Pastaraisiais metais „Field Programmable Gate Arrays“ (FPGA) padarė didelį populiarumą technologijų pramonėje, nes gali teikti didelio našumo skaičiavimo sprendimus sudėtingoms problemoms spręsti. Nuo tikslios ginkluotės iki pažangių ryšių sistemų – FPGA sparčiai tampa įprastu sprendimu pramonės šakoms, norinčioms padidinti savo galimybes.
Tačiau turbūt viena įdomiausių sričių, kur FPGA daro įtaką, yra medicina, kur jos yra naudojami kuriant pažangiausias technologijas, kurios keičia mūsų medicinos kūrimo būdą įranga.
Pažiūrėkime, kodėl FPGA tampa žinomi medicinos srityje.
Kas yra FPGA ir kodėl jie svarbūs?
Lauko programuojamų vartų matricos (FPGA) yra integriniai grandynai, kuriuos galima programuoti ir perprogramuoti atlikti įvairias funkcijas, todėl jos yra labai universalios ir naudingos daugeliui programos. FPGA susideda iš masyvo konfigūruojamų loginių blokų, kurių kiekviename yra paieškos lentelių rinkinys, šlepetės ir kiti skaitmeninės logikos komponentai, kuriuos galima užprogramuoti įgyvendinti bet kokią skaitmeninę logiką funkcija.
Tai svarbi technologija, sukėlusi revoliuciją skaitmeninės elektronikos srityje, suteikdama lanksčius ir ekonomiška alternatyva pagal užsakymą sukurtoms taikomųjų programų integrinėms grandinėms (ASIC) ir mikroprocesoriai.
Skirtingai nuo ASIC, kurios yra skirtos konkrečiai funkcijai ir jų negalima pakeisti pagaminti, FPGA gali būti perprogramuojami, jei reikia, kad būtų galima atlikti įvairias užduotis arba įgyvendinti pakeitimus dizainas. Dėl to FPGA idealiai tinka naujų skaitmeninių grandinių prototipams kurti ir išbandyti, taip pat programoms, kurias reikia dažnai atnaujinti ar modifikuoti.
Vienas iš pagrindinių iššūkių dirbant su FPGA yra jų sudėtingumas. Norint sukurti pasirinktines skaitmenines grandines FPGA, reikia aukšto lygio skaitmeninės elektronikos ir programavimo patirties. Tačiau yra daug įrankių ir išteklių, padedančių dizaineriams kurti ir programuoti FPGA, įskaitant programinės įrangos kūrimo rinkinius, modeliavimo įrankius ir internetines bendruomenes.
Jei norite daugiau informacijos, mes ją aptarėme kas yra FPGA ir kam jie naudojami.
Suprasti FPGA poreikį medicinos technologijose
Poreikis pažangesnės medicinos technologijos niekada nebuvo didesnis, o FPGA tampa pagrindiniais šios srities veikėjais. Nuo tikslesnio medicininio vaizdo gavimo iki gyvybinių funkcijų stebėjimo realiuoju laiku – FPGA galia panaudojama kuriant pažangias medicinos sistemas.
Tuo pačiu metu didėjantis lėtinių ligų paplitimas ir senėjanti visuomenė padidino spaudimą sveikatos priežiūros pramonei kurti veiksmingesnes ir efektyvesnes gydymo galimybes.
Naujausi pažanga medicinos srityje išryškino FPGA pagrįstų sistemų svarbą. Pavyzdžiui, medicininės vaizdo gavimo technologijos tampa vis sudėtingesnės, todėl norint gauti tikslius rezultatus reikia vis daugiau apdorojimo galios.
Jei jau esate susipažinę, FPGA, pvz., Virtex FPGA ir Spartos FPGA šeimos, idealiai tinka įvairioms medicinos reikmėms, įskaitant diagnostikos, stebėjimo ir terapijos sistemas.
Kūrėjų bendruomenėse ir net „Reddit“ buvo daug karštų diskusijų dėl nepaprastos pažangos, padarytos FPGA technologijos srityje. „Pasidaryk pats“ entuziastai vis labiau atpažįsta didžiulį šių lengvai pritaikomų sistemų potencialą ir tiria daugybę jų siūlomų galimybių.
FPGA naudojimo medicinos reikmėms privalumai
FPGA turi galimybę apdoroti didelius duomenų kiekius realiuoju laiku su maža delsa ir dideliu tikslumu. Pavyzdžiui, FPGA naudojami magnetinio rezonanso tomografijos (MRT) aparatuose, kad apdorotų signalus iš skaitytuvo ritėse ir kompiuterinės tomografijos (KT) skaitytuvuose, kad būtų galima atlikti vaizdą realiuoju laiku rekonstrukcija.
Kitas FPGA privalumas yra galimybė integruoti kelias funkcijas į vieną įrenginį. Tai labai svarbu medicinos srityse, kur vietos ir energijos suvartojimas yra svarbūs veiksniai. Pavyzdžiui, FPGA gali būti naudojami norint integruoti kelis jutiklius, signalų apdorojimo įrenginius ir ryšio sąsajos į vieną įrenginį, sumažinant bendrą dydį ir energijos suvartojimą Medicininiai prietaisai.
FPGA taip pat siūlo didelį lankstumą, leidžiantį kūrėjams modifikuoti ir optimizuoti medicinos prietaisų funkcionalumą net po to, kai jie buvo įdiegti. Tai svarbu medicinos prietaisams, kuriuos reikia atnaujinti su naujomis funkcijomis arba modifikuoti, kad atitiktų konkrečius paciento poreikius. Be to, FPGA galima perprogramuoti nuotoliniu būdu, todėl kūrėjai gali pataisyti klaidas arba pridėti naujų funkcijų, fiziškai neprieinant prie įrenginio.
Gali atrodyti, kad raketų mokslas prasideda nuo FPGA, tačiau yra šimtai projektų, kuriuos galite pradėti net šiandien. Be to, Xilinx turi labai universalią programinę įrangą, vadinamą Vivado, ir keletas pradedančiųjų rinkinių su tinkamais dokumentais.
Čia yra projektas, kurį galite išbandyti:
Medicinos pramonės revoliucija
FPGA siūlo galingą ir lanksčią technologiją medicinos reikmėms, todėl jos yra populiarus pasirinkimas kuriant naujoviškus prietaisus sveikatos priežiūros pramonėje. Naujoviškų ir sudėtingų medicinos prietaisų, naudojančių FPGA, potencialas yra begalinis, o tai suteikia įdomių galimybių sveikatos priežiūros ateičiai.