המונחים: The Invisible Logic Behind Wearable Health Tech

מכשירים רפואיים לבישים שינו את הבריאות על ידי מתן ניטור רציף, לא פולשני של סימנים חיוניים כגון קצב לב, גלוקוז בדם, ושקע חמצן.מפרקי כושר לתאי ECG ברמה גבוהה, מכשירים אלה תלויים בסיס מתמטי שקט: Boolean algebra. שפותח על ידי ג'ורג' Boole בשנות ה -50, Boo algebra היא שפת ההיגיון הדיגיטלי כל החלטה שהתקבלה על ידי קריאה של 21, או תיאור של נתונים כוזבים, או עיצוב אמיתי, אם זה משנה, או ויזואלי, אם הוא אמיתי, אם הוא מסוגל לבדוק את זה נכון, או החידושים של המאה ה-כך, אם הוא, או החידושים של מחקר אמיתי, אם הוא אמיתי, אם הוא החידושים של מחקר אמיתי, אם הוא אמיתי, אם הוא אמיתי, או החידושים של מחקר של מחקר אמיתי, או החידושים של מחקר של מחקר של מחקר של מחקר אמיתי של מחקר של מחקר של מחקר של מחקר אמיתי, או החידושים של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של מחקר של מחקר של מחקר של טכנולוגיה של מחקר של מחקר של בריאותי של מחקר אמיתי של מחקר של המאה ה-בשנה, או החידושים של מחקר של מחקר של מחקר אמיתי של מחקר אמיתי של המאה ה-ב

המאמר המקורי סיפק סקירה תמציתית, אך עומק השפעתה של בולין אלגברה ראוי לבדיקה יסודית.כפי שאנו מרחיבים על עקרונות אלה, נראה כיצד שערי לוגיקה, טבלאות אמת, וקידוד בינארי הופכים לגושי הבניין עבור מעגלים שחוסכים חיים.

הקרן של Boolean Algebra ב- Digital Electronics

ג'ורג' בול

בולייט אלגברה היה הראשון רשמי בעבודתו של ג'ורג' בולל (FLT:0An Investigation of the Laws of ThoughtFLT:1 , Boole ביקשה לייצג חשיבה הגיונית באמצעות סמלים אלגבריים, שם משתנים יכולים לקחת רק שני ערכים: 1 (נכון) ו-0 (false) מערכת בינארית זו מאפשרת הצהרות מורכבות - כמו "אם הסוללה היא נמוכה ואקטיבית חיישן, ואז להפחית את העוצמה הדיגיטלית של גלאיט" לכדי לגלם, מאוחר יותר, מאוחר יותר, כדי להפחית את מעגל חשמלי מודרני.

לוגיקה גייטס: The Hardware of Boolean Expressions

בחומרה, פעולות בוטות מבוצעות באמצעות שערי לוגיקה: ו, או, לא, NAND, NOR, XOR ו XNOR. כל שער לוקח קלט אחד או יותר בינארי ומייצר פלט בינארי אחד על פי שולחן אמת. לדוגמה, פלט שער אחד בלבד כאשר כל קלטות הן 1; או שער אחד לפחות 1 על ידי שילוב של אלפי או מספר מהנדסים אלה, אפילו לפשט את רכיבי סוללה קריטיים (כולל תכונות) של לוגיקה אחת, או לוגיקה אחת, או לוגיקה, או לוגיקה, אפילו לוגיקה אחת, או ⁇ .

