Matematika v robotice 20. Evokované potenciály

25. května 2014 v 5:30 | Petr |  Roboti a Matematika
Myslím, že po minulých příspěvcích vás souvislosti všeho se vším už tolik neděsí, takže dnes pokračujeme v tom, co vám budou tlouct do hlavy na medicíně a pak to použijete v robotech. Představte si vyšetření sluchu, které se dělá tak, že v tiché místnosti sedíte se sluchátky na uších, do sluchátek vám píská sinusovka na různých frekvencích a různou intenzitou a vy mačkáte tlačítko SLYŠÍM / NESLYŠÍM. Podle toho se pak určí tzv Audiogram - to jest křivka citlivosti vašeho ucha v závislosti na frekvenci.

Pak si představte drobný zádrhel - třeba, že jste tak trochu simulant, který chce na zaměstnavateli odškodné za "poškození sluchu". Nebo jste dítě - zcela ve svém světě a nespolupracující - a nikdo neví jestli je to kvůli hluchotě, nebo je to mentální postižení. Po lidech tohoto typu nikdo nemůže chtít, aby mačkali tlačítko - tak jak zjistit, jestli slyší, nebo neslyší ??


Představte si, že takovému člověku nasadíte na hlavu čapku s desítkami elektrod pro snímání EEG. tedy Elektro - Encefalo - Gramu - tedy elektrické aktivity mozku. Kromě toho mu nasadíte sluchátka a do těch mu pouštíte pravidelné kratičké "cvakání". Co bude na EEG - 99% signálu bude tvořit aktivita mozku, která se sluchem vůbec nesouvisí a 1% bude aktivita sluchové mozkové kůry. Tím že těch cvaknutí bude kolem 10 000 můžete záznam po každém cvaknutí průměrovat.

Tím se vám těch 99% které nejsou synchronní s cvakáním vzájemně posčítá a poodečítá a nakonec vám ze záznamu vyplyne to, co je s cvakáním synchronní a to je aktivita sluchové mozkové kůry. Jak taková aktivita má vypadat - víme od zdravých, kteří nám nelžou o svém sluchu - jestli u pacienta vypadá tato aktivita stejně - bingo - máme tě lumpe, protože říkat můžeš, co chceš, ale neurony v mozku jsou na lhaní příliš hloupoučké. Samozřejmě existuje celá knihovna různých patologických záznamů - takže pokud člověk skutěčně neslyší - můžeme odhadnout relativně přesně proč.

To samé se dělá i se zrakem, kde je to ještě zajímavější - za léta vyšetřování se totiž ustálil protokol kdy vyšetřovaný kouká na obrazovku PC, kde má černo-bílou šachovnici. Stimulační podnět je to že si bílé a černé čtverečky - vymění místa - což je z hlediska EEG silnější podnět, než pornokazeta s blondýnami.

Opět zbývá nepatrná maličkost - co má tohle společného s roboty a jejich senzory ? Už kdysi jsme probírali LOCK IN zesilovače, kde jsme pomocí externího synchronizačního signálu nabíjeli střídavě referenční a měřící kondenzátor. Pak jsme opakovaně probírali spínané mixéry, které kupodivu jsou totéž co lock in zesilovače.

Výše uvedená řešení jsou čistě analogová - není ovšem problém si představit procesor digitalizující signál, který při digitalizaci místo nabíjení kondenzátorů počítá průměry - když signál je a když signál není přítomen. Pak si samozřejmě nění problém představit, že procesor ukládá digitalizované výsledky do více než jedné proměnné. A to je přesně totéž co doktoři používají při evokovaných potenciálech.

Příklad z praxe - u BackEMF můstků máte ten problém, že DC motor produkuje napětí, které kolísá podle toho jak je zrovna natočen komutátor. Pokud máte spínací frekvenci PWM 1000 HZ ale frekvenci řízení PID regulace jen 50 Hz - není problém měřit napětí na motoru při každém cyklu a průměrovat. A protože tam je "spajk" překmitu proudu - je lepší nečekat na jeho konec ale prostě měřit naslepo více hodnot, které v malém bufferu průměrujeme při každém cyku a teprve při spuštění PID regulace, kdy je daleko více času - rozhodnout která hodnota v bufferu je "překmit" a která je napětí generované volně rotujícím motorem.

Doufám, že z toho nejste příliš velcí jeleni - zkráceně vzato - představte si že máte nějaký synchronizační signál a od tohoto signálu digitalizujeme 100 hodnot, které opakovaně průměrujeme klouzavým průměrem se 100 hodnotami co máme v bufferu z předchozích měření. V průměrech pak pátráme po tom, co je se signálem opravdu synchronní, protože to ostatní - nesynchronní - se nám po jisté době měření zprůměruje do rovné přímky. Jasné ?

Zbývá už jenom oblíbená rada pro brunety - máte v noci divoké sny, že vás miláček násilní v zakladačovém skladu IKEA ? Je jaro - šup na to - nic jiného než "podmínka" za veřejné pobuřování vám nehrozí a ještě proniknete na obrazovku TV Nova.
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Saša Saša | 26. května 2014 v 12:23

No a také se při EP pouští do nohou elektrika a pěkně to škube a brní. A nakonec z toho vyleze, že "něco tam je, ale nevíme přesně co" :-)

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama