Важность цифровой обработки сигналов в учебной и научно-исследовательской деятельности кафедры

Известно, что сигнал может быть определен как функция, переносящая информацию о состоянии или поведении физической системы [1].

Данное определение позволяет употреблять понятие сигнала не только в общепринятом контексте (т.е. с позиций описания каких-либо физических величин: температуры, напряжения и т.д.), но и при исследовании практически любых процессов: технических, экономических и даже социальных. Поэтому неудивительно, что цифровая обработка сигналов (ЦОС) – одна из наиболее быстро развивающихся отраслей современной электроники, достижения которой могут применяться в любой области, где информация содержится в цифровом виде [2].

Широчайшее применение ЦОС накладывает особые требования к подготовке востребованных специалистов в области информационных технологий (ИТ). Необходимо таким образом строить учебный процесс, чтобы после его окончания у обучаемых сложилась комплексная структура знаний, умений и навыков в сфере ЦОС. Неотъемлемой частью такого процесса является работа обучаемых по практическому применению теоретических положений. Ведь очевидная и наглядная связь между теорией и практикой является мощным стимулом для студентов.

«Информационно-измерительные системы» – одна из дисциплин, преподаваемых на кафедре ИТАС ПНИПУ, в которых реализуется вышеописанный подход. Данный курс фактически полностью базируется на ЦОС, что, впрочем, неудивительно. Ведь современные информационно-измерительные системы – это сложные программно-аппаратные комплексы, предназначенные для измерения и дальнейшей обработки каких-либо сигналов.

Следует отметить, что указанная дисциплина, как и направление ЦОС в целом, сильно коррелируют с важнейшими научно-исследовательскими направлениями кафедры.

Одним из таких направлений является проект по разработке математического, программного и аппаратного обеспечения, реализующего технологию «интерфейс мозг-компьютер» (ИМК). Многие исследователи согласны с тем, что эта технология позволит человеку управлять исполнительными устройствами при помощи системы, измеряющей и анализирующей электрические сигналы мозговой активности. При этом в процессе управления между мозгом человека и исполнительным устройством не будет таких промежуточных звеньев, как периферических нервов и мышц [3].

Другим направлением кафедральных разработок является проект по созданию диагностической системы для оценки состояния сосудов человека. Указанная оценка выполняется путем измерения и обработки сигналов пульсовой волны датчиками, расположенными на руке обследуемого человека на некотором расстоянии друг от друга. В простейшем случае информацию о наличии атеросклеротических изменений можно получить, вычисляя запаздывание одного сигнала относительно другого. Использование эффективных алгоритмов анализа, интеллектуальных методов, а также специализированных средств передачи и хранения информации позволит создать эффективную диагностическую систему.

Таким образом, у студентов кафедры ИТАС, проявляющих интерес к ЦОС и к дисциплине «Информационно-измерительные системы», есть отличная возможность закрепить свои знания на практике, участвуя в перспективных, высокотехнологичных и интересных проектах.