مروری بر نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران
با هدف گسترش مرزهای دانش فنی و تبادل نظر علمی-کاربردی در زمینه های مختلف مهندسی پزشکی ، در راستای تقویت ارتباط بین محققان ، دانشجویان و صنعتگران کشور و به همت انجمن مهندسی پزشکی ایران ، نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران در تاریخ 20 تا 21 آذر ماه در دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیر‌کبیر (پلی تکنیک) ، با حضور متخصصان داخلی و خارجی برگزار شد تا با برگزاری سخنرانی های کلیدی ، نشست های علمی و تخصصی ، علاقمندان را با آخرین دستاوردهای دانش فنی در زمینه های مختلف زیر آشنا سازد.
محور های کنفرانس از زبان دبیر کنفرانس
بـایـومـدیکال و پردازش سیگنال های حیاتی ، تصـویـربـرداری و پـردازش تصـاویـر پـزشکی ، ابزار دقیق پزشکی و رایا جامه ها: مبدل ها ، حس گرها و فـنـاوری مـیکـرو ، نـانـو و تنپـوش الکتـرونیکی ، بیـو انفورماتیک ، حسابگری زیستی ، بیولوژی سیستمی و روش هــای مـدل سـازی و شـبـیـه سازی زیـسـت پزشکی ، مهندسی بیومکانیک و رباتیک ، مهندسی سیستم‌های قلبی و تنفسی ، سیستم های اطلاعاتی و ارتـبـاطـی مـراقـبـت سـلامـت و پـزشکی از راه دور ، مـهـنـدسـی بـیـومــواد ، بـافـت ، سـلـولـی و مـولـکـولی ، مـهـنـدسی عصبی و توانبخشی ، آموزش ، صـنـعـت ، جامعه و تجاری سازی فناوری پزشکی ، مهندسی بالینی ، سیستم ها و تجهیزات و فناوری‌هـای تـشـخیـصـی-درمـانـی ســلامـت مـحــورهــای کنفرانس نوزدهم بود.
نـکـتـه قـابـل تـوجـه در کـنـفـرانـس امـسال ، حضور مـیـهـمـانـان خـارجـی و بـرجـسـتـه مـهـندسی پزشکی ، پـروفـسـور جـان وبـسـتـر ، پـروفـسـور رضـا شادمهر و پروفسور هربرت ویگت بود.
دکتر ناصر فتورایی دبیر این کنفرانس گفت: «دکتر وویت ، رییس فدراسیون بین‌المللی مهندسی زیست پـزشـکـی (IFBME) بـه صـورت حضوری و یا ویدئو کنفرانس در نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایـران شرکت کرد. همچنین دکتر جان جی وبستر ، صاحب نظر در حوزه‌ی بیواینسترومنت از آمریکا در این کنفرانس سخنرانی کرد.»
فـتـورایـی درباره‌ی تعداد مقالات رسیده اظهار داشت: «از میان حدود 300 مقاله‌ی ارسال شده به دبیرخانه کنفرانس ، 160 مقاله به دور دوم داوری راه پیـدا کـرد که از این میان 26 مقاله به صورت قطعی پذیرفته شد و 60 مقاله به شرط اصلاحات اندک و 42 مقاله به شرط اصلاحات اساسی‌تر در متن پذیرفته شدند.» وی با اشاره به اینکه مقالات پذیرفته شده به صورت سخنرانی و پوستر علمی در کنفرانس ارائه شـد ، اظهـار داشت: «نوزدهمین کنفرانس مهندسی پـزشکی ایران کارگاه‌هایی را نیز در حاشیه برگزار کرد که یک روز زودتر از کنفرانس دو روزه اصلی یعنی 19 آذر ماه آغاز شد.»
بــه گـفـتــه دبـیـر نـوزدهـمـیــن کـنفـرانـس مهنـدسـی پزشکی ایران ، داوری مقالات فرستاده شده به این کـنـفـرانـس را اعـضـای هـیـأت عـلـمـی دانـشـگـاه‌هـای تهـران ، شـاهـد ، صنعتی شریف ، خواجه نصیرالدین طوسی ، صنعتی اصفهان ، سهند تبریز ، مشهد ، شیراز ، امـیــرکـبـیــر و آزاد اسـلامـــی و هـمـچـنـیــن اعـضــای پژوهشگاه‌های پلیمر ، رویان و مواد و انرژی به عهده داشته‌اند.
در نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ، علاوه بر ارائه ی مقالات برگزیده ، کارگاه های آموزشی از جـمـلـه: آشنـایـی بـا کاربـری صـحـیـح و عـیب‌یابی و تـعـمـیـرات تـجـهـیـزات دنـدانـپــزشـکـی ، آشـنـایـی بـا کالـیـبـراسـیـون تجهیزات پزشکی ، کارگاه آشنایی با دستگاه های قلبی ریوی و طریقه سرویس و تعمیر آنها ، کارگاه تخصصی ونتیلاتور ، کارگاه تخصصی ماشین بیهوشی ، ناظرین فنی ، کارگاه استانداردهای بین المللی تجهیزات پزشکی و غیره برگزار شد.
حضور مدیر کل تجهیزات پزشکی در کنفرانس
مــدیـر کـل تجهیـزات پـزشکـی وزارت بهـداشـت درمـــان و آمــوزش پــزشـکــی در حــاشـیــه بــرگــزاری نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران که در دانشکده مهندسی پزشکی دانشگاه صنعتی امیر کبیر (پلی تکنیک تهران) برگزار شد ، بـا اشـاره بـه اهـمـیـت این کنفرانس گفت: «کنفرانس مهندسی پزشکی کنفرانس مهمی است که در کنار مباحث علمی ، کاربردی کردن مطالب عنوان شده در ایـن کـنـفـرانـس بـه ارتـبـاط هـر چـه بـیـشـتـر صـنـعـت و دانشگاه کمک شایانی خواهد کرد.» وی اضافه کرد: «بسیاری از دانشجویانی که در دانشگاه های صنعتی ما تحصیل می کنند ، نیاز دارند که اطلاعاتشان در خصـوص بـازار کسب و سرمایه و بیمارستان ها و تجهیـزات پـزشکـی بیشتـر شـود. از دیـدگـاه من لازم است که در سیلابس درس های دانشگاهی تغییراتی ایجاد شود و این سیلابس ها هرچه بیشتر کاربردی تر شـود. صـرف اینکـه ما یک سری درس های علمی داشتـه بـاشیـم و با این پیشینه دانشجویان را به بازار بفـرستیـم ، نمـی تـوانـد مثمـر ثمـر واقع شود ؛ چرا که همین دانشجویان پس از فارغ التحصیلی زمانی که وارد بازار کار می شوند و با مشکلات صنعت و مراکز درمانی مواجه می شوند ، به همین مباحث کاربردی احساس نیاز پیدا می کنند.»
مـهـنـدس شـاهـمـرادی در بـخـش دیگـری از ایـن گفتگو ، با اشاره به طرح استخدام ناظران فنی از سوی اداره کـل تـجـهــیــزات پـزشکـی خــاطـر نـشـان سـاخت: «اسـتـقـبــال از طــرح نـاظـران فـنـی از طـرف دانشجویان دانشگاه های علوم پزشکی بسیار خوب بوده است و ما در حال ثبت نام از دانشجویان هستیم. بــه نـظـر مـن بسیـاری از سیـلابـس هـا در خصـوص اسـتـانـداردهـای بـیـن الـمـلـلـی مـدیـریت بیمارستانی ، نـحـوه نـگـهـداشت تـجـهـیـزات پـزشکـی و هـمچنین مسایل روزی که بیمارستان ها و مراکز درمانی کشور امروزه با آن مواجهند ، باید در سیلابس درسی ما قرار گـیـرد و روشن است که برگزاری این کنفرانس ها می‌تواند محل تعاملی برای چنین مباحثی و نقطه عـطـفـی بـرای حـرکت رو به جلو در راه سازندگی کشورمان باشد.»
سخنرانی دکتر هاشمی گلپایگانی
در نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران دکتـر گلپـایگانـی ، پـدر علـم مهنـدسی پـزشکی ایران سخنرانی علمی تحت عنوان نگرش سایبرنتیکی در مهندسی پزشکی را ارائه داد که با استقبال عمومی و زایدالوصفی مواجه شد. وی در ابتدای این سخنرانی گـفــت: «از دسـت انـدرکـاران بــرگـزاری کنفـرانـس خـصوصاً ریاست محترم انجمن مهندسی پزشکی ایران ، دکتر سید محمد فیروزآبادی که این فرصت را در اخـتـیـار بنده قرار دادند ، کمال تشکر و امتنان را دارم.» وی در ادامـه گـفـت: «در ایـن فـرصت محدود مایلم راجع به جایگاه واقعی مبانی علمی زمینه‌های مختلف برخورد مهندسی با سیستم های زیستی و پیچیده را اعم از مدلسازی ، پردازش ، کنترل ، شناخت و تعیین کرده و روشن کنم که مبانی علمی این رشته مـهـنـدسـی با سایر رشته ها متفاوت بوده و بنابراین نـمـی‌تـوانـد وامـدار آن چه که در روش های علمی مهندسی برق ، مکانیک و کامپیوتر به کار گرفته می شود ، باشد.»
وی ادامـه داد: «مـی خـواهـم پـاسـخ ایـن سـئوال را روشـن کـنـم که آیا صحیح است در کنفرانس های مـهـنـدسـی نـظـیـر کـنـفــرانـس مـهـنـدسی بـرق ذیـل گـرایــش‌هـای قــدرت، کـنـتـرل، الـکتـرونـیک و ... ، مهندسی پزشکی را نیز به عنوان گرایشی از مهندسی بـرق ضـمـیمه کنند؟ اگر مهندسی پزشکی به لحاظ مبانی علمی در خانواده گرایش هایی مانند برق و مکانیک و ... است ، آیا کنفرانسی مهندسی پزشکی صـحیـح اسـت کـه گـرایـش هـای مـثلا قـدرت ، الکترونیک و ... را در برنامه کنفرانسی خود ضمیمه و ملحوظ کند؟
سئوال دیگر این که آیا صحیح است مثلا گرایش بیوالکتریک رشته مهندسی پزشکی که اصول علمی آن تحت سیطره روش های سیستمی و سایبرنتیکی و مـبـتـنـی بـر کـل نـگـری اسـت ، در دانـشـکده برق و با حاکمیت اصول علمی تکنولوژیک و دترمینیسم و با نگرش جمع آثار و قوانین نیوتونی و انسان ساخته شده ، اجرا شود و دانشجو بپذیرد؟ در چنین جلسه‌ای که مربوط به کنفرانس مهندسی پزشکی و در داخل برنامه نشست سالانه انجمن مهندسی پزشکی است ، طرح چنین سئوالاتی به جا و ضروری است و البته بـایستـی تـلاش شـود که خصوصاً انجمن مهندسی پزشکی به پاسخ این سئوالات دست یافته و عملا در رفع این شبهات و نارسایی ها اهتمام ورزد.
پـاسـخ به این سئوال که اگر دانشکده های برق ، مکانیک و پروژه هایی با استفاده از اصول علمی برق و مکـانـیـک و کـامـپـیـوتـر و ... در کـاربـرد روی سـیـسـتـم‌هـای زیـستی (مثل راه رفتن انسان ، قلب و ماهیچه ، پردازش گفتار ، حرکت دست و اندام های بـدن ، دینامیک مغز و شناخت ، الگوریتم و سلولار اتـومـاتا ، بینایی ، شنوایی و ...) انجام می شود ، بدین معنی است که در این دانشکده ها آموزش و تحقیق مهندسی پزشکی در حال انجام بوده و دانشجویانی کـه روی ایـن پـروژه هـا پـایـان نامه می نویسند فارغ التحصیل مهندسی پزشکی اند؟ آیا نتیجه این پروژه ها کـه عـمـومـاً بـا ادعای الهام گرفتن از سیستم زنده و زیستی تعریف شده ، برای مسأله تشخیص و درمان در انسان به کار گرفته شده یا اکثر قریب به اتفاق آن ها برای ارتقای کارآیی و به اصطلاح هوشمند نمودن ماشین و روبات استفاده شده است؟ آیا کسانی در سـطـح دنـیـا روی تـحـقـیـقـات سـیـسـتـم هـای عـصـبی عضلانی طی چند دهه پروژه های وسیعی انجام داده و مثلا در مقوله تحقیقات حرکات دست ده ها سال است که در مراکز علمی- تحقیقاتی معروف دنیا کار کرده و در این زمینه مرجع شده اند ، درصد کوچکی از مـقالات زیاد و نتایج وسیع تحقیقات شان برای انسان و در مقوله تشخیص و درمان حرکت دست به کار گرفته شده است؟ یا اکثریت قریب به اتفاق این پــروژه هـا بـرای روبـات و ارتقـای کـارآیـی حرکـت بازوی روبـات و در خـدمـت مـاشیـن و تکنـولـوژی انسان ساخته ، بوده است؟
و سئـوال دیگـر ایـن کـه آیـا در مبـانـی علمـی مثلا پـردازش سیگـنال‌های حـیـاتـی (از قـبـیل الکـتـروانــسفـالـوگـرام ، الکتـروکـاردیـوگـرام و الکترومایوگرام ما ملزم هستیم تنها از روش ها و مبانی عـلـمــی مـهـنــدسـی بـرق در پـردازش سـیـگـنـال هـای راداری و با استفاده از اصول مثلا PCA ، ICA ، انرژی طیف توان ، وبولت و ... که همگی برای سیگنال های انسان ساخته ، خوب و مفید اما برای سیگنال های زیستی مخرب و ناصحیح است ، استفاده کنیم؟ یا مهندسی پزشکی برای پردازش مبانی علمی خاص خود از قبیل آشوب ، فراکتال ، لیاپونوف اکسپوننت ، کـورولیشـن دیمانسیون ، قطع پوانکاره و ریاضیات بازگشتی و توابع نگاشتی را آماده در اختیار دارد؟ که قادر است واقعیت سیگنال حیاتی را که ایستا و خطی نـبـوده ، بـلـکـه در فـضــای عـدم قـطـعـیـت و غـیرقـابـل پـیش‌بـیـنی بـه صـورت تـکاملـی و ایـمرجنت رفتار می‌نماید ، پردازش کند؟
در بحث مدلسازی سیستم های بیولوژیکی آیا ما تنها روش علمی مان آن است که با سیاست جمع آثار و جزئی نگری ، سیستم را به اجزاء آن تجزیه کرده و تـعـامـلات بـیـن اجـزاء را کـه اصـل دیـنـامـیک و مدل سیستم زیستی مبتنی بر آن است ، قطع و سپس در حـالی کـه بـرای هـر جـزء آن هـم عـمـومـاً مـبـتـنـی بـر ریاضیات نیوتونی (آن هم در قالب قوانین لیپ شیتز) و استفاده از Ode است ، تعیین تکلیف کرده و با جمع کردن و اتصال بلوک های اجزاء کل را که مدل سیستم است ، حاصل کنیم؟ آیا خواص هر جزء از سیستم زیستی (مثلا ماهیچه بای سپس) در داخل بدن با رفتار آن ، وقتی که آن را از بدن درآورده و آزمایش In vitro روی آن انجام می دهیم ، یکی است؟ آیا دفن کردن تعـاملات در سیستم زیستی ما را به مدلی حتی در حدود 5% به مدل واقعی همان ماهیچه که ذکر شد ، مـی‌رسـانـد؟ آیا مدل سینماتیک یا دینامیک ماهیچه منهـای تعـامـلات آن با سایر ماهیچه ها ، اصولا می‌تـواند گویای جزئی از رفتار واقعی و مدل ماهیچه باشد؟ اصولا خواصی همچون سینرژی در اندام ها و عضلات توسط خواص و رفتار هر کدام از اجزاء عضلات تعیین می شود؟ یا اینکه جریان اطلاعات و تعـاملات بین ماهیچه هاست که تعیین کننده مدل واقعـی و رفتـار حقیقی ماهیچه و در نتیجه حرکت است. آیا اصولا مدلسازی مبتنی بر تنها ماده و انرژی قادر است برای سیستم های زیستی مدلی قابل قبول ارائه دهد یا اینکه سیستم های زیستی بایستی مبتنی بر مدل سازی اطلاعاتی باشد و در درون مثلث ماده ، انرژی و اطلاعات مدلسازی مبتنی بر اطلاعات که در ذیل آن تعاملات سیستم زیستی در درون و یا بیرون آن لحاظ می شود ، انجام شود؟
ما در بررسی اصول علمی مهندسی پزشکی مدل سازی با نگرش سایبرنتیکی را داریم که کل نگر است و روش مدل سازی رفتاری را و نه روش جزء نگر را در پیش می گیرد. مدل سازی مبتنی بر روش قطع پوانکاره و ریاضیات پوانکاره یکی از راه هایی است که با نگاه کل نگر به سیستم زیستی و قبول وجود تعاملات در درون سیستم و یا بیرون آن بدون نیاز به دانستن اجزاء سیستم و خواص آن ها سیستم را واقع گرایانه مدل می نماییم و هیچ نیازی به روش های مدل سازی حاکم بر اصول علمی مهندسی برق و مکانیک نداریم و اصولا ناصحیح است اگر سیستم زیستی را مثلا بر مبنای روش المان محدود مدل کنیم.
امروزه مقالات زیادی یافت می شود که یکی از توابع نگاشت کوچک و ساده مبتنی بر قطع پوانکاره به نام تابع لجستیک توانسته به خوبی رشد تومور سرطان را مدل کرده ، یا سیگنال EEG و رفتار مغز را با موفقیت مدل کرده و یا در اپیدمیولوژی و موضوع تغییـر جمعیـت در حیـوانـات ، ویروس‌ها و ... مدل واقـعــی و مــوفـقــی ارائــه دهـد. در روش مـدلسـازی مهندسی پزشکی روش کل نگر مشتمل بر روابط و اندر کنش در درون و با محیط ، به صورت سیستم باز بـا خـاصـیـت هـدفـمند بودن و خود تنظیمی در نظر گرفته شده و زاویه دید مدلساز به جای اینکه معطوف به اجزاء سازنده پدید گردد ، متوجه روابط اجزاء کل آن سیستم می شود. در روش مدلسازی سیبرنتیکی مفـاهـیم کـلی و سـطـح بـالایـی همچون نـظم ، سازمانـدهی ، پیچیدگی ، سلسله مراتب ، ساختار و اطلاعات که در علم نیوتونی جایگاهی ندارند ، به کار گرفته می شوند تا مدل شناخت سیستم های پیچیده از نوع مختلف زیستی ، طبیعی و انسان ساخته را میسر سازد. این مفاهیم از نوع قیاسی و از جنس مناسبات و رابــط هـا بـوده و مـقــادیــر کـمـیـات مـطـلـق در آن هـا جایگاهی ندارد.
