INFORMATICA MEDICALA CURS1

Embed Size (px)

Citation preview

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    1/21

    INFORMATICANFORMATICAMEDICALAEDICALAautori:autori:

    conf univ dr. Teren Ovidiuconf univ dr. Teren Ovidiu

    S.L.Monica VasileS.L.Monica VasileAsist. Univ. dr. Mihai BusuiocAsist. Univ. dr. Mihai Busuioc

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    2/21

    Scurt istoriccurt istoric BlaiseBlaisePascalPascal (1623 1662) descoperitorul teoriei(1623 1662) descoperitorul teoriei

    moderne a probabilitatilor si cel ce a stabilit bazelemoderne a probabilitatilor si cel ce a stabilit bazelepentru calculul integralpentru calculul integral

    Gottfried Wilhelm von LiebnitzGottfried Wilhelm von Liebnitz (1646 -1716) a(1646 -1716) amodificat calculatorul lui Pascal pentru a imbunatatimodificat calculatorul lui Pascal pentru a imbunatatimultiplicarea (tehnologia vremii ineficienta)multiplicarea (tehnologia vremii ineficienta)

    Charles BabbageCharles Babbage (1791 1871) introduce concepte de(1791 1871) introduce concepte decalcul automat ce se gasesc la computerele de azi, intr-ocalcul automat ce se gasesc la computerele de azi, intr-o

    era preelectronica (metoda diferentelor)era preelectronica (metoda diferentelor)

    In 1806In 1806 Joseph Marie JacquardJoseph Marie Jacquard (1752 1834) a(1752 1834) aperfectionat un model de razboi de tesut pentruperfectionat un model de razboi de tesut pentrumodelele automate ( cartele cu gauri)modelele automate ( cartele cu gauri)

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    3/21

    AdaAda, contesa, contesa de Lovelacede Lovelace fiica lordului Byron este fiica lordului Byron esteconsiderata a fi primul programator pe un modelconsiderata a fi primul programator pe un model

    analitic produs de Babbage.analitic produs de Babbage.

    1850 D.D. Parmalee1850 D.D. Parmalee patenteaza una din primele patenteaza una din primelemasini de adunat operate prin taste.masini de adunat operate prin taste.

    ComptometerComptometer inventat de inventat de Dorr E. FeltDorr E. Felt prima unitate prima unitatede calcul de succes (15 ani) (instructiuni pentru cele 4de calcul de succes (15 ani) (instructiuni pentru cele 4operatii aritmetice)operatii aritmetice)

    Masini de prelucrat informatii claviaturaMasini de prelucrat informatii claviatura Leon BolleeLeon Bollee(1889)(1889)

    InIn 1874 Remington1874 Remington vinde prima masina de scris de vinde prima masina de scris desucces comercial (litere mari)succes comercial (litere mari)

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    4/21

    In 1930 psihologulIn 1930 psihologul August DvorakAugust Dvorak a inceput saa inceput sadezvolte asezarea eficienta a claviaturii.dezvolte asezarea eficienta a claviaturii.

    1912 Thomas Watson1912 Thomas Watson cumpara patentul si dreptulcumpara patentul si dreptulde proprietate asupra utilizarii cartelelor inde proprietate asupra utilizarii cartelelor inprocesarea datelor, de la Herman Holleritzprocesarea datelor, de la Herman Holleritz

    1924 Watson1924 Watson formeaza corporatiaformeaza corporatia InternationalInternationalBusiness Machine (Business Machine (IBMIBM).).

    19371937 George StibitzGeorge Stibitzde la Bell Telephone Laboratoryde la Bell Telephone Laboratory

    produce un computer digital cu relee telefonice ceproduce un computer digital cu relee telefonice cereusea o impartire de 9 cifre in 30 de secundereusea o impartire de 9 cifre in 30 de secunde

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    5/21

    SimultanSimultan HowardHowardAikenAiken student la Harvard propune student la Harvard propuneIBM-ului un calculator mare cu relee (1930).IBM-ului un calculator mare cu relee (1930).

    19441944 apareapare Mark IMark I Babbages dream comes trueBabbages dream comes trueexecuta o inmultire in 3 secunde si trimitea raspunsurileexecuta o inmultire in 3 secunde si trimitea raspunsurilepe o cartela sau o imprimanta.pe o cartela sau o imprimanta.

