基于現(xiàn)代信息技術(shù)的殘疾人輔助執(zhí)行系統(tǒng)探析

孫天昊

摘 要：近年來，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活方式發(fā)生了巨大的改變，其中就包括其在殘疾人康復(fù)領(lǐng)域的應(yīng)用，如殘疾人輔助執(zhí)行系統(tǒng)。本文以在現(xiàn)代信息技術(shù)支持下的殘疾人輔助執(zhí)行系統(tǒng)為研究對(duì)象，在介紹其技術(shù)實(shí)現(xiàn)原理的同時(shí)，對(duì)這一技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的問題加以分析，從而使人們能夠更加深刻地意識(shí)到現(xiàn)代信息技術(shù)對(duì)人類生活的影響，以及未來殘疾人康復(fù)領(lǐng)域的發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代信息技術(shù) 殘疾人 輔助執(zhí)行系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：G63 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2018）09（a）-0017-02

大多數(shù)殘疾人由于身體機(jī)能受損，導(dǎo)致其行為無法與正常人相比，尤其是對(duì)于一些存在肢體殘疾的人來說，他們的生活受到了嚴(yán)重影響?，F(xiàn)代信息技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的滲透，為殘疾人康復(fù)工作帶來了福音，現(xiàn)代信息技術(shù)與生物學(xué)技術(shù)的有效結(jié)合，可以在一定程度上解決肢體殘疾人員的行動(dòng)問題。

1 輔助執(zhí)行系統(tǒng)概述

輔助執(zhí)行系統(tǒng)，其原理是感知人體生物電信號(hào)，通過對(duì)生物電信號(hào)的正確分析，從而明確大腦所發(fā)送的行為信息指令，繼而將生物電信號(hào)轉(zhuǎn)換成控制輔助執(zhí)行系統(tǒng)工作的電信號(hào)。為此，輔助執(zhí)行系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)具有生物電信號(hào)傳感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、中央計(jì)算機(jī)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、反饋控制電路等。

2 輔助執(zhí)行系統(tǒng)的信息識(shí)別

在高中生物的學(xué)習(xí)過程中我們了解到，人的大腦對(duì)肢體的控制是通過生物電信號(hào)的傳輸來實(shí)現(xiàn)的，這種生物電信號(hào)在細(xì)胞之間通過細(xì)胞間質(zhì)進(jìn)行傳播，因此，研究人員通過檢測大腦生物電信號(hào)的方法，來確認(rèn)大腦指令的具體內(nèi)容。所以，這里需要用到生物電信號(hào)傳感器，捕獲不同類型的微弱的生物電信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化成為數(shù)字信號(hào)發(fā)送至中央計(jì)算機(jī)，進(jìn)而在中央計(jì)算機(jī)內(nèi)對(duì)所獲得的信號(hào)進(jìn)行處理、分析，通過與數(shù)據(jù)庫中的相關(guān)數(shù)據(jù)信息的比對(duì)，從而確定此類生物電信號(hào)的具體行為。

信息識(shí)別的準(zhǔn)確率，主要受中央計(jì)算機(jī)內(nèi)的數(shù)據(jù)庫的影響，研究人員通過反復(fù)、不同的臨床試驗(yàn)獲得了海量數(shù)據(jù)信息，在數(shù)據(jù)信息與實(shí)際行為之間建立了直接關(guān)系。當(dāng)中央計(jì)算機(jī)獲得生物電信號(hào)并將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)之后，可與數(shù)據(jù)庫中的信息進(jìn)行比對(duì)，進(jìn)而以相似度最高的生物電數(shù)據(jù)信息作為動(dòng)作的響應(yīng)依據(jù)。所以，數(shù)據(jù)庫中的樣本數(shù)量越多，試驗(yàn)效果越好。

輔助執(zhí)行系統(tǒng)的信息反饋單元在通常情況下，殘疾人在使用輔助執(zhí)行系統(tǒng)時(shí)，基于個(gè)人意識(shí)主觀能動(dòng)性的影響，其對(duì)行為的控制能力較差，在這種情況下，輔助執(zhí)行系統(tǒng)則會(huì)通過內(nèi)部的控制反饋電路對(duì)殘疾人的實(shí)際控制行為進(jìn)行糾正。

例如，在為一腿部殘疾人員安裝了輔助行走系統(tǒng)之后，在大腦的有效控制下，殘疾人員可以像正常人一樣行走，然而，對(duì)于大腦思維存在缺陷的殘疾人來說，由于大腦控制能力減弱，所以輔助執(zhí)行系統(tǒng)的實(shí)際效能也將大大降低。但是，由于增加了控制反饋電路，輔助執(zhí)行系統(tǒng)可以根據(jù)殘疾人在行走過程中的狀態(tài)進(jìn)行反向控制，數(shù)字信號(hào)經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換裝置，可轉(zhuǎn)換為電腦可以識(shí)別的生物電信號(hào)，從而有效避免了殘疾人員的摔倒情況。