שולחנות אמת ו-Karnaugh Maps

(העיצובים של מעגלים שניתן ללבוש תלויים בטבלאות אמת כדי לציין את ההתנהגות הרצויה של מערכת דיגיטלית.לדוגמה, אזעקה טמפרטורה פשוטה עשויה לדרוש מצב ותנאי: טמפרטורה גבוהה ונשימה מזוהההה מהשולחן האמת, ביטוי בוטה נגזר ולאחר מכן מצמצם את הכלים כמו Karnaugh Maps או algebraic סימולציה (למשל, LT:0AB=C) לינוקס, כלומר, פחות, למינימום של סיליקון דיגיטלי, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום של תהליכים דיגיטליים (F2C) למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למזעריים (F2C=Fv=C) למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למזער את הסימולציה, למינימום, למינימום, למינימום, למינימום, למזער את זה, למינימום, למינימום, למינימום,

כיצד מכשירים רפואיים בעלי אופי מבוללי

חיישן Data Acquisition and Conditioning

(בלבושים מכילים מגוון של חיישנים: photoplethysmography (PPG) עבור קצב לב, אלקטרוכימי אלקטרודות לגזוז, accelerometers עבור תנועה, ואת המrmistors for טמפרטורה.הסימנים האנלוגיים הגולמיים מן החיישנים האלה חייב להיות דיגיטציה מעובד.a-to-דיגיטלי מדגימה את המתח והפלט מספר בינארי.

החלטות – מיפוי אלגורית'מים ב-Deve

(הישויות מודרניות עושות יותר מאשר לאחסן נתונים גולמיים; הן ממריצים אלגוריתמים בזמן אמת כדי לזהות rrhythmias, hypoglycemia, או נופלות. אלגוריתמים אלה הם בעצם רצפים של החלטות בוטות.חשבו לפקח ECG בעל עוטה המחפש התכווצויות מוקדמות (PVCs) לוגיקה עשויה לכלול בדיקה אם רוחב QRS הוא צר ו- ampude גבוה אם זה ביטוי קצר (F) הוא לחלוטין, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא מדד חומרים כימיים (pFal) הוא לחלוטין, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא מדדי תיבות של חומרת חומרת חומרים מ-Fal) הוא מדדים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא מדדים (pTM) הוא רק מ-pTM) הוא מדדים, כלומר, כלומר, כלומר, כלומר, הוא מדדים (pTM) עם כל אחד בלבד, כלומר, כלומר, הוא מדדים, הוא מדדים, אם זה יכול להיות, כלומר, הוא נמוך יותר, הוא נמוך יותר, כלומר, כלומר, הוא מדדים, הוא מדדי תיבות של חומרת חומרת-pVC) הוא מדדי תיבות של

פרוטוקולי תקשורת ואינטגריטי נתונים

לבישים מתקשרים עם טלפונים חכמים או לוחות נתונים רפואיים באמצעות Bluetooth Low Energy (BLE) או Wi-Fi.פרוטוקולים אלה מסתמכים על קודים זיהוי ותיקון שהם בעיקר Boolean.לדוגמה, CRC (CRC (CRC Redundancy Check) משתמש שערי XOR כדי ליצור בדיקות אשר לאמת את השלמות של חבילות המועברות.בנוסף, הפרוטוקול עצמו משתמש במכונות ממשלתיות - אוטומטרה בנוית משילוב ופסדפסים ארוכים, הוא מספק קישורי תיבות של כל אחד, לפני שרטוטים.

המונחים: Boolean Logic

לוגיקה גייטס ועיגולים משולבים

ברמה הנמוכה ביותר, מכשירים לבישים מכילים אלפי שערי לוגיקה המוטבעים על CMOS (עמודי מתכת חד-חמצני-עצמים) שבב. השערים אלה מאורגנים לבלוקים לוגיים משולבים המבצעים פעולות כמו תוספת, השוואה, ו מרובותxing.לדוגמה, מספרxer (נבנה מ-ואו, ולא השערים) מאפשר מיקרו-בקר לבחור בין חיתולים שונים - או, כלומר, לחץ על פני תקופת כוח נמוכה.

מיקרו-מעבדים ומיקרו-בקרים

המוח המרכזי של רוב הלחיים הוא מיקרובקר (MCU) הכולל הליבה CPU, זיכרון, I / O היקפיals. מערכת ההוראה של CPU מבוצעת על ידי יחידת בקרה המקודמת הוראות בינאריות אותות שליטה - חוזר באמצעות לוגיקה משולבת.לדוגמה, "לחתוך אם אפס" הוראות להשתמש קופרטור כדי לבדוק אם הערך שווה MCS עבור כל פעולה עם אינדקס אלטרנטי כולל את ה-קורטן נמוך.