با استفاده از تفکر سیستمی و نگرش سایبرنتیکی مـسـایـل و مفـاهیـم جـدیـد و بـدیعـی همچـون نظـریـه سیستم های پویا و آشوب گونه ، نظریه فازی ، هندسه فـراکتـال و نـظریه خودکاره ها ، سازمان های کامـپـیوتـری و نـظریـه بازی ها و صف ، اتوماسیون سلولی ، تـحلـیل خودسازمان دهی ، مـعـادلات دیفـرانـسیل فـازی ، شبکـه های عـصبی مصنوعی ، سـیـستم های هوشمند مطرح شده است و یکی از بنیادی‌ترین وظیفه نگرش سایبرنتیکی توصیف آن از رفـتـار هـدفـمـنـد کـه یـکـی از مـشـخـصـه های اصلی زنـدگـی و تـفـکـر اسـت بـوده کـه در قـالـب مفاهیم و دستورالعمل های کنترل و اطلاعات است. این ها بخشی از اصول علمی است که با تفکر سیستمی و نگرش سایبرنتیکی می تواند مبنای روش های علمی مهندسی پزشکی لحاظ شده و به کار گرفته شوند که در ایـن صـورت جـایـگـاه مـهـنـدسی پزشکی با سایر رشـتـه‌هـای مـهـنـدسـی بـه لـحاظ اصول علمی کاملا متمایز بوده و پاسخ سئوالاتی که در ابتدای این گفتار مـطـرح شد ، روشن می‌شود. سـایبرنـتـیک بـه فرایندهایی علاقمند است که در آن ها یک اثر و رفتار به همه علت های خودش فیدبک (بازخورد) شود ، لذا کنترل چنین علت و معلول چرخشی مشکل بوده و به مسایل مفهومی عمیقی مانند پارادوکس منطقی خودمرجعی منجر می شود ، سایبرنتیک روشن کرده است کـه عـلـت دورانـی اگــر صـحـیـح مـدل شـود ، مـی‌تـواند بــه مـا در فهـم پـدیـده های بنیـادی ، نظیـر خودسازماندهی هدفمندی ، هویت و حیات که علم نیوتونی از آن گریخته کمک نماید.
جـهـت گـیـری اتـوماسـیـون در تـکـنولـوژی بـا جهت‌گیری استراتژی های کنترل در انسان متفاوت اسـت. در کنتـرل درجـه حرارت یک سالن به طور اتوماتیک ، علی رغم وجود اغتشاشات پیش بینی نشده با تعیین نقطه کار عمل اتوماسیون درجه حرارت به خوبـی انـجـام مـی شود کــه بـر مبـنای اسـتفـاده از بازخوردها ، پس خورد ها و یا احتمالاً بافرها و پیش بینـی کننـده ها است. اما اصول علمی کنترل درجه حرارت بدن انسان مطلقاً با آن چه در کنترل درجه حـرارت سالن ذکر شد ، مـتـفـاوت است. درجـه حرارت بدن انسان و نقطه کارش اولاً متغیر بوده و ثـابـت مـاندن درجه حرارت بدن انسان مثلا در 37 درجه سانتی گراد ، مترادف است با مرگ انسان ؛ بلکه این نقطه کار حرارتی در بستر جذبی عجیب همواره در محدوده‌ای مثلا بین 35 تا 38 درجه سانتی گراد در حالت تغییر و جابجایی است و هیچ گاه تکرار نشده یا ثابت نمی‌ماند ، ثانیاً برای کنترل درجه حرارت بدن سیستم به صورت خودسازمانده عمل کرده و کنترلر در واقع همان پلانت است که بایستی کنترل شود. در اینجا منبع حرارتی مستقل و بیرون از پلانت نداریم که با کم و زیاد کردن آن درجه حرارت را کنترل کنیم ، بلکه خود پلانت با روش ساختار متغیر در جایی که بدن و محیط اطراف آن گرم است و می خواهد از محدوده مجاز و بستر جذب بالاتر رود با کم شدن ایزولاسیون حرارتی پوست بدن و کم شدن دبی و سـرعـت جـریـان خـون و بـالاخره لرزیدن عضلات عمل کنترل به صورت خودسازمان ده صورت می‌گـیرد. این جـا است کـه می گوییم اصـول علمـی مهندسی پزشکی در امر کنترل کاملاً مستقل و مربوط به خود بوده و با آن چه که در کنترل برق ، مکانیک و ... صورت می گیرد ، متفاوت است.