    1952 apar Mark II, III, IV.1952 apar Mark II, III, IV.

    Simultan apareSimultan apare ENIACENIAC produs de produs de MauchlyMauchly sisi EckertEckert mare, scump si ingrozitor de programat.mare, scump si ingrozitor de programat.

    Totusi februarie 1946 prin aparitia ENIAC-ului ne-aTotusi februarie 1946 prin aparitia ENIAC-ului ne-atrecut in epoca moderna a calculatoarelor.trecut in epoca moderna a calculatoarelor.

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    6/21

    George BooleGeorge Boole (1815 1864) fondatorul logicii(1815 1864) fondatorul logiciisimbolice moderne. El exprima conceptele logicii in fromasimbolice moderne. El exprima conceptele logicii in fromamatematica a redus logica la un calcul proportional numitmatematica a redus logica la un calcul proportional numitacumacum algebra booleanaalgebra booleana cu impact major in teoria cu impact major in teoria

    probabilitatilor, geometria multimilor, teoria informatiei siprobabilitatilor, geometria multimilor, teoria informatiei sidesign-ul calculatoarelor electronice si a circuitelor dedesign-ul calculatoarelor electronice si a circuitelor decomutare.comutare.

    (1912 1954)(1912 1954) Alan TuringAlan Turing procesarea moderna procesarea moderna

    formalizarea algoritmilorformalizarea algoritmilor descompunerea unei functii descompunerea unei functiiin operatii repetitive simple. Noul computer putea trecein operatii repetitive simple. Noul computer putea trecesecvential printr-un set finit de instructiuni.secvential printr-un set finit de instructiuni.

    TuringTuring:: o masina contine inteligenta daca indeplineste o masina contine inteligenta daca indeplineste

    urmatorul criteriu: se plaseaza o persoana test intr-ourmatorul criteriu: se plaseaza o persoana test intr-ocamera conectata la un sistem de comunicare. La celalaltcamera conectata la un sistem de comunicare. La celalaltcapat al sistemului este o persoana sau un computer,capat al sistemului este o persoana sau un computer,oricare poate fi conectat la persoana test. Masina poate fioricare poate fi conectat la persoana test. Masina poate ficonsiderata inteligenta daca persoana testata nupoate saconsiderata inteligenta daca persoana testata nupoate sadetermine daca a comunicat cu o alta persoana sau cu undetermine daca a comunicat cu o alta persoana sau cu un

    computer.computer.

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    7/21

    19471947 aparitia aparitia tranzitoruluitranzitorului(laboratoarele Bell) din(laboratoarele Bell) dinmateriale semiconductoare (Ge, Si) materiale semiconductoare (Ge, Si) a II-a generatiea II-a generatie

    de calculatoare.de calculatoare.

    1964 a III-a generatie de calculatoare1964 a III-a generatie de calculatoare. IBM-ul. IBM-ulSYSTEM/360SYSTEM/360 eliminarea firelor dintre componente prin tiparirea conectorilor peeliminarea firelor dintre componente prin tiparirea conectorilor pe

    o placa si montarea componentelor pe placa (circuiteo placa si montarea componentelor pe placa (circuiteimprimate);imprimate);

    a devenit posibila gravarea tranzistorilor impreuna cu conectoriia devenit posibila gravarea tranzistorilor impreuna cu conectoriilor pe o aschie de siliciu IC (circuitul integrat).lor pe o aschie de siliciu IC (circuitul integrat).

    1971 Ted Hoff1971 Ted Hoff IntelIntel CorporationCorporation a produs primul a produs primulmicroprocesormicroprocesor(CPU implementat pe placa)(CPU implementat pe placa)

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    8/21

    Definitie:efinitie:InformaticanformaticaMedicalaedicala Este stiinta care se ocupa cu colectarea,Este stiinta care se ocupa cu colectarea,

    sistematizarea, interpretarea si prelucrareasistematizarea, interpretarea si prelucrareainformatiilor din domeniul medical si domeniileinformatiilor din domeniul medical si domeniileconexe acestuia.conexe acestuia.

