Основы фундаментальной теории искусственного интеллекта в 20-и кн. Кн.5

Description

Титульный лист А. Е. Кононюк. Фото Структурная схема развивающейся панмедийной системы наук Структурная схема парадигмы развития науки Аннотация Оглавление Введение 1. Органы чувств человека и сенсоры 1.1. Рецепторы 1.2. Классификация рецепторов 1.3. Возбудимость рецепторов 1.4. Адаптация рецепторов 1.5. Кодирование информации в нервной системе 1.6. Болевые рецепторы 1.7. Висцерорецепторы 1.8. Терморецепторы 1.9. Характеристика кожного анализатора 1.10. Тактильные рецепторы 1.11. Проприорецепторы 1.12. Рецепторы вестибулярного аппарата 1.13. Обонятельные рецепторы 1.14. Вкусовые рецепторы 1.15. Зрительная рецепция 2. Сенсоры как искусственные органы чувств 2.1. Введение 2.2. Уточнение понятия "сенсор" 2.3. Простые сенсоры 2.4. Активные и пассивные сенсоры 2.5. Сенсорно-компьютерные системы 2.6. Интеллектуальные сенсоры 2.7. Классификация интеллектуальных сенсоров Краткие итоги 2.8. Виды механических сенсоров 2.9. Представление о микросистемных технологиях 2.10. Деформационные чувствительные элементы 2.11. Деформационные интеллектуальные сенсоры Краткие итоги 3. Механические сенсоры перемещения. Принципы работы глобальной системы ориентирования и сенсоры GPS 3.1. Механические сенсоры перемещения 3.2. Принципы работы глобальной системы ориентирования 3.3. Сенсоры GPS 3.4. Сенсоры линейного перемещения 3.5. Сенсоры углового перемещения 3.5.1. Инклинометры 3.5.2. Абсолютные энкодеры 3.5.3. Инкрементные энкодеры 3.5.4. Интеллектуальные тахометры 3.5.5. Роторные и турбинные сенсоры Краткие итоги 4. Акселерометры и гироскопы 4.1. Линейные акселерометры 4.2. Угловые акселерометры 4.3. Промышленные акселерометры и их "интеллектуальное расширение" 4.4. Гироскопы 4.5. Микромеханические гироскопы-акселерометры 4.6. Вибрационные сенсоры 4.7. Кантилеверы 4.8. Виброанализаторы 4.9. Хроматографические сенсоры Краткие итоги 5. Физические основы работы акустических сенсоров. Приемники акустических сигналов 5.1. Физические основы работы акустических сенсоров 5.2. Приемники акустических сигналов 5.2.1. Микрофоны 5.2.2. Гидрофоны 5.2.3. Стетоскопы 5.2.4. Поверхностные микрофоны 5.3. Некоторые интеллектуальные акустические сенсоры 5.3.1. Диктофоны 5.3.2. Портативные звукоанализаторы 5.3.3. Беспроводная гарнитура 5.3.4. Гидроакустический телефон 5.3.5. Прослушивающие устройства Краткие итоги 6. Активные акустические сенсоры: тонометры, эхолоты, гидролокаторы 6.1. Тонометры 6.1.1. Ручные тонометры 6.1.2. Полуавтоматические электронные тонометры 6.1.3. Автоматические электронные тонометры 6.1.4. Электронные тонометры с манжетой на запястье 6.2. Гидролокаторы 6.2.1. Принцип действия гидролокатора 6.2.2. Примеры промышленных гидролокаторов 6.3. Рыбопоисковые эхолоты Краткие итоги 7. Интеллектуальные акустические сенсоры для УЗИ. Сенсоры для сейсморазведки. Сенсоры на ПАВ 7.1. УЗ-сенсоры расстояния 7.2. Интеллектуальные портативные сенсоры для УЗ исследований 7.2.1. УЗ мультидатчики 7.2.2. Портативные аппараты для УЗИ 7.3. Интеллектуальные портативные сенсоры для сейсморазведки 7.3.1. Метод спектрально-сейсморазведочного профилирования 7.3.2. Возможности ССП в горном деле 7.4. Сенсоры на поверхностных акустических волнах 7.4.1. Применение ПАВ для автоматической радиоидентификации 7.4.2. Конструкции сенсоров на ПАВ 7.4.3. Микровесы на ПАВ 7.4.4. Химические и биохимические сенсоры на ПАВ 7.4.5. Применение ПАВ в адаптивных композитных структурах Краткие итоги 8. Физические основы работы и классификация