آرایه‌های گیت قابل برنامه‌ریزی فیلد در حال تسخیر هستند. در اینجا نحوه استفاده فزاینده FPGA در پزشکی آورده شده است.
در سال‌های اخیر، آرایه‌های دروازه‌ای قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) با توانایی خود در ارائه راه‌حل‌های محاسباتی با کارایی بالا برای مشکلات پیچیده، سر و صدای زیادی در صنعت فناوری ایجاد کرده‌اند. از تسلیحات دقیق گرفته تا سیستم های ارتباطی پیشرفته، FPGA ها به سرعت در حال تبدیل شدن به راه حلی برای صنایعی هستند که به دنبال افزایش قابلیت های خود هستند.
اما شاید یکی از هیجان‌انگیزترین حوزه‌هایی که FPGAها در آن تفاوت ایجاد می‌کنند، در پزشکی است، جایی که از آنها برای طراحی فناوری‌های پیشرفته استفاده می‌شود که روش طراحی تجهیزات پزشکی را تغییر می‌دهند.
بیایید ببینیم که چرا FPGA ها در زمینه پزشکی برجسته می شوند.
FPGA چیست و چرا مهم است؟
آرایه‌های دروازه‌ای قابل برنامه‌ریزی میدانی (FPGA) مدارهای مجتمعی هستند که می‌توانند برای انجام عملکردهای مختلف برنامه‌ریزی و دوباره برنامه‌ریزی شوند، و آنها را بسیار متنوع و برای طیف وسیعی از کاربردها مفید می‌سازد. FPGAها شامل آرایه‌ای از بلوک‌های منطقی قابل تنظیم هستند که هر کدام شامل مجموعه‌ای از جداول جستجو، فلیپ فلاپ‌ها و سایر اجزای منطق دیجیتال هستند که می‌توانند برای اجرای هر تابع منطق دیجیتال برنامه‌ریزی شوند.
آنها یک فناوری مهم هستند که انقلابی در زمینه الکترونیک دیجیتال ایجاد کرده اند و جایگزینی انعطاف پذیر و مقرون به صرفه برای مدارهای مجتمع ویژه برنامه های کاربردی (ASIC) و ریزپردازنده های طراحی شده سفارشی ارائه می دهند.
بر خلاف ASIC ها که برای یک عملکرد خاص طراحی شده اند و پس از ساخته شدن نمی توان آنها را تغییر داد، FPGA ها را می توان در صورت نیاز برای انجام وظایف مختلف یا اعمال تغییرات در طراحی مجددا برنامه ریزی کرد. این FPGA ها را برای نمونه سازی و آزمایش مدارهای دیجیتال جدید و همچنین برای برنامه هایی که نیاز به به روز رسانی یا تغییرات مکرر دارند، ایده آل می کند.
یکی از چالش های کلیدی کار با FPGA پیچیدگی آنهاست. طراحی مدارهای دیجیتال سفارشی برای FPGA ها نیازمند تخصص بالایی در زمینه الکترونیک دیجیتال و برنامه نویسی است. با این حال، تعدادی ابزار و منابع برای کمک به طراحان در ایجاد و برنامه‌ریزی FPGA وجود دارد، از جمله کیت‌های توسعه نرم‌افزار، ابزارهای شبیه‌سازی و جوامع آنلاین.
اگر پیشینه بیشتری می‌خواهید، ما توضیح داده‌ایم که FPGA چیست و برای چه مواردی استفاده می‌شود.
درک نیاز به FPGA در فناوری پزشکی
نیاز به فناوری‌های پزشکی پیشرفته‌تر هرگز بیشتر نبوده است و FPGAها به عنوان بازیگران کلیدی در این زمینه ظاهر می‌شوند. از تصویربرداری دقیق‌تر پزشکی گرفته تا نظارت بر علائم حیاتی بلادرنگ، از قدرت FPGA برای توسعه سیستم‌های پزشکی پیشرفته استفاده می‌شود.