    Van BemmelVan Bemmel: Informatica medicala cuprinde: Informatica medicala cuprindeaspecte teoretice si practice ale procesarii siaspecte teoretice si practice ale procesarii sitransmiterii informatiei, bazate pe cunoasterea sitransmiterii informatiei, bazate pe cunoasterea si

    experienta derivata din activitatea medicala siexperienta derivata din activitatea medicala siingrijirea sanatatiiingrijirea sanatatii

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    9/21

    Medical Information ScienceMedical Information Science termen frecvent termen frecventfolosit in S.U.A.folosit in S.U.A.

    Medical InformaticsMedical Informaticstermen de origine europeanatermen de origine europeana

    StiintaStiinta : impune descoperirea si demonstrarea: impune descoperirea si demonstrareaprincipiilor de bazaprincipiilor de baza

    MetodaMetoda: aplicarea unei tehnici pentru obtinere: aplicarea unei tehnici pentru obtinererezultatului urmaritrezultatului urmarit

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    10/21

    Tehnologia informaticaehnologia informaticaeste supusa legii lui More:ste supusa legii lui More:

    puterea de calcul a unui sistemputerea de calcul a unui sistem

    este dublata la fiecare 18 lunieste dublata la fiecare 18 luni

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    11/21

    Notiunea de Informatieotiunea de Informatie EXPERIMENTULEXPERIMENTUL este orice activitate planificataeste orice activitate planificata

    avand ca scop obtinerea unui rezultat;avand ca scop obtinerea unui rezultat;

    EVENIMENTULEVENIMENTUL reprezinta rezultatul obtinut inreprezinta rezultatul obtinut inurma unui experiment;urma unui experiment;

    CAMPUL DE EVENIMENTECAMPUL DE EVENIMENTE reprezinta multimeareprezinta multimea

    evenimentelor posibile obtinute in urma unuievenimentelor posibile obtinute in urma unuiexperiment;experiment;

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    12/21

    CAMPUL COMPLET DE EVENIMENTECAMPUL COMPLET DE EVENIMENTE esteestemultimea tuturor evenimentelor posibile obtinutemultimea tuturor evenimentelor posibile obtinutein urma experimentului;in urma experimentului;

    CAMPUL DE EVENIMENTE MUTUALCAMPUL DE EVENIMENTE MUTUALEXCLUSIVEEXCLUSIVE reprezinta campul de evenimentereprezinta campul de evenimente

    in care producerea unui eveniment implicain care producerea unui eveniment implicaneaparitia celorlalte;neaparitia celorlalte;

    FRECVENTA RELATIVAFRECVENTA RELATIVA de aparitie a unuide aparitie a unui

    eveniment este raportul numarului deeveniment este raportul numarului deevenimente favorabile supra numarul total deevenimente favorabile supra numarul total deevenimente;evenimente;

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    13/21

    PROBABILITATEAPROBABILITATEA este o notiune stricteste o notiune strict

    matematica;matematica;

    Este frecventa relativa de producere a unuiEste frecventa relativa de producere a unuieveniment in cadrul tuturor evenimentelor posibile.eveniment in cadrul tuturor evenimentelor posibile.

    Se calculeaza pe baza altor parametri nu pe bazaSe calculeaza pe baza altor parametri nu pe baza

    experimentului in sine (exemplu: probabilitatea deexperimentului in sine (exemplu: probabilitatea de

    a pica stema la aruncarea monedei, in trecut,a pica stema la aruncarea monedei, in trecut,prezent si viitor, se considera un camp deprezent si viitor, se considera un camp de

    evenimente complet si mutual exclusive).evenimente complet si mutual exclusive).

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    14/21

    Fie:Fie:

    xx11, x, x22, x, x33,. x,. xnnN evenimenteN evenimente ii, cu probabilitatile lor de aparitie, cu probabilitatile lor de aparitie

    pp11, p, p22, p, p33, p, pnn , unde, unde

    11

    ==

    n

    i

    ip

    Evenimentul nul este evenimentul cu probabilitatea de aparitie zero;

    Evenimentul cert este evenimenyul cu probabilitatea de aparitie unu.

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    15/21

    DefinimDefinim

    ENTROPIA INFORMATIONALA: ca marime nenegativa legataENTROPIA INFORMATIONALA: ca marime nenegativa legatade gradul de dezordine al unui sistem.de gradul de dezordine al unui sistem.

    Se numeste asa deoarece expresia ei are aceeasi forma cu formulaentropiei din fizica.

