Системы автоматизации научных экспериментов

Система проведения физиологических экспериментов (институт им. Сеченова)

В ходе эксперимента животное выполняет сложную последовательность манипуляций с имеющейся перед ним панелью. Система регистрирует мозговую активность и действия животного, контролируя ход эксперимента. Первая версия системы разработана для работы с обезьянами, вторая адаптирована под крыс. Работа проходит в три этапа.

На первом этапе работники лаборатории обучают животное, для этого экспериментатору необходим полный контроль всех элементов системы.

На следующем этапе происходит сам эксперимент. В этом случае действия установки должны быть точно синхронизованы, поэтому манипуляции над элементами установки производятся автоматически. Все регистрируемые данные пишутся в файл для последующего анализа.

Третий этап — анализ данных. На предобработке сигнала производится фильтрация спайков по маске, задаваемой пользователем. На выходе экспериментатор получает файл, в котором с высокой вероятностью содержатся данные только от одного нейрона. Эти «чистые» данные позволяют проводить исследования процессов, протекающих в мозгу при обучении и принятии решений.

Оборудование: cFP контроллер и PCI-плата (National Instruments).

Расчёт результатов напыления вещества через маску

Программа рассчитывает результат напыления вещества через S-образную маску. Параметры маски и излучателя задаются на первом шаге. Так же задаётся требуемая точность.

Далее программа рассчитывает результат напыления и выводит его в виде трёхмерного графика, где высота дополнительно обозначена цветом для облегчения восприятия результатов.

Автоматизация оптического эксперимента (University of Freiburg, Германия)

Система контролирует ход сложного оптического эксперимента. Продолжительность одного эксперимента от нескольких дней до нескольких месяцев. Управляемые элементы установки: поворотный стол с установленным на нём фотодетектором, несколько механических двхпозиционных затворов (открыто/закрыто) и один 4-позиционный затвор, фотодетектор с электронным затвором, нагреватель тестируемого образца.

При подготовке к эксперименту система в полуавтоматическом режиме осуществляет поиск положения двух лазерных лучей, после чего фотодетектор размещается в один из лучей.

В ходе эксперимента необходимо поддерживать температуру образца в диапазоне ±0,5 градуса от заданного значения. ПИД-регулятор программы управляет внешним нагревателем.

В ходе самого эксперимента необходимо считывать показания фотодетектора через заданные, постепенно возрастающие промежутки времени. В начале эксперимента пауза между замерами может составлять несколько десятков миллисекунд, в конце эксперимента доходя до нескольких дней и даже недель, при этом требуется соблюдать миллисекундную точность временных интервалов. Всё это время установка должна непрерывно работать, поддерживая стабильную температуру образца и регистрируя получаемые с фотодетектора данные.

Оборудование системы: корзина cDAQ (National Instruments) с аналоговыми и дискретными модулями ввода-вывода, электронный фотодетектор, поворотный модуль OWIS с 4х-позиционным затвором, поворотный стол ThorLabs для перемещения фотодетектора.

Машина структурно-статистического анализа IT-продуктов

Программа предназначена для «препарирования» текстов  с целью их статистического и структурного анализа.

В программе реализовано несколько сотен команд. Особенность проекта заключается в том, что часть команд пользователь конструирует на ходу, ещё ряд команд программа конструирует самостоятельно исходя из результатов своей работы. Тем самым машина получает способность самообучаться.

В процессе работы программа постепенно «научается» узнавать части слова, части речи, подбирать синонимы к словам.

Проект на стыке лингвистики, статистики, криптографии и машинных переводов.