Биоинфлотмаитка. Биоинформатика Практикалық нұсқаулық 2. Биоинформатика пнінен практикаа арналан нсаулы Практикалы жмыс 1 Биологиялы деректер,оларды ерекшеліктерін талдау
 Скачать 0.98 Mb.
|
|
Бақылау сұрақтары: 1. HYPERCHEM бағдарламасында молекулалардың модельдерін құру және құрылған молекулаларды өңдеу. 2. Молекулалық моделдердің геометриялық параметрлерін анықтау. 3. HYPERCHEM ерекшеліктері мен сипаттамалары. 4. HYPERCHEM бағдарламасының эмпирикалық әдістері. 5. Жартылай эмпирикалық әдістің нәтижелерін интерпретациялау. Практикалық жұмыс №14.Нейрокомпьютер интерфейсі технологиясы 1. НКИ технологиясының даму тарихы 2. НКТ жіктелуі 3. НКТ қолданылуы Нейрондық интерфейстер Нейрокомпьютер интерфейсі (тікелей нейрондық интерфейс, ми интерфейсі, ми-компьютер интерфейсі деп те аталады) — ми мен электронды құрылғы (мысалы, компьютер) арасында ақпарат алмасуға арналған жүйе. Бір бағытты интерфейстерде сыртқы құрылғылар мидан сигналдарды қабылдай алады немесе оған сигналдар жібере алады (мысалы, электронды имплантпен көруді қалпына келтіру кезінде көздің торлы қабығын имитациялау). Екі жақты интерфейстер ми мен сыртқы құрылғыларға екі бағытта ақпарат алмасуға мүмкіндік береді. Биокері байланыс әдісі жиі ми-компьютер интерфейсінің негізінде қолданылады. НКИ технологиясының даму тарихы Адам-компьютер симбиозының мүмкіндігін 1960 жылы DARPA зерттеушісі, алғашында кеңейтілген интеллект жасанды интеллекттен асып түседі деп қарастырған. Нейрокомпьютерлік интерфейстің негізін қалайтын негіздерін зерттеу И.П.Павловтың шартты рефлекстер мен қыртыстың реттеуші рөлі туралы ілімдерінде жатыр. Осы идеяларды дамыта отырып, П.К.Анохин 1935 жылдан бастап кері байланыс принципі адамның жоғары бейімделу реакцияларын да, оның ішкі ортасын да реттеуде шешуші рөл атқаратынын көрсетті. Н.П.Бехтереваның 1968 жылдан 2008 жылға дейінгі еңбектері бар, ақыл-ой әрекетінің ми кодтарын ашу бойынша, оның ізбасарлары бүгінгі күнге дейін жалғастырды, соның ішінде нейрокибернетика және офтальмоневрокибернетика тұрғысында. Нейро-компьютер интерфейсін зерттеу 1970 жылдары Лос-Анджелестегі Калифорния университетінде (UCLA) басталды. Тоқсаныншы жылдардың ортасында жануарларға жасалған көп жылдық тәжірибелерден кейін адам ағзасына биологиялық ақпаратты адам ағзасынан компьютерге тасымалдауға қабілетті алғашқы құрылғылар орнатылды. Бұл құрылғылардың көмегімен есту, көру, сондай-ақ жоғалған моториканың бұзылған функцияларын қалпына келтіру мүмкін болды. НКИ сәтті жұмыс істеуі ми қыртысының бейімделу қабілетіне негізделген (икемділік қасиеті), соның арқасында имплантацияланған құрылғы биологиялық ақпарат көзі ретінде қызмет ете алады. Жасау әрекеттері 2004 жылы Кливленд нейрохирургиялық орталығы бірінші жасанды кремний чипін - гиппокамптың аналогын жасады, ол өз кезегінде 2003 жылы Оңтүстік Калифорния университетінде әзірленді. Кремний жансыз заттарды тірі нейрондармен байланыстыру мүмкіндігіне ие, ал нейрондармен қоршалған транзисторлар жүйке