электрических сенсоров 8.1. Физические основы работы электрических сенсоров 8.1.1. Классификация электрических сенсоров 8.2. Резистивные сенсоры 8.2.1. Терморезисторы 8.2.2. Фоторезисторы 8.2.3. Пьезорезисторы 8.2.4. Гигристоры 8.2.5. Магниторезистивные сенсоры 8.3. Емкостные и импедансные сенсоры Краткие итоги 9. Вольтаические сенсоры. Сенсоры на диодах и биполярных транзисторах 9.1. Вольтаические сенсоры 9.1.1. Сенсоры на основе термо-ЭДС 9.1.2. Сенсоры на основе фотовольтаического эффекта 9.1.3. Пьезоэлектрические сенсоры 9.1.4. Пьезоэлектрический резонатор 9.1.5. Датчики Холла 9.2. Сенсоры на диодах и биполярных транзисторах 9.2.1. Фотодиоды 9.2.2. Фотодиоды Шотки 9.2.3. Схемы включения фотодиодов 9.2.4. Фототранзисторы Краткие итоги 10. Сенсоры на полевых транзисторах и на приборах с отрицательной ВАХ. Газоразрядные сенсоры 10.1. Cенсоры на полевых транзисторах 10.1.1. Структура и физика работы полевого транзистора 10.1.2. МДП фоточувствительный элемент 10.1.3. Матрица фоточувствительных элементов 10.1.4. Восприятие цветных изображений 10.1.5. Примеры цветных фоточувствительных КМДП матриц 10.1.6. Матрицы из приборов с зарядовой связью 10.2. Сенсоры на элементах с отрицательной ВАХ 10.2.1. Туннельные диоды 10.2.2. Тиристоры 10.2.3. Z-резисторы 10.3. Газоразрядные сенсоры Краткие итоги 11. Цифровые фотоаппараты и видеокамеры, тепловизоры, дактилоскопические сенсоры 11.1. Цифровые фотоаппараты 11.2. Цифровые видеокамеры 11.3. Камеры видеонаблюдения 11.3.1. Уличные камеры видеонаблюдения 11.3.2. Камеры "внутреннего" видеонаблюдения 11.3.3. Сетевые камеры видеонаблюдения 11.3.4. Специальные камеры видеонаблюдения 11.4. Тепловизоры 11.4.1. Физические основы работы 11.4.2. Примеры цифровых тепловизоров 11.4.3. Применения цифровых тепловизоров 11.5. Дактилоскопические сенсоры 11.5.1. Принципы дактилоскопии 11.5.2. Интеллектуальные дактилоскопические сенсоры 11.5.3. Применения интеллектуальных дактилоскопических сенсоров Краткие итоги 12. Магнитные сенсоры. Сенсоры на сквидах. Индуктивные сенсоры 12.1. Необходимые сведения из физики 12.2. Магнитные сенсоры 12.2.1. Магнитодиагностические сенсоры 12.2.2. Магнитные считывающие головки 12.2.3. Некоторые интеллектуальные магнитные сенсоры 12.3. Сверхчувствительные магнитные сенсоры на сквидах 12.3.1. Сверхпроводимость, эффекты Джозефсона и сквид 12.3.2. Сверхпроводящие магнитометры 12.3.3. Магнитокардиографический сенсор на сквидах 12.3.4. Сканирующий микроскоп на сквидах 12.4. Индуктивные сенсоры Краткие итоги 13. Радиосенсоры и радиолокаторы 13.1. Радиоприемники 13.1.1. Аналоговые радиоприемники 13.1.2. Цифровые радиоприемники 13.1.3. Радиоприемники для цифрового радиовещания 13.2. Мобильные телефоны 13.2.1. История создания мобильных телефонов 13.2.2. Мобильные телефоны 2-го поколения 13.2.3. Мобильные телефоны "2,5G" 13.3. Радиосенсоры "Bluetooth" 13.4. Радиолокаторы 13.4.1. Компактные бортовые радиолокаторы 13.4.3. Широкополосная радиолокация 13.4.4. "Нелинейные" радиолокаторы Краткие итоги 14. Радиотелевизионные сенсоры 14.1. Тюнеры 14.1.1. Радиотюнеры 14.1.2. Аналоговые ТВ тюнеры 14.1.3. Компьютерные ТВ тюнеры 14.2. ТВ ресиверы 14.3. Мобильные телефоны 3-4-го поколения 14.4. Компьютерные кабельные модемы Краткие итоги 15. Принципы работы электрохимических сенсоров. Потенциометрические сенсоры 15.1. Принцип работы электрохимического элемента 15.2. Классификация электрохимических сенсоров 15.3. Селективность электрохимических сенсоров 15.4. Потенциометрические электрохимические сенсоры 15.4.1. Концентрационная