    Entropia nu poate descreste intr-un sistem inchis si are douaproprietati:

    este maxima daca si numai daca evenimentele sunt echiprobabile,

    este zero daca campul de evenimente contine evenimentul cert

    ( ) in

    i

    i ppH 21

    log=

    =

    ( )n

    pi i1

    =

    ( ) 1= ipi

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    16/21

    Definitia informatiei dupa Shannon parintele teorieiDefinitia informatiei dupa Shannon parintele teorieicomunicatiilor- definitie matematica a aspectuluicomunicatiilor- definitie matematica a aspectuluisintactic al informatiei legata de legea a II-a asintactic al informatiei legata de legea a II-a a

    termodinamicii (Boltzmann):termodinamicii (Boltzmann): Continutul informatiei unui mesaj in care un evenimentContinutul informatiei unui mesaj in care un eveniment

    apare cu probabilitatea p este:apare cu probabilitatea p este:

    INFORMATIAINFORMATIA reprezinta variatia cu sens schimbat areprezinta variatia cu sens schimbat aentropiei informationale de-a lungul unui experiment:entropiei informationale de-a lungul unui experiment:

    1 bit este informatia necesara rezolvarii nedeterminarii1 bit este informatia necesara rezolvarii nedeterminariiunui camp de evenimente complet si mutual exclusiveunui camp de evenimente complet si mutual exclusivealcatuit din doua evenimente echiprobabile. Este unalcatuit din doua evenimente echiprobabile. Este unconcept amaterial.concept amaterial.

    10log2 = pundepI

    bitISI

    1=

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    17/21

    Exemplu:Exemplu:

    Pentru un eveniment cu probabilitatea de aparitie de 1 laPentru un eveniment cu probabilitatea de aparitie de 1 la1024,continutul informatiei este: I=10 biti1024,continutul informatiei este: I=10 biti

    Pentru inregistrareaPentru inregistrarea sexului unui pacient, continutul insexului unui pacient, continutul ininformatie este de 1 bit (poate fi o si 1 sau M si F)informatie este de 1 bit (poate fi o si 1 sau M si F)

    Informatia este subiectiva si depinde de receptorulInformatia este subiectiva si depinde de receptorulfiecaruiafiecaruia

    Este emisa de un emitator si receptata de un receptor;Este emisa de un emitator si receptata de un receptor; Mesajul reprezinta informatia transmisa de la un emitator la unMesajul reprezinta informatia transmisa de la un emitator la un

    receptor;receptor;

    Semnalul este suportul fizic al mesajului;Semnalul este suportul fizic al mesajului;

    Informatia are o utilitate, functie atat de emtator cat si deInformatia are o utilitate, functie atat de emtator cat si de

    receptorreceptor

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    18/21

    Fiecare dintre elemente e supus perturbatiilor (suntFiecare dintre elemente e supus perturbatiilor (suntfactori ce altereaza informatia transmisa0.factori ce altereaza informatia transmisa0.

    Pentru a creste probabilitatea ca un mesaj sa fiePentru a creste probabilitatea ca un mesaj sa fie

    receptat corect se foloseste un ansamblu de metodereceptat corect se foloseste un ansamblu de metodenumite redundanta.numite redundanta.

    Exista doua tipuri de redundanta:Exista doua tipuri de redundanta: PasivaPasiva (mesajul repetat si supradimensionat si nu implica un(mesajul repetat si supradimensionat si nu implica un

    feed-back din partea receptorului);feed-back din partea receptorului);

    ActivaActiva (implica un feed-back al transmiterii mesajului)(implica un feed-back al transmiterii mesajului)parametru de confirmare.parametru de confirmare.

    O transmitere perfect redundanta este rar utilizata.O transmitere perfect redundanta este rar utilizata.