жасушаларынан сигнал алады, ал конденсаторлар оларға сигнал жібереді. Чиптегі әрбір транзистор натрий иондарын беру процесінде нейронның «оты» кезінде пайда болатын электр зарядының ең аз, нәзік өзгерісін қабылдайды. Жаңа микросұлба биологиялық текті 16 мың ми нейронынан импульстарды қабылдауға және бірнеше жүздеген жасушаларға сигналдарды қайтаруға қабілетті. Чипті жасау кезінде нейрондар қоршаған глиальды жасушалардан оқшауланғандықтан, мидағы нейрондарды «желімдей алатын» ақуыздарды қосуға тура келді, сонымен қатар қосымша натрий арналарын қалыптастырады. Натрий арналарының санын ұлғайту ионды тасымалдаудың чиптегі электрлік сигналдарға айналу мүмкіндігін арттырады. НКИ және нейропротездеу Нейропротездеу – жүйке жүйесінің немесе сезім мүшелерінің бұзылған функцияларын қалпына келтіру үшін жасанды құрылғыларды жасау және имплантациялаумен айналысатын неврология саласы (нейропротездер немесе нейроимплантаттар). Ең жиі қолданылатын кохлеарлық нейроимплант, оны бүкіл әлем бойынша 100 000-ға жуық адам пайдаланады (2006 ж.). Сондай-ақ көру қабілетін қалпына келтіруге арналған нейропротездер бар, мысалы, ретинальды имплантанттар. Gennaris бионикалық көру жүйесі имплантацияланған құрылғының арқасында зақымдалған көру нервтерін айналып өтіп, сигналдарды мидың көру орталығына жіберуге мүмкіндік береді. НКИ мен нейропротездеу арасындағы негізгі айырмашылық олардың қолданылу ерекшеліктерінде жатыр: нейропротездер көбінесе жүйке жүйесін имплантацияланған құрылғыға «байланыстырады», ал НКИ әдетте миды (немесе жүйке жүйесін) компьютерлік жүйеге қосады. Іс жүзінде нейропротез жүйке жүйесінің кез келген бөлігіне, мысалы, перифериялық нервтерге қосылуы мүмкін, ал НКИ орталық жүйке жүйесімен әрекеттесетін жүйелердің неғұрлым тар класы болып табылады. Нейропротездеу және НКИ терминдерін бір-бірінің орнына қолдануға болады, өйткені екі тәсілдің де мақсаты бір – көру, есту, қозғалыс қабілеттерін, қарым-қатынас жасау қабілетін және басқа когнитивтік функцияларды қалпына келтіру. Сонымен қатар, екі тәсіл де ұқсас эксперименттік әдістерді, соның ішінде хирургияны пайдаланады. Жануарларды НКИ те сынау Бірнеше зертханалар қозғалыс кезінде НКИ бақылау үшін маймылдар мен егеуқұйрықтардың ми қыртысының сигналдарын жаза алды. Маймылдар компьютер экранындағы курсорды басқарып, қолды еліктейтін роботтарға ойша және ешқандай қозғалыссыз ең қарапайым әрекеттерді орындауға командалар берді. Мысықтарға қатысты басқа зерттеулер көрнекі белгілерді шешуге бағытталған. Нейрокомпьютерлік интерфейс роботехникада кеңінен қолданылады. Нейрокомпьютерлік интерфейс екі түрі бар. Инвазивті интерфейстер электродтарды миға салуды болжайды және тікелей нейрондық байланысты қамтамасыз етеді. Инвазивті емес электродтар электроэнцефалограмма әдісімен (ЭЭГ) басында орнатылады. Нейро-компьютерлік интерфейстің негізінде биологиялық кері байланыс әдісі жиі қолданылады. Нейрокомпьютерлік интерфейс медицинада қолданылады. Нейрокомпьютерлік интерфейс роботехникада кеңінен қолданылады. Нейрокомпьютерлік интерфейс екі түрі бар. Инвазивті интерфейстер электродтарды миға салуды болжайды және тікелей нейрондық байланысты қамтамасыз етеді. Бақылау сұрақтары. 