ячейка 15.4.2. Промышленные ионоселективные электроды 15.4.3. Интеллектуальные потенциометрические сенсоры 15.4.4. Газочувствительные потенциометрические сенсоры 15.4.5. Потенциометрические биосенсоры Краткие итоги 16. Химически чувствительные полевые транзисторы и биосенсоры на их основе 16.1. Электрохимические биосенсоры 16.2. Химически чувствительный полевой транзистор 16.2.1. Структура и принцип действия 16.2.2. Ионоселективный полевой транзистор 16.2.3. Биоселективный полевой транзистор 16.3. Кондуктометрические и импедансные сенсоры 16.3.1. Принцип действия 16.3.2. Кондуктометры 16.3.3. Кондуктометрические и импедансные газовые сенсоры 16.4. Амперометрические и кулонометрические сенсоры 16.4.1. Принцип действия 16.4.2. Кислородный электрод Кларка 16.4.3. Другие амперометрические сенсоры 16.4.4. Кулонометрические сенсоры Краткие итоги 17. Вольтамперометрические и хроноамперометрические сенсоры 17.1. Вольтамперометрические сенсоры 17.2. Хроноамперометрические сенсоры 17.3. Примеры интеллектуальных электрохимических сенсоров 17.3.1. Электрохимические анализаторы ИВА-5 и ТА-07 17.3.2. Полярографы 17.3.3. Тестер алкогольного опьянения и анализатор воды 17.3.4. Портативный анализатор дымовых газов 17.3.5. Интеллектуальные электрохимические глюкометры 17.3.6. Биохимические экспресс-анализаторы крови CardioChek 17.3.7. "Лаборатории на чипе" 17.3.8. Сканирующий электрохимический микроскоп Краткие итоги 18. Спектрофотометрические сенсоры как один из видов оптических сенсоров. Фотоплетизмографы. Оксиметры и пульсоксиметры 18.1. Cпектрофотометрические сенсоры как один из видов оптических сенсоров 18.1.1. Классификация оптических сенсоров 18.1.2. Принципы работы спектрофотометрических сенсоров 18.1.3. Кратко о технике спектрального анализа 18.2. Фотоплетизмографы 18.2.1. Принцип фотоплетизмографии 18.2.2. Фотоплетизмография "на отражение" 18.2.3. Окклюзионная фотоплетизмография 18.2.4. Примеры фотоплетизмографов 18.3. Оксиметры и пульсоксиметры 18.3.1. Спектры поглощения разных форм гемоглобина 18.3.2. Принцип действия оксиметров 18.3.3. Принцип действия пульсоксиметров 18.3.4. Примеры пульсоксиметров 19. Спектрофотометрия в обратно рассеянном свете. Гемоглобиномеры и сенсоры кровенаполнения 19.1. Анализ трудностей, возникающих при реализации неинвазивных спектрофотометрических сенсоров 19.1.1. Учет неконтролируемого рассеяния света 19.1.2. Учет неконтролируемого фонового поглощения 19.2. Спектрофотометрия в обратно рассеянном свете 19.2.1. Модель обратного рассеяния света 19.2.2. Пучок наиболее вероятных траекторий света 19.2.3. Характеристики светового поля обратного рассеяния света 19.2.4. Технология измерений в обратно рассеянном свете 19.3. Неинвазивные гемоглобиномеры 19.3.1. Первый сенсор гемоглобина, работавший "на отражение" 19.3.2. Принцип измерения концентрации гемоглобина 19.3.3. Современный вариант сенсора гемоглобина 19.4. Неинвазивный сенсор кровенаполнения 19.5. Интеллектуальный сенсор для неинвазивного исследования микроциркуляторного русла системы кровообращения Краткие итоги 20. Неинвазивные глюкометры. Спектрофотометрический сенсор хлорофилла 20.1. Неинвазивные глюкометры 20.1.1. Первые спектрофотометрические глюкометры фирмы Futrex 20.1.2. Другие попытки создания спектрофотометрического глюкометра 20.1.3. Окклюзионный спектрофотометрический глюкометр 20.1.4. Расчет концентрации глюкозы в крови 20.1.5. Имплантируемый спектрофотометрический глюкометр 20.2. Сенсор для измерения хлорофилла в листьях растений Краткие итоги 21. Теоретические основы работы люминесцентных сенсоров 21.1. Общие сведения о люминесценции 21.2. Теоретические основы метода индукции флуоресценции хлорофилла 21.2.1. Краткие сведения о механизме фотосинтеза 21.2.2. Единицы измерения интенсивности освещения при фотосинтезе 21.2.3. Индукция флуоресценции хлорофилла 21.2.4. Влияние внешних факторов на кривую ИФХ 21.3. Хронофлуорометры 21.3.1. Хронофлуорометр "ИФХ-1" 21.3.2. Хронофлуорометр "Флоратест-1" 21.3.3. Хронофлуорометр "Флоратест-2" 21.4. Обзор выпускаемых марок хронофлуорометров Краткие итоги 22. Сенсоры с люминесцентными маркерами 22.1. Сенсор для определения квантового выхода фотосинтеза 22.2. Сенсоры с люминесцентными "маркерами" 22.3. Биолюминесцентные сенсоры 22.4. Cцинтилляционные сенсоры Краткие итоги 23. Принципы работы ППР-сенсоров 23.1. Поверхностный плазмонный резонанс и его применение для построения сенсоров 23.1.1. Сущность явления ППР условия его наблюдения 23.1.2. Виды кривой ППР 23.1.3. Возможность применения ППР для биохимических анализов 23.2. Анализ оптоэлектронных каналов ППР сенсоров с параллельным и с расходящимся световым пучком 23.2.1. ППР сенсор с параллельным световым пучком 23.2.2. ППР сенсор с расходящимся световым пучком 23.3. Промышленные ППР сенсоры Краткие итоги 24. ППР-сенсоры Spreeta 24.1. Микроэлектронные ППР сенсоры семейства Spreeta 24.2. Технология работы со съемными рецепторными чипами 24.3. Пример использования ППР иммуносенсора для выявления заболевания коров на лейкоз 24.4. Волоконно-оптические ППР сенсоры Краткие итоги 25. Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 1 25.1. Электронные усилители 25.1.1. Операционные усилители 25.1.2. Дифференциальные усилители 25.1.3. Мостовые схемы 25.2. Шумы и борьба с ними 25.3. Аналого-цифровые преобразователи 25.4. Микрокомпьютеры 25.4.1. 4-разрядные микроконтроллеры 25.4.2. 8-разрядные микроконтроллеры 25.4.3. 16-разрядные микроконтроллеры Краткие итоги 26. Элементная база интеллектуальных сенсоров. Часть 2 26.1. Жидкокристаллические индикаторы 26.2. Клавиатура 26.3. Сенсорные экраны 26.4. Внутренняя память интеллектуальных сенсоров 26.4.1. Оперативная память 26.4.2. Постоянная память 26.4.3. Память с последовательным доступом 26.5. Внешний интерфейс 26.6. Питание портативных интеллектуальных сенсоров Краткие итоги 27. Селекция полезных сигналов 27.1. Обзор способов селекции полезных сигналов 27.1.1. Взгляд на сенсор как на систему связи 27.1.2. Способы выделения дифференциальных сигналов, использования опорного канала, дифференцирования, интегрирования 27.1.3. Частотная селекция 27.1.4. Временнaя и синхронная селекция 27.2. Проектирование интеллектуальных сенсоров 27.2.1. Формирование концепции сенсора 27.2.2. Следующие этапы научно-исследовательской разработки 27.3. Программирование интеллектуальных сенсоров 27.3.1. Рекомендуемый порядок разработки программ 27.3.2. Метод постепенной декомпозиции 27.3.3. Подготовка текстов программ 27.3.4. Отладка программ Краткие итоги 28. Перспективы развития интеллектуальных сенсоров 28.1. Перспективы развития интеллектуальных сенсоров 28.1.1. Перспективы создания новых видов интеллектуальных сенсоров 28.1.2. Интеллектуальные здания 28.1.3. Интеллектуальный транспорт 28.1.4. Сенсорные сети 28.2. Заключительные замечания Краткие итоги 29. Методы распознавания тактильных образов 29.1.Бионический подход к проблеме разработки тактильного сенсора и тактильного распознавания пространственных образов 29.2. Алгоритм тактильного распознавания 29.3. Симбиотическая система распознавания образов Литература