כלי זיכרון: רשומות, SRAM ופלאש

Boolean algebra גם שולט באחסון זיכרון. Static RAM (SRAM) תאים משתמשים בפולשים מקודמים (שנבנה מ- לא ו- NAND שערי) כדי לאחסן קצת אחד כל זיכרון פלאש, המשמש לאחסון קושחה, מסתמך על טרנזיסטורים צפים שמתח הסף שלהם נקרא כ-1 או 0 על ידי מגברים הגיוניים הכוללים קומפלקסים ושערי נתונים.

Analog-to-Digital ו- Digital-to-Analog Converters

ADCs הם קריטיים לתרגום אותות בעולם האמיתי לתוך בינארי.סוג נפוץ, את התוספת האפליקציות הרצינית (SAR) ADC, משתמש באלגוריתם חיפוש בינארי המיושם עם קופרטור ולוגיקה דיגיטלית.הצעדים הלוגיים דרך כל bit מ- MSB ל-LSB, עדכון ממיר דיגיטלי-ל-אנטר (DAC) ומשווה אותו לקלט זה.

מחקרים: Boolean Algebra in Action

עקבו אחרי CGMs

CGM, כגון Dexcom G7 משתמשת חיישן תת-עורי כדי למדוד רמות גלוקוז בנוזל בין-יסודי כל כמה דקות.החיישנים מייצרים זרם שמומר לשווי דיגיטלי. המיקרובקר של המכשיר פועל אלגוריתם מבוסס Boolean: אם גלוקוז עולה על 180 מ"ג / DL והמגמה מצביעה על עלייה, התראה היפרגלימיה מופרשת; אם הוא מתחת 70 מ"ג / אפילציה היא בעלת תחושה שלילית של היפוך (ה) וצלילים (לא ניתן להגיון).

מדדי קצב הלב (HRV)

ללבוש כמו Apple Watch או Fitbit למדוד HRV על ידי ניתוח המרווח בין פעימות (R-R מרווח) מ ECG או PPG אותות. מדד נפוץ הוא סטייה סטנדרטית של מרווחי R-R (SDNN) החישוב כולל הבדלים מלוטשים (הכפלה בינארית המבוצעת על ידי שערי HR) וסיכום אותם.

ECG Patches (Horm Monitors)

⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

אתגרים ופתרונות בעיצוב דיגיטלי

כוח חיים סוללה וסוללות

מכשירים לבישים מוגבלים על ידי סוללות קטנות (לעתים קרובות 100-500 mAh) כל שער לוגיקה צורכת כוח דינמי ביחס לפעילות ההחלפה שלה.מעצבים משתמשים ב- Booleanle minimization כדי להפחית את מספר השערים והאופטימיזציה כמו גלי שעון (ANDing אות השעון עם אפשרות) כדי לסגור את ההיגיון הלא בשימוש.

מינימום ואינטגרציה

כפי שמצמצמצמים לבישים, ההיגיון חייב להתאים לסיליקון קטן יותר מת.ב. Boolean algebra מאפשר למעצבים לארוז פונקציונליות רבה יותר לתוך פחות שערים באמצעות טכניקות כמו לוגיקה קפיצת (באמצעות חומרה על פני מחזורי שעונים מרובים) וקידוד המדינה (כפי שחתימה קודים בינאריים כדי למזער את הירכיים) ללבוש מודרני לעתים קרובות להשתמש בפתרונות מערכתיים (SiP) שבו ההיגיון הדיגיטלי, אנלוגי, אנלוגי, חיישנים הקדמיים, כמו חיישנים זעירים, כמו חיישנים הקדמיים, כלומר, ניתן להפחית ישירות לנפחים, כמו חיישנים מכניים, כמו חיישנים מכניים, ניתן להפחית את המשתנים באופן ישיר, כמו קוסמטיקה שלנו.

אבטחת מידע ופרטיות

נתוני בריאות רגישים; מכשירים לבישים חייבים להצפין נתונים המועברים אלגוריתמים של אלגוריתמים כגון AES-256 בנויים מסדרה של פעולות בוטות: תיבות החלפת (S-boxes) משתמשים בטבלאות של חיפוש המיושמות עם לוגיקה ו-OR; התרחבות מרכזית משתמשת ב- XOR סיבובים.F סטנדרטית עבור AES ב- MCUs המודרנית היא למעשה מעגל מאוזן (לדוגמה, תזמון, או ניתוח כוח) באמצעות תקן DPS 1F רגיל אחר באמצעות מכשיר נוגד באמצעות מכשיר פעולה מסוג 1F) באמצעות מכשיר פעולה מסוג ASTSTAT (DS) אחר באמצעות מכשיר נוגד דרך לוגיקה אחר באמצעות מכשיר ASTSTT) באמצעות מכשיר ASTSTSTATIF) באמצעות מכשיר AES ב-F) מסוג ASTATIF) או ניתוח מאובטח יותר מאוזן אחר באמצעות מכשיר AES ב-DIST) באמצעות מכשיר ASTAT (DPS (DPS (DIST) באמצעות מכשיר ASTAT) באמצעות מכשיר AES ב-F) הוא למעשה, באמצעות מכשיר נוגד דרך מכשיר ANS רגיל אחר, באמצעות מכשיר ANS רגיל אחר, באמצעות מכשיר AES ב-F) באמצעות מכשיר AES ב-DLT רגיל אחר, באמצעות מכשיר ANS רגיל אחר, באמצעות

כיוונים עתידיים: Beyond Boolean Logic

AI ו- Machine Learning On The Edge

הדור הבא של עונדים יכיל רשתות עצביות קלות משקל (למשל, TinyML) כדי לזהות דפוסים כגון פרכוסים או נשימה בשינה (רשתות נילי מורכב בעיקר מפעולות מרובות (MAC), אשר מבוצעות על ידי מכפילים דיגיטליים - מערךים ענקיים של ו- XORS) בנוסף, פונקציות הפעלה (למשל, ReLU) הן מועלות להשוואה: 0Factycupycupiti-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-to-

לוגיקה ברורה (FPGAs)

כמה כיולים מתקדמים עשויים להשתמש במערך השערים (FPGAs) כדי שיוכלו לשנות את הלוגיקה הבוטה על-פני-הfly. An FPGA מכיל רשת של LUTs (טבלאות של טבלאות) שיכולה ליישם כל פונקציה Boolean של כמה קלטות. גמישות זו מאפשרת לבישת בין עיבוד ECG, עיבוד PPG, ו- acceleralerati לשימוש באופן מסורתי, כמו שבבים אחרים.

גישות קוונטיות ולא-Boolean

בעוד ש-Botlean algebra הוא מושרש היטב, ניתן לשלב חיישנים קוונטיים או מעגלים עצביים הפועלים על עקרונות שאינם בינאריים.לדוגמה, חיישנים קוונטיים למגנטונטיפלופלוגרפיה (MEG) יכולים לזהות פעילות המוח אך להסתמך על לוגיקה בקרה קלאסית של בקרה ישירה כדי לקרוא תוצאות.

מסקנה

בולט אלגברה, רחוק מלהיות סקרנות מופשטת מהמאה ה-19, הוא הכוח המניע מאחורי כל מכשיר רפואי בעל כיווץ, ערנות, ומעצימה חולים.משער ההיגיון הפשוט ביותר בתיקון ECG ועד מאיץ AI המתוחכמת שפותחה עבור ניתוח בריאות מתמשך, עקרונות ההיגיון בינארי וצמצום הבורקי הם הכרחיים.