1. Нейрокомпьютер интерфейс технологиясының қолданылуы? 2. Нейрокомпьютер интерфейс қалай қолданылған? 3. Кеңейтілген интеллект жасанды интеллекттен асып түседі деп кім қарастырған? 4. П.К.Анохин 1935 жылы нені дәлелдеді ? 5. Н.П.Бехтерева ақыл-ой әрекетінің ми кодтарын ашу бойынша еңбектерін кай жылдары жазған ? 6. Нейро-компьютер интерфейсін зерттеу қай жылы қай қалада басталды ? 7. 2004 жылы Кливленд нейрохирургиялық орталығы қандай жаңалық ашты ? Практикалық жұмыс №15. Есептеу жүйелері мен құралдарын пайдаланудың артықшылықтары мен кемшіліктерін бағалау Компьютерлер жасалған адамдардың өмірін жеңілдету, бірақ кейде есептеу техникасымен байланыс көптеген қиындықтар тудырады. Осыған байланысты білім берудің міндеттерінің бірі білім алушылар мен мұғалімдерді қазіргі ақпараттық қоғам жағдайында өмір сүруге бейімдеу екені белгілі болады. Тек өмір сүру үшін ғана емес, сонымен қатар өнімді, шығармашылық жұмыс үшін компьютерлік технологияларды сауатты пайдалану. Қазіргі уақытта оқытуды компьютерлендіру екі бағытты қамтиды: а) компьютер оқу объектісі ретінде, бұл ең алдымен мектепке "информатика және есептеу техникасы негіздері"пәнін енгізумен байланысты; б) компьютер оқу құралы ретінде. Бірінші бағыт адамның оқу, содан кейін болашақ кәсіби қызметінің тиімділігін едәуір арттыруға, оның зияткерлік қызметін "нығайтуға" алғышарттар жасайды. Оқытудағы компьютерлік технологиялар Тәжірибеде оқытудың ақпараттық технологиялары арнайы техникалық ақпараттық құралдарды қолданатын барлық технологиялар деп аталады. Компьютерлік технологиялар бағдарламаланған оқыту идеяларын дамытады, заманауи компьютерлер мен телекоммуникациялардың бірегей мүмкіндіктерімен байланысты оқытудың жаңа, әлі зерттелмеген технологиялық нұсқаларын ашады. Компьютерлік оқыту технологиялары-бұл ақпаратты дайындау және білім алушыға беру процестері, оны жүзеге асыру құралы компьютер болып табылады. Компьютерлік технология компьютердің жадына жазылған педагогикалық бағдарламалық құралдармен және Телекоммуникациялық желінің мүмкіндіктерімен ұсынылған кейбір формальды мазмұн моделін қолдануға негізделген. Білім беру мазмұнының фактологиялық жағының басты ерекшелігі "қолдаушы ақпараттың" бірнеше есе ұлғаюы, қазіргі заманғы деңгейде ақпарат базасын, гипермәтін мен мультимедияны, микроәлемдерді, Имитациялық оқытуды, электрондық коммуникацияларды, сараптамалық жүйелерді қамтитын компьютерлік ақпараттық ортаның болуы болып табылады. Оқытудағы компьютерлік технологияның артықшылықтары мен кемшіліктері Психологиялық артықшылықтар: Компьютерлік оқыту үлкен мотивациялық әлеуетке ие Компьютер құпиялылыққа кепілдік береді. Осылайша, білім алушының өзін-өзі бағалауы төмендемейді, ал оқу сабағында психологиялық жайлы атмосфера құрылады Әдістеме тұрғысынан артықшылықтары: Компьютер аудиторияда немесе лингафон кабинетінде жұмыс істеуге қарағанда оқу қарқындылығының үлкен дәрежесін қамтамасыз етеді. Бұл жаттығуды орындау барысында машинаның оқушының жауаптарына тікелей немесе тұрақты реакциясымен қамтамасыз етіледі Әрбір студент өзінің жұмыс қарқынын өзі таңдайтындықтан, компьютерлік оқыту жеке оқыту принциптеріне сәйкес келеді. Студенттер компьютердің шыдамдылығын сезінбестен кез-келген қателік жібере алады. Техникалық артықшылықтар Мультимедиа-компьютердің мүмкіндіктерін едәуір кеңейтетін бірқатар құрылғылар. Енді машина жеке сөздердің, сөз тіркестерінің, сөйлемдердің және бүкіл мәтіндердің жазбаларын ойната алады. Сондай-ақ, студенттерге өз сөздерін жазуға, содан кейін тыңдауға және ана тілінде сөйлейтіндердің айтылуымен салыстыруға мүмкіндік бар. Осылайша, тыңдау және сөйлеу сияқты сөйлеу әрекеттерінің дамуы жүреді. Интернет желісінің артықшылықтары Ғаламдық Интернет желісінің арқасында қазіргі жастардың ортақ мүдделері бар шетелдік достармен байланысу мүмкіндігі бар. Бұған интернет-чаттар мен Интернет-форумдар көмектеседі, онда байланыс интерактивті. Осылайша, сөйлеу әрекетінің түрі – жазу және тілдік сауаттылық дамиды. Мұғалімге арналған артықшылықтар Компьютер оқытушылардың кәсіби деңгейін арттыруға мүмкіндік береді Кемшіліктері Әдіскерлер мен бағдарламашылар арасындағы әлсіз үйлестіру Сапалы бағдарламалық жасақтаманың кемшілігі Компьютермен тікелей ауызша диалог жүргізу мүмкінностьстігі Компьютерлендіру тәжірибесі жинақталған елдерде, ең алдымен Батыстың дамыған елдерінде зерттеушілер жасаған қорытынды-бұл саладағы нақты жетістіктер компьютерлерді қолдану дәстүрлі оқыту жүйесін жақсы жаққа түбегейлі өзгертеді деп сенуге негіз бермейді. Сіз компьютерді әдеттегі оқу процесіне енгізе алмайсыз және ол білім беруде төңкеріс жасайды деп үміттене алмайсыз. Оқу процесінің тұжырымдамасын өзгерту керек, оған компьютер оқушылардың білімі, дағдылары мен дағдыларын оқыту мен бақылаудың жаңа, қуатты құралы ретінде үйлеседі. Қорытындылай келе, бүгінгі таңда оқу орындары компьютерлік технологияларды қолданбай жасай алмайды деп айта аламыз. Болашақта ақпаратты өңдеу және жасанды интеллектті, сондай-ақ жаңа бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу бойынша компьютердің мүмкіндіктерін кеңейте отырып, компьютер тек көп функциялы зерттеу құралы ғана емес, сонымен қатар теориялық және эксперименттік жұмыстың белсенді қатысушысы болатыны анық. Сонымен қатар, ақпараттық қоғамда ақпарат ең жоғары құндылыққа айналғанда және адамның ақпараттық мәдениеті - олардың кәсіби қызметінің анықтаушы факторы болған кезде білім беру жүйесіне қойылатын талаптар да өзгеретінін, білім беру мәртебесінің айтарлықтай артуы орын алатынын атап өткен жөн. Бақылау сұрақтары: 1. Қазіргі уақытта оқытуды компьютерлендіру қандай бағыттары қамтиды 2. Техникалық артықшылықтары қандай 3. Компьютерлік технологияның қандай пайдалы тұстары бар 4. Компьютерлік технологияның қандай кемшіліктері бар |