سایبرنتیک قادر است توصیف یکسانی از کنترل سیستم هایی که به لحاظ فیزیکی بسیار با هم متفاوت هـسـتـنـد ، مـسـتـقـل از تک تک اجـزاء و عناصـر آن سیستم‌ها ارائه داده و ضمن آنکه ساختار و عملکرد اساسی آن سیستم ها را حفظ می نماید ، هر شکلی را در میـان آن هـا جستجـو کنـد. بنـابـرایـن در نگـرش سایبرنتیکی نه خود پدیده ها ، بلکه تفاوت بین وجود و فـقـدان پـدیـده و یـا چگونگی ارتباط آن پدیده با تفاوت‌های متناظر در سایر پدیده ها مورد توجه قرار گرفته و به جای مطلق گرایی و استفاده از تنها کمیت ، از اصل نسبیت و تغییر و به کار گیری کیفیت بهره برداری می شود.
سـیستم‌های مصـنوعی نـظیر تـرموستات و اتوپایلوت خودسازمانده نیستند و اهداف اولیه آن ها توسط طرحشان از آن ها تعبیه شده است. آن چه سیستم های مصنوعی را از سیستم های زیستی در امر کنترل متمایز می سازد ، موضوع پایداری در مقایسه با هدفمندی است. در سیستم مصنوعی و کنترل پایدار سیستم به طور اتوماتیک به حالت ایستای خود باز می‌گردد ، بدون آن که کار یا تلاش خاصی به صورت فـعـال صـورت گـیـرد ؛ در غـیـر ایـن صورت به تعادل نمی‌رسد. در اینجا خوب است به ذکر دو مثال کنترلی و مقایسه آن بین رفتار کنترلی یک انسان و ربات بسیار هوشمند و پیشرفته بپردازیم. فرض کنید کودکی در منزل یکی از بستگان برای اولین بار درب یخچال خانه را باز کرده تا کارتن شیر را از یخچال برداشته و آن را طوری کنترل کند که صحیح و سالم به لیوان نزدیک شده و مقداری شیر در لیوان بریزد. حال اگر روبات بـسیـار پـیـشرفته و هوشمند بخواهد همین عمل کنترل را انجام دهد ، آیا می شود بدون آن که به او گفت در کارتن شیر چه مقدار شیر وجود دارد. این کار که ریختن شیر در لیوان است ، به طور صحیح و سـالـم انـجـام شـود؟! اگـر هـمـیـن کـودک بـخـواهد از خـیـابانی به سلامت عبور کند ، آیا عرض خیابان را اندازه می گیرد یا سرعت اتومبیل را که به سمت اش می آید ، به طور کمی تعیین می کند تا بتواند عمل کـنترل عبور را به درستی انجام دهد؟! یا بدون این کمیات همواره مسأله کنترل خود را با موفقیت حل می کند؟ اگر به روبات فوق این کمیات را ندهید ، آیا می تواند به سلامت از خیابان عبور کند؟ این تفاوت را در تمام زمینه های کنترل در سیستم های انسانی سـاخـتـه و سیـستـم هـای زیـستـی بـایـستی مـوضوع ملاحظه و با اصول مربوطه به مهندسی زیستی کنترل را انجام داد؟
چرا سـیـستم‌های انـسانی ساخـته تـکنولوژیک هـرگز دارای کـنترل خـودکفا نـبوده و بـه لـحاظ هوشمندی و انعطاف پذیری در مرتبه پایین تری از سیستم های پیچیده زیستی هستند؟ چرا سیستم های زیستی به واسطه حساسیت زیادشان به شرایط اولیه ، آگاهی شان از محیط بالا بوده و به تغییرات محیط ، به نحو مناسب تری پاسخ می دهند؟ چرا سیستم های پـیـچـیـده و طـبیعـی عموماً از رفـتـار آشـوب گونه برخوردارند؟ در این صورت آیا می توان در کنترل آنها از روش های انسانی ساخته تبعیت کرده؟ آیا در کنترل سیستم های تکنولوژیک و مصنوعی ، آگاهی ، تصمیم ، درک و ... جایگاه و مفهوم خاصی دارند؟ آیا در کنترل سیستم های زیستی بدون توجه به مفاهیمی چون ساختار ، سازماندهی ، درک و ... جایگاه خاصی دارند؟ آیا در کنترل سیستم های زیستی بدون توجه بـه مـفـاهـیـمـی چـون سـاخـتـار ، سازماندهی ، درک و هوشمندی می توان تحلیل درستی از کنترل چنین سـیـسـتـم های پـیچیده و رفتار خودسازمانده آن ها داشت؟ نتیجه آن که یک سیستم کنترل سایبرنتیکی ، آن چه را که عوامل بالقوه اختلال در هدف سیستم است ، مورد توجه و اشاره قرار می دهد و به آن چه واقعاً در جهان خارج وجود دارد ، نه دسترسی دارد و نه اهتمام جدی می ورزد. بنابراین اثر دنیای خارج بر سیستم ، در واقع نوعی مدل است که قادر به پیش بینی خـطا بـاشد. از آن جـا کـه پـیـش بینی ناصحیح خطا موجب ارائه کنترل ضعیف سیستم است. بنابراین برای سیستم بسیار مهم است که بتواند مدل خوبی از پیش بینی خطا ارائه دهد. لذا بار مسئولیت طراحی و توسعه یک مدل مناسب ، کاملاً بر دوش خود سیستم اسـت کـه نـیـاز بـه اعـتـمـاد بـر خـلاقـیت های درونی مـخـتـلـف تـرکـیـب عـنـاصـر مـوجود و معیار انتخاب درونی مناسب دارد تا قادر باشد مدل های مؤثری ساخته و بر مبنای آن ها عمل کنترل بهینه را به عمل آورد. در یک جمع بندی مختصر باید گفت که قوانین نیوتون که منطبق بر قطعیت و جبرگرایی است ، ادعا دارد که هر رویداد یا عمل ، نتیجه اجتناب ناپذیر بر رویدادها و اعمال قبلی است و بنابراین طبق این تفکر جهان در طول زمان همانند یک ماشین کامل عمل می‌کند ، بدون آنکه ذره ای انحراف از قوانین از پیش تعیین شده در آن وجود داشته باشد. هانری پوانکاره بیش از یک قرن قبل اعلام کرد که پدیده های طبیعی و غیر انسانی ساخته نظیر حرکت سه جرم خورشید ، زمـیـن و مـاه را بـا کـمـک قـوانـیـن و معادلات قطعی نمی‌توان حل کرد و به دنبال نظرات پوانکاره اصل عدم تعین توسط هایزنبرگ در مساله اندازه گیری در آزمایش ها مطرح شد. پوانکاره شاخه ای نیرومند جهت توصیف سیستم های زیستی و آشوب گونه بـدل شـد. نـوربـرت وینـر در سال 1948 اولین کتاب سایبرنتیک را تحت عنوان کنترل در حیوان و ماشین بـه دنیـا عـرضـه کرد که طبق آن کنترل سیستم های طبیعـی و زