[English version] Голографические радиосистемы объемного контроля (ГСОК) Известно, что при движении любых отражающих радиоволну поверхностей, рядом с ними меняется интерференционная картина отраженных радиоволн. Допустим, у нас на столе стоят два СВЧ-генератора, один из которых излучает в эфир несущую с частотой 1000 МГц, а другой - 1050 МГц. Установим в 3 метрах, на соседнем столе, приемник, принимающий два этих частотных канала одновременно. Теперь возьмем в руку дюралюминиевую пластину и будем перемещать ее влево и вправо, наблюдая за изменением значений на индикаторах уровня сигнала приемника. Амплитуды на разных радиоканалах будут меняться по-разному для разных частот. Почему так происходит? Это происходит из-за эффекта интерференции различной для разных частот. Частотам 1000 МГц и 1050 МГц соответствует разная длина радиоволны, а поэтому максимумы и минимумы амплитуды будут пространственно располагаться в разных точках интерференционной картины. Это свойство используется в большинстве радиолокационных систем (РЛС) гражданского и военного назначения для определения точного метоположения цели на карте. Причем, чем больше радиочастотных каналов используется, тем точнее решается вычислительная задача по определению местоположения цели. Теперь рассмотрим систему, основой которой является аддитивная радиоприемная матрица (АРМ), работающая в режиме видеосъемки в СВЧ-диапазоне. Снимая на разных радиочастотах движущийся объект, способный отражать радиоволну, то есть - металлический или имеющий металлическую поверхность, можно получить не только его изображение, но и объемную модель, а также траекторию движения в пространстве. В качестве фокусирующей изображение системы может использоваться параболическое зеркало для спутникового телевидения. Субнанометровые радиосиcтемы Конечно, это не совсем нанодиапазон радиоволн, то есть граничащий с оптическим диапазоном колебаний, а скорее - субмикрометровый, с пределом в 50 мкм. Прием сигналов в этом диапазоне становится возможным при использовании аддитивных матриц, а в качестве антенн используются пачки проявленных рентгеновских пленок. Структура кристаллов серебра в твердом желатиновом слое на них такова, что формирует контуры, полуволновые диполи и четвертьволновые вибраторы из цепочек кристаллов, плотность которых в желатиновом слое фотопленки, при сохранении ими электрической проводимости и способности отражать СВЧ-радиоволну, находится в районе 10Е9 на 10 кв. см, что является вполне достаточным для приема и усиления сигналов в СВЧ-диапазоне с длинами волн 50-100 мкм, вплотную граничащем с инфракрасным диапазоном (начинается от 1 мкм и далее с укорочением). Для эффективного приема радиосигналов необходимо использовать пачку листов рентгеновской фотопленки, с толщиной собранного из подобных фотопленок "пакета", не менее 10 см, который нужно положить между двумя очищенными от окислов дюралевыми пластинами, на одну из которых нужно поместить аддитивную матрицу. В качестве антенн для подобных систем также могут использоваться контейнеры из диэлектрика (пластика, стекла, керамики), наполненные металлическим порошком (стружкой), пустоты между частицами которого также формируют контуры с длинами, статистически распределенными как правило, по "Гауссовскому" распределению. Аналогичными свойствами обладают микродисперсные частицы металла, которые добавляются повсеместно в современные виды типографских красок, такие как окись титана с частично химически восстановленными мелкодисперсными кристаллами титана, алюминиевый микродисперсный порошок. Кроме этого, сама типографская краска часто производится на основе порошков окисей металлов и самих металлов (сурика, свинца, сурьмы). Мелкодисперсные металлические порошки, добавляемые производителями в современные отечественные и импортные типографские краски значительно улучшают отлипание листов бумаги при печати с офсетных матриц, их добавление в краску улучшает распределение плотности прокрашивания при печати на полиграфическом оборудовании, устраняет неоднородности и потеки краски на краях матриц, делает типографскую краску более пластичной. Часто металлические порошки добавляются непосредственно в лак для полиграфической печати с целью создания эффекта металлического блеска на бумаге. Практически все флуоресцентные краски для типографской печати (яркие, почти светящиеся цвета: салатовый, оранжевый, желтый, красный, фиолетовый, голубой) содержат мелкодисперсный, практически напоминающий пыль, металлический порошок, за счет которого удается связать плохоразмешиваемые флуоресцентные органические красители и без которого печать такими красками практически невозможна. Радиошумы от гармоник работающих радиостанций сильнее слышны в субмикрометровом участке шкалы, когда АРМ лежит включенная рядом с пачками новых тиражей глянцевых журналов, на бумаге которых нанесено достаточно много офсетной краски с микродисперсными порошками металлов, что позволяет производить гидирование других, хорошо отражающих СВЧ-радиоволну объектов (людей, автомашин) по возникающим интерференционным "теням" с динамически меняющейся по времени амплитудой. Такие изменения амплитуды можно прокоррелировать, то есть обнаружить взаимосвязь с воздействующими факторами активизации при проверке, например, сигнатур стимуляции ЦНС человека.		Аддитивные радиоприемные системы (АРС) Что это такое? Представьте себе радиоприемник, у которого 10000 антенн? Представили? Так вот, такой приемник способен принимать настолько слабые радиосигналы, что ни один, самый лучший профессиональный приемник с ним не сравнится. Почему так происходит? Дело в том, что способность принимать слабые радиосигналы определяется уровнем собственных шумов входных цепей приемной схемы. Если уровень радиосигнала, который нужно услышать, меньше уровня собственных шумов во входных цепях приемника, то усиливать его смысла нет, так как будет усиливаться только собственный шум. Иначе происходит в аддитивных, то есть, "суммирующих" приемных системах. На входе таких радиоприемников стоит не один точечный диод или СВЧ-транзистор, а 10000 таких диодов или транзисторов, но размещены они на одной подложке, запаянной в микросхему, напоминающую компьютерный микропроцессор AMD или Intel, которые ставятся в персональные компьютеры. Что происходит? Если суммировать все собственные шумы отдельных детекторов, то результирующим будет уровень, равный значению интегральной функции распределения для характеристического шума. Если это "гауссов" шум, то для "гауссова" распределения, а если "нормальный", то для "нормального" распределения. Полезный же радиосигнал, который мы хотим принять, будет давать чистую сумму. Таким образом, соотношение вклада от интеграла шумов 10000 диодов к интегралу полезного, то есть, принимаемого радиосигнала, у АРМ будет лучше, чем у простого радиоприемника. Резюмируем: собственный шум входного каскада радиоприемника, построенного на основе суммирующей системы ниже, чем у простого радиоприемника, благодаря чему и достигается более высокая чувствительность к слабым радиосигналам. При использовании активного охлаждения матрицы приемных диодов хладагентами: жидким азотом, фреоном или аммиаком, достигается дополнительное снижение уровня шумов за счет понижения "больцмановской" тепловой энергии свободных электронов в полупроводнике и металле, равных значению kT. Другим применением подобных аддитивных матриц является видеосъемка объектов в верхних диапазонах СВЧ. Каждый диод такой матрицы выполняет точно такую же роль, как светочувствительный пиксел в матрице цифрового фотоаппарата. В этом случае, компьютер постоянно записывает на жесткий диск кадры изображения и затем интегрирует их. Шумы в разных кадрах будут разными по амплитуде и усреднятся примерно до половины от среднего значения суммы амплитуд, а полезный сигнал не меняется от кадра к кадру и будет равен усредненной сумме амплитуд.
Биометрические системы контроля и интерактивного взаимодействия с центральной нервной системой человека (ЦНС) методом электрического стимулирования в отдельных точках с целью получения заданного реакционного ответа ЦНС Преамбула вопроса В данной работе рассматривается возможность интерактивного взаимодействия с центральной нервной системой человека (ЦНС) методом электрического стимулирования в отдельных точках с целью получения заданного реакционного ответа ЦНС. Подобная описанной методика уже долгое время используется в кохлеарной технологии, которая много лет используется для возвращения людям потерянного слуха методом вшивания под кожу, рядом с ушной раковиной, провода с магнитной катушкой диаметром около 10-15 миллиметров и тонким эластичным проводником с микроэлектродами, которая вводится в улитку среднего уха человека и таким образом может раздражать нервные окончания точно так же, как это происходит у здоровых людей. Разница только в том, что у здорового человека нервные окончания чувствуют трение стремечка барабанной перепонки при воздействии звука, а при хирургической имплантации эластичного электрода, эти же нервные окончания раздражаются слабыми электрическими импульсами, поступающими с микрофонного усилителя наружного слухового аппарата с помощью индуктивной связи. Может показаться, что вполне довольно подключить к нервам провода и пустить по ним речь от слухового аппарата, отрезав ножницами наушник, хотя это далеко не так: нервная система воспринимает электрические импульсы только в определенной форме и сначала нужно преобразовать звуковую запись в стандарт, общепринятый во всем мире для кохлеарных аппаратов, так как этот стандарт получен в результате длительных научных исследований и научных разработок. Этот стандарт называется "тангенциальным кодированием звука" и доступен для использования на компьютерах. Как работает кохлеар? С виду это такой же слуховой аппарат, но у него нет наушника. Вместо него - магнитная катушка, которая прижимается к голове пацианта дужкой как у простых очков и возбуждает импульсным магнитным полем в чуть меньшей по размеру, но вшитой под кожу катушке слабые электрические импульсы, которые идут на введенный в улитку уха эластичный электрод. Таким образом, окружающие звуки усиленные микрофоном и усилителем передаются на наружную катушку, а "вшитая" катушка переводит сигнал в улитку уха к нервным окончаниям, которыми она выстлана по внутренней поверхности и которые у здоровых людей принимают сигналы от трения стремечка барабанной перепонки. Таким образом, мы можем задавать нужные по форме электрические сигналы, которые создадут нам необходимый эффект в виде ответной реакции центральной нервной системы человека. С точки зрения медицины это не является противоречием, так как ЦНС построена из нервных клеток, "нейронов", которые осуществляют взаимосвязь друг с другом исключительно с помощью слабых электрических импульсов сложного вида. Отметим, что органы человеческого тела напрямую связаны с центральной нервной системой и поэтому есть возможность стимулировать или подавлять их функции таким же образом, как это происходит при вегето-сосудистых дистониях и иных функциональных нарушениях, связанных с нарушениями в ЦНС. Для создания необходимого по форме электрического сигнала, необходимо и обязательно применение метода "черного ящика". Так как мы не знаем особенностей как ЦНС, так и органов определенного человека, мы должны задавать ряд различных по форме электрических сигналов, одновременно записывая реакцию ЦНС электроэнцефалографом и наблюдая за реакцией внутренних органов, отмечая характерные функциональные изменения клинической картины. Например, человек сообщает, что на ретинальном поле при закрытых глазах, во время стимуляции, наблюдает яркие цветовые пятна, либо слышит частично искаженный звук мелодии в ушах или возникающую боль в какой-либо части тела при недлительном включении сигнатуры. Таким образом, становится возможным "подобрать ключи" к центральной нервной системе человека и затем, создав компьютерную модель, формировать сигналы для раздражения ЦНС, дающие в результате, ожидаемый эффект от их применения на человеке. Электрические сигналы в центральной нервной системе распространяются подобно кругам на воде, от точки соприкосновения микроэлектрода во все стороны, по всей ЦНС. Так как центральная нервная система человека состоит из групп-скоплений дендритообразных ответвлений нервных волокон, то эти группы дают ответную реакцию на электрическую стимуляцию с определенной, свойственной только им, частотой. Эта частота называется "ядром" ("core"). То есть, если раздражать ЦНС с частотой большей или меньшей, чем частота "ядра", то ответ будет незначительным. В свою очередь, раздражение с частотой "ядра" или довольно близкой к ней, приводит к началу распространения по центральной нервной системе "волны", подобной кругам на воде. В этом случае, сигнал проходит по ЦНС без уменьшения амплитуда, но в границах группы-скопления дендритообразных ответвлений нервных волокон. Понимая, что центральная нервная система человека чрезвычайно сложна для формализации в виде упрощенной модели и следует применять метод "черного ящика". Таким образом, можно сформировать сигнал и такой формы, что человек будет слышать звук так же, как от кохлеара, хотя кохлеар будет, в этом случае, вшит, к примеру, в лодыжку ноги. Почему это так? Дело в том, что мозг человека является рецептивной распознающей системой и любой сигнал в ЦНС, путешествующий по ней в любом из направлений, в случае, если он не успевает погаснуть до того момента, когда его электрическое "эхо" достигнет головного мозга, будет распознаваться человеком как обычный звук, который он привык слышать. Точно также мы можем стимулировать или подавлять работу любого из внутренних органов человеческого тела. Известно, что ЦНС способна самостоятельно как угнетать, так и стимулировать активность внутренних органов человека, следовательно, можно попытаться "обмануть" ее, предложив искусственно созданный электрический сигнал, который будет вводиться электродом через кожные покровы, в область, богатую нервными окочаниями. В этом случае открываются большие перспективы для лечения ряда болезней и функциональных нарушений. Для проведения исследований вовсе не обязательно иметь дорогое медицинское оборудование. Уровень передаваемых электрических импульсов в ЦНС здорового человека не превышает 10 нВ (1Е-9В), что позволяет пользоваться стандартным комплектом для вшивания кохлеара, а на микрофонный вход слухового аппарата подавать "сигнатурный" сигнал с выхода звуковой карты ноутбука. Результат воздействия раздражающего сигнала можно регистрировать электроэнцефалографом. Особенностью такой электростимуляции ЦНС является ее избирательность к форме сигнала, которая изменяется от одного человека к другому. Форма сигнала, полученная для заданного эффекта у одного человека, скорее всего, не подойдет для другого, так как не совпадают основные параметры: рост, масса тела, длина конечностей, гистологические и биохимические различия. Если одновременно работа идет с несколькими кохлеарами в одной лаборатории, то радиопередатчики лучше всего разместить на равном удалении друг от друга, а сигнал разделить мультиплексором для того, чтобы не создавать помех. При этом, передатчики включаются поочередно или в случайной последовательности, а на кохлеарах их сигналы станут сливаться в неприрывный сигнал, так как они работают на одной частоте, с разделением по времени, но из разных мест. Оптимальной является использование частот в диапазоне 5-12 кГц, с амплитудной модуляцией, с заданной формой сигнала. В этом случае, исключается попадание радиопомех в кохлеар, так как этот диапазон радиоволн практически свободен от помех, создаваемых другими радиопередатчиками, хотя и требует большей мощности от радиопередатчика, чем обычно. Работа выполнена с учетом консультаций со специалистами центра МОНИКИ		Собственные частоты центральной нервной системы находятся в районе "альфа", "бета" и "гамма" ритмов электрической активности коры головного мозга и, как правило, не превышают 40 Гц. К более высоким частотам ЦНС человека не чувствительна по причине высокой инерционности реакции нейронов, напрямую связанной с временем выброса медиаторного вещества, ацетилхолина в постсинаптическую щель при передаче нервного импульса через аксоны. Пробные сигнатурные сигналы не должны быть слишком продолжительными, чтобы в случае случайно возникшего совпадения с угнетающими формами сигналов, не привести к нежелательным результатам. Для более точного выяснения реакции центральной нервной системы может быть использована планарная микросборка, состоящая из усилителя-компаратора с отрицательной обратной связью (ООС) и с коэффициентом усиления 100000-1000000, а также входом с импендансом не меньше 1 МОм для усиления слабых электрических импульсов, присутствующих на нейронах и передаче их на модулятор или регистрирующий прибор (ноутбук). Такая схема позволит более эффективно следить за изменениями электрической активности в ЦНС. Существующие результаты экспериментов показывают, что потенциал, снимаемый в любой точке тела человека с группы нейронов, синхронно меняется в зависимости от изменения положения частей тела, от его напряжения или расслабления, а также от множества других параметров и факторов эндогенного и экзогенного характеров. Многие японские фирмы начали выпуск мобильных телефонов, которые управляются волевым усилием владельца, которое вызывает изменение электрической активности ЦНС, а то в свою очередь, распознается после измерения электрической активности на коже руки человека с помощью контактных площадок напоминающих монеты и размещенных на обратной стороне ремешка мобильного телефона, который закрепляется на запястье. В этом случае мы имеем дело с так называемой "обратной задачей": мозг и ЦНС управляют внешним электронным устройством. По части использования подобных устройств и электронных схем преуспел американский ученый, профессор одного из американских университетов, Кевин Уорвик, который пошел в своих научных исследованиях еще дальше и хирургическим путем вживил себе в руку мультиконтактный электрод, а кабель электронного управления схемами вывел наружу, подключив его к портативному компьютеру. Для контроля результата воздействия испытательного сигнатурного сигнала может использоваться так называемая "система Термена", при использовании которой рядом с человеком должны стоять два ВЧ-генератора, на одном из которых частота синхронно меняется одновременно с движениями человека за счет перестройки LC-контура благодаря емкостной связи между человеком и антенной, которая должна быть расположена в 1-2 метрах от него. Если испытательная сигнатура вызвала четкую реакцию на моторике движений человека, то это изменение можно зарегистрировать на ноутбуке тогда, когда выход BFO-смесителя системы Термена подключен к регистрирующему входу компьютера. Тот же эффект можно получить при использовании аддитивной матрицы, наблюдая интерференционные "тени" и по движениею их краев на полученных изображениях получать "характеристическую" кривую траектории для движущихся частей тела человека при воздействии испытательных сигнатур. Магнитострикционные АРС-магнитометры Аддитивные радиоприемные системы (АРС) позволяют создавать очень чувствительные магнитометрические системы. Так как ферромагнитные стержни обладают свойством так называемой "магнитострикции", при которой ферромагнетики, помещенные в магнитное поле несколько меняют свои размеры. Учитывая наличие в некоторых ферромагнитных сплавах микродисперсных монокристаллов никеля, способных давать определенную ответную реакцию на падающую на ферромагнетик СВЧ-волну, которая проявляется в виде резонансного усиления амплитуды СВЧ-сигнала, появляется возможность измерять смещение колоколообразной характеристики принимаемой СВЧ-полосы в зависимости от плотности магнитного потока в точке размещения ферромагнетика благодаря магнитострикционному сжатию-расширению доменной структуры одновременно с которыми меняются размеры дипольных кластеров микродисперсного металлического никеля, что меняет их статистически усредненные частоты ответов. Ферромагнетик закрепляется на аддитивной приемной матрице и там же размещается микромощный СВЧ-генератор, который создает необходимый для контроля ферромагнетика СВЧ-сигнал. Таким образом, мы получили ферромагнитный магнитострикционный СВЧ-анализатор, работающий в режиме чувствительного магнитометра. Подобную систему можно использовать для независимого контроля кохлеарного сигнала при подборе испытательных сигнатур, так как подобная система позволяет хорошо принимать сигналы в диапазоне 5-12 кГц за счет вышеупомянутого физического эффекта магнитострикции.