3 輔助執(zhí)行系統(tǒng)的缺陷及應(yīng)對(duì)措施

作為肢體殘疾的重要康復(fù)手段之一，安裝輔助執(zhí)行系統(tǒng)能夠有效解決肢體殘疾人士的運(yùn)動(dòng)障礙，為該群體人員提供一個(gè)更好的生活。然而，在該系統(tǒng)的批量化生產(chǎn)和應(yīng)用過程中，出現(xiàn)了一系列的問題。

3.1 信號(hào)傳輸?shù)难訒r(shí)問題

根據(jù)人腦的正常控制效果來看，通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)生物電信號(hào)的實(shí)時(shí)傳輸，肢體反應(yīng)快速且精準(zhǔn)。然而，由于輔助執(zhí)行系統(tǒng)需要進(jìn)行生物電信號(hào)的轉(zhuǎn)換，以及中央計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)分析等過程，所以導(dǎo)致信號(hào)傳輸?shù)难訒r(shí)問題較為明顯，進(jìn)而嚴(yán)重影響了殘疾人對(duì)輔助執(zhí)行系統(tǒng)的體驗(yàn)效果。

研究人員在分析過程中發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致信號(hào)傳輸延時(shí)問題的關(guān)鍵在于中央計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)處理與比對(duì)過程，對(duì)此，除了可以通過提高計(jì)算機(jī)處理速度的方式來減少數(shù)據(jù)處理延時(shí)以外，還可以對(duì)數(shù)據(jù)庫的算法加以改進(jìn)，減少程序中的冗余部分，提高數(shù)據(jù)的分析和比對(duì)效率。

3.2 反饋控制單元對(duì)人腦的傷害

為提高輔助執(zhí)行系統(tǒng)的控制精度，研究人員在該系統(tǒng)中增加了反饋控制單元，該單元能夠根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體行為過程，實(shí)時(shí)向人腦反饋信息，信息反饋通道則是將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為生物電信號(hào)，從而刺激大腦進(jìn)行行為修正。由于對(duì)生物電信號(hào)的控制水平的掌握存在一定的技術(shù)性問題，從而導(dǎo)致人腦長期處于高壓狀態(tài)，這對(duì)人的健康來說極為不利。

為此，可利用已經(jīng)優(yōu)化過的中央計(jì)算機(jī)，由中央計(jì)算機(jī)對(duì)反饋控制單元的反饋信號(hào)進(jìn)行分析，依托數(shù)據(jù)庫對(duì)其行為進(jìn)行糾正，同樣可以實(shí)現(xiàn)對(duì)輔助執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行糾正的目的。并且，反饋信息在中央計(jì)算機(jī)內(nèi)部的處理，有助于完善計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)庫的算法，有助于實(shí)現(xiàn)一次執(zhí)行到位。

3.3 批量生產(chǎn)的成本問題

由于殘疾人輔助執(zhí)行系統(tǒng)是一項(xiàng)結(jié)合了多種科學(xué)技術(shù)的醫(yī)療輔助器材，其技術(shù)成本就是整個(gè)成本的一個(gè)重要組成部分。但是，這里需要注意的是，批量生產(chǎn)之后帶來的成本壓力將對(duì)生產(chǎn)廠家的資金造成一定的影響，使企業(yè)面臨嚴(yán)重的資金風(fēng)險(xiǎn)。

為降低批量生產(chǎn)的成本，除改進(jìn)傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝以外，還可以完善企業(yè)的人力資源管理機(jī)制，調(diào)整績效考核體系，能夠激發(fā)員工的積極性、主動(dòng)性，提高生產(chǎn)質(zhì)量和效率。

4 結(jié)語

在眾多殘疾人中，肢體殘疾是最為普遍的一種，身體殘疾導(dǎo)致其行為受限，輔助執(zhí)行系統(tǒng)可以幫助殘疾人完成一系列的動(dòng)作。盡管，目前的輔助執(zhí)行系統(tǒng)依然存在一定的技術(shù)性問題以及高成本導(dǎo)致的售價(jià)偏高，以至于輔助執(zhí)行系統(tǒng)并未得到普遍應(yīng)用。但是隨著時(shí)間延遲、信號(hào)轉(zhuǎn)換、批量成本等問題的解決，其一定會(huì)在殘疾人領(lǐng)域里得到廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。

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