его состоянием.

Автоматизированные рабочие места (АРМ) врача

Это вичислительная система, предназначенная для автоматизации всего технологического процесса врача соответствующей специальности и обеспечивающая информационную поддержку при принятии диагностических и тактических (лечебных, организационных и др.) врачебных решений.

Под технологическим процессом здесь понимается: лечебно-профилактическая и отчетно-статистическая деятельность, ведение документации, планирование работы, получение справочной информации разного рода.

Подробно эти системы рассмотрены на других страницах сайта

Информатика, вычислительная техника, вычислительная система, информационные технологии — термины, которые исторически применялись в литературе в России, Германии, Франции и других странах Европы, а эквивалентные им термины: компьютерные науки, компьютерная техника, компьютерные системы и компьютерные технологии — в американской и английской литературе. В настоящее время в России используются все выше перечисленные термины, особенно в публикациях на веб-страницах.

В результате полу-векового развития медицинской информатики вычислительная техника стала важным инструментом практического здравоохранения.

Обзор истории компьютеризации здравоохранения

История компьютеризации здравоохранения, ЭВМ Урал-2, Институт хирургии имени А.В. Вишневского

Рекомендуемая литература

  1. Брукшир Дж. Гленн, Брилов Деннис Компьютерные науки. Базовый курс М: Вильямс, 2019.
  2. Гельман В.Я. Медицинская информатика: практикум. СПб: Питер, 2001.
  3. Леонтьев В.П. Новейшая энциклопедия. Компьютер и Интернет. М.: ОЛМА Медиа Групп.
© Soft54 , 2022. All rights reserved.