در عین حال، شیوع فزاینده بیماری‌های مزمن و پیری جمعیت، فشار بیشتری را بر صنعت مراقبت‌های بهداشتی برای ایجاد گزینه‌های درمانی مؤثرتر و کارآمدتر وارد کرده است.
پیشرفت های اخیر در زمینه پزشکی اهمیت سیستم های مبتنی بر FPGA را برجسته کرده است. برای مثال، فناوری‌های تصویربرداری پزشکی به طور فزاینده‌ای پیچیده‌تر می‌شوند و به قدرت پردازش بیشتر و بیشتری برای تولید نتایج دقیق نیاز دارند.
اگر قبلاً آشنا هستید، FPGA ها، مانند خانواده Virtex FPGA و Spartan FPGA، برای طیف گسترده ای از کاربردهای پزشکی، از جمله سیستم های تشخیصی، نظارتی و درمانی ایده آل هستند.
بحث‌های داغ زیادی در جوامع سازنده و حتی در Reddit در رابطه با پیشرفت چشمگیر در زمینه فناوری FPGA وجود داشته است. علاقه مندان به DIY به طور فزاینده ای پتانسیل گسترده این سیستم های بسیار قابل تنظیم را تشخیص می دهند و در حال بررسی امکانات زیادی هستند که ارائه می دهند.
مزایای استفاده از FPGA در کاربردهای پزشکی
FPGA ها توانایی پردازش حجم زیادی از داده ها را در زمان واقعی با تاخیر کم و دقت بالا دارند. به عنوان مثال، FPGA در دستگاه های تصویربرداری تشدید مغناطیسی (MRI) برای پردازش سیگنال های سیم پیچ های اسکنر و در اسکنرهای توموگرافی کامپیوتری (CT) برای انجام بازسازی تصویر در زمان واقعی استفاده می شود.
یکی دیگر از مزایای FPGA ها، توانایی آنها در ادغام چندین عملکرد در یک دستگاه واحد است. این در کاربردهای پزشکی که در آن فضا و مصرف برق فاکتورهای حیاتی هستند، بسیار مهم است. به عنوان مثال، FPGA ها را می توان برای ادغام چندین حسگر، واحدهای پردازش سیگنال، و رابط های ارتباطی در یک دستگاه واحد استفاده کرد که اندازه کلی و مصرف انرژی دستگاه های پزشکی را کاهش می دهد.
FPGA ها همچنین درجه بالایی از انعطاف پذیری را ارائه می دهند و توسعه دهندگان را قادر می سازند تا عملکرد دستگاه های پزشکی را حتی پس از استقرار آنها اصلاح و بهینه کنند. این برای دستگاه‌های پزشکی که باید با ویژگی‌های جدید به‌روزرسانی شوند یا مطابق با نیازهای خاص بیمار اصلاح شوند، مهم است. علاوه بر این، FPGA ها را می توان از راه دور دوباره برنامه ریزی کرد و به توسعه دهندگان این امکان را می دهد تا بدون نیاز به دسترسی فیزیکی به دستگاه، باگ ها را برطرف کنند یا ویژگی های جدیدی اضافه کنند.
ممکن است به نظر برسد که علم موشکی با FPGA شروع شده است، اما صدها پروژه وجود دارد که می توانید حتی امروز شروع کنید. به علاوه، Xilinx یک نرم افزار بسیار همه کاره به نام Vivado و چندین کیت مبتدی دارد که با مستندات مناسب همراه است.
در اینجا پروژه ای است که می توانید امتحان کنید:
انقلابی در صنعت پزشکی
FPGA ها فناوری قدرتمند و انعطاف پذیری را برای کاربردهای پزشکی ارائه می دهند که آنها را به گزینه ای محبوب برای توسعه دستگاه های نوآورانه در صنعت مراقبت های بهداشتی تبدیل می کند. پتانسیل دستگاه های پزشکی نوآورانه و پیچیده با استفاده از FPGA بی پایان است و فرصت های هیجان انگیزی را برای آینده مراقبت های بهداشتی ارائه می دهد.