Viimastel aastatel on Field Programmable Gate Arrays (FPGA-d) teinud tehnoloogiatööstuses suurt edu, kuna nad on võimelised pakkuma keerukatele probleemidele suure jõudlusega andmetöötluslahendusi. Alates täppisrelvadest kuni täiustatud sidesüsteemideni on FPGA-d kiiresti muutumas parimaks lahenduseks tööstusharudele, mis soovivad oma võimeid suurendada.
Kuid võib-olla üks põnevamaid valdkondi, kus FPGA-d midagi muudavad, on meditsiin, kus nad kasutatakse tipptehnoloogiate väljatöötamiseks, mis muudavad meie meditsiini kujundamise viisi varustus.
Vaatame, miks on FPGA-d meditsiinivaldkonnas silmapaistvaks muutumas.
Mis on FPGA-d ja miks need on olulised?
Field-Programmable Gate Arrays (FPGA) on integraallülitused, mida saab programmeerida ja ümber programmeerida erinevate funktsioonide täitmiseks, muutes need väga mitmekülgseks ja kasulikuks paljude jaoks rakendusi. FPGA-d koosnevad konfigureeritavate loogikaplokkide massiivist, millest igaüks sisaldab otsingutabeleid, flip-flops ja muud digitaalsed loogikakomponendid, mida saab programmeerida mis tahes digitaalloogikat rakendama funktsiooni.
Need on oluline tehnoloogia, mis on muutnud digitaalse elektroonika valdkonna, pakkudes paindlikku ja kulutõhus alternatiiv kohandatud rakendusspetsiifiliste integraallülituste (ASIC) jaoks ja mikroprotsessorid.
Erinevalt ASIC-idest, mis on mõeldud konkreetse funktsiooni jaoks ja mida ei saa pärast seda muuta FPGA-sid saab vastavalt vajadusele ümber programmeerida erinevate ülesannete täitmiseks või muudatuste rakendamiseks kujundus. See muudab FPGA-d ideaalseks uute digitaalsete vooluahelate prototüüpide loomiseks ja testimiseks, samuti rakenduste jaoks, mis nõuavad sagedast värskendamist või muutmist.
Üks FPGA-dega töötamise peamisi väljakutseid on nende keerukus. FPGA jaoks kohandatud digitaalsete vooluringide kujundamine nõuab kõrgetasemelist digitaalset elektroonikat ja programmeerimisalaseid teadmisi. Siiski on saadaval mitmeid tööriistu ja ressursse, mis aitavad disaineritel FPGA-sid luua ja programmeerida, sealhulgas tarkvaraarenduskomplektid, simulatsioonitööriistad ja võrgukogukonnad.
Kui soovite rohkem tausta, oleme seda teinud mis on FPGA-d ja milleks neid kasutatakse.
FPGA vajaduse mõistmine meditsiinitehnoloogias
Vajadus arenenumad meditsiinitehnoloogiad pole kunagi olnud suurem ja FPGA-d on tõusmas võtmeisikuteks selles valdkonnas. Alates täpsemast meditsiinilisest pildistamisest kuni reaalajas elutähtsate näitajate jälgimiseni kasutatakse FPGA-de võimsust täiustatud meditsiinisüsteemide arendamiseks.
Samal ajal on krooniliste haiguste kasvav levimus ja vananev elanikkond pannud tervishoiutööstusele suuremat survet tõhusamate ja tõhusamate ravivõimaluste väljatöötamiseks.
Hiljutised edusammud meditsiini valdkonnas on rõhutanud FPGA-põhiste süsteemide tähtsust. Näiteks meditsiinilise pildistamise tehnoloogiad muutuvad järjest keerukamaks, nõudes täpsete tulemuste saamiseks üha rohkem töötlemisvõimsust.
Kui olete juba tuttav, siis FPGA-d, näiteks Virtex FPGA ja Sparta FPGA perekonnad, sobivad ideaalselt paljude meditsiiniliste rakenduste jaoks, sealhulgas diagnostika-, jälgimis- ja ravisüsteemide jaoks.
Tootjate kogukondades ja isegi Redditis on olnud palju tuliseid arutelusid FPGA-tehnoloogia valdkonnas tehtud märkimisväärsete edusammude üle. DIY entusiastid mõistavad üha enam nende väga kohandatavate süsteemide tohutut potentsiaali ja uurivad nende pakutavaid paljusid võimalusi.
FPGA-de kasutamise eelised meditsiinilistes rakendustes
FPGA-d suudavad töödelda suuri andmemahtusid reaalajas madala latentsusajaga ja suure täpsusega. Näiteks kasutatakse FPGA-sid magnetresonantstomograafia (MRI) masinates, et töödelda signaale skanneri mähised ja kompuutertomograafia (CT) skannerid reaalajas pildi tegemiseks rekonstrueerimine.
FPGA-de teine eelis on nende võime integreerida mitu funktsiooni ühte seadmesse. See on väga oluline meditsiinilistes rakendustes, kus ruumi- ja energiatarve on kriitilised tegurid. Näiteks saab FPGA-sid kasutada mitme anduri, signaalitöötlusseadme ja seadmete integreerimiseks sideliidesed ühte seadmesse, vähendades selle üldist suurust ja energiatarbimist meditsiiniseadmed.
FPGA-d pakuvad ka suurt paindlikkust, võimaldades arendajatel muuta ja optimeerida meditsiiniseadmete funktsionaalsust isegi pärast nende kasutuselevõttu. See on oluline meditsiiniseadmete puhul, mida tuleb värskendada uute funktsioonidega või muuta vastavalt patsiendi konkreetsetele vajadustele. Lisaks saab FPGA-sid kaugjuhtimisega ümber programmeerida, võimaldades arendajatel parandada vigu või lisada uusi funktsioone ilma seadmele füüsiliselt juurde pääsemata.
See võib tunduda raketiteadusena FPGA-dega alustamine, kuid seal on sadu projekte, mida saate alustada – isegi täna. Lisaks on Xilinxil väga mitmekülgne tarkvara nimega Vivadoja mitu algajate komplekti, mis on varustatud nõuetekohase dokumentatsiooniga.
Siin on projekt, mida saate proovida:
Meditsiinitööstuse revolutsioon
FPGA-d pakuvad võimsat ja paindlikku tehnoloogiat meditsiiniliste rakenduste jaoks, muutes need populaarseks valikuks uuenduslike seadmete arendamiseks tervishoiutööstuses. FPGA-sid kasutavate uuenduslike ja keerukate meditsiiniseadmete potentsiaal on lõputu, pakkudes põnevaid võimalusi tervishoiu tuleviku jaoks.