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    19/21

    Exista 5 configuratii S, T, RExista 5 configuratii S, T, R Transmitere unidirectionala: S,R cunoscuti;Transmitere unidirectionala: S,R cunoscuti;

    intereseaza mesajul; nu intereseaza canalul deintereseaza mesajul; nu intereseaza canalul detransmitere (ex. Auscultarea inimii);transmitere (ex. Auscultarea inimii);

    Comunicare bidirectionala: S, R cunoscuti; R esteComunicare bidirectionala: S, R cunoscuti; R esteinteresat doar de mesajul transmis de sursa (ex.interesat doar de mesajul transmis de sursa (ex.Conversatia medic-pacient);Conversatia medic-pacient);

    S=R: un singur dispozitiv; nu suntem interesati deS=R: un singur dispozitiv; nu suntem interesati demesaj ci de canalul de transmitere (ex.mesaj ci de canalul de transmitere (ex.Ultrasunetele);Ultrasunetele);

    Fara receptor situatie academica (ex. MaladieFara receptor situatie academica (ex. Maladieasimptomatica extrasistole- simptomele nu suntasimptomatica extrasistole- simptomele nu suntconstatate de clinician);constatate de clinician);

    Fara sursa tipic pentru medicina sunt detectateFara sursa tipic pentru medicina sunt detectatesimptomele dar nu se cunoaste cauza.simptomele dar nu se cunoaste cauza.

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    20/21

    LITERALITERA este cel mai scurt semnal ce corespunde unui mesaj;este cel mai scurt semnal ce corespunde unui mesaj;

    ALFABETULALFABETUL este multimea tuturor literelor specifice unui mod deeste multimea tuturor literelor specifice unui mod de

    comunicare;comunicare;

    LIMBAJULLIMBAJUL este alfabetul si modul de compunere a literelor astfeleste alfabetul si modul de compunere a literelor astfelincat sa faca posibila existenta unui canal de comunicare;incat sa faca posibila existenta unui canal de comunicare;

    CUVANTULCUVANTUL este succesiunea de litere ce poate determina o actiuneeste succesiunea de litere ce poate determina o actiune

    sau ridicarea unei nedeterminari.sau ridicarea unei nedeterminari.

    Limbajul nu trebuie sa determine neaparat comunicarea in ambeleLimbajul nu trebuie sa determine neaparat comunicarea in ambelesensuri.sensuri.

    Exista doua tipuri de limbaj:Exista doua tipuri de limbaj:

    Folosind cuvinte deFolosind cuvinte de

    lungime fixalungime fixa

    (separarea se face prin numerotarea lor(separarea se face prin numerotarea lor

    (exemplu cuvinte de 5 litere se numara din punctul de start din 5 in 5)(exemplu cuvinte de 5 litere se numara din punctul de start din 5 in 5)(cantoneta tinde catre acest tip de limbaj)(cantoneta tinde catre acest tip de limbaj)

    Folosind cuvinte deFolosind cuvinte de lungime variabilalungime variabila exista o litera in plus utilizata exista o litera in plus utilizatadoar ca separator intre cuvinte (spatiul este si el o litera)doar ca separator intre cuvinte (spatiul este si el o litera)

  • 8/9/2019 INFORMATICA MEDICALA CURS1

    21/21

    Exemplu: acizii nucleici sunt alcatuiti din 4 baze azotateExemplu: acizii nucleici sunt alcatuiti din 4 baze azotateA T C G ce trebuie sa determine 20 aminoacizi.A T C G ce trebuie sa determine 20 aminoacizi.

    Daca cuvantul ar aveaDaca cuvantul ar avea 1 litera 4 cuvinte1 litera 4 cuvinte 2 litere 16 cuvinte2 litere 16 cuvinte 3 litere 64 cuvinte (CODON)3 litere 64 cuvinte (CODON)

    Cuvinte cu lungimi fixe (8 / 16 / 32 / 64)Cuvinte cu lungimi fixe (8 / 16 / 32 / 64) In transmiterea de informatie in interiorul corpului umanIn transmiterea de informatie in interiorul corpului uman

    prin cele doua mecanisme existente, cuvintele sunt deprin cele doua mecanisme existente, cuvintele sunt delungime fixa in cazul Sistemului Nervos, numarul delungime fixa in cazul Sistemului Nervos, numarul delitere depinde de numarul de trasee neuronalelitere depinde de numarul de trasee neuronaleexistente.existente.

    In cazul sistemului endocrin ( ca transmitereIn cazul sistemului endocrin ( ca transmitere

    informationala de obicei ne referim la SN) cuvintele auinformationala de obicei ne referim la SN) cuvintele aulungime fixa de o singura litera.lungime fixa de o singura litera.

    O molecula de hormon = 1 cuvantO molecula de hormon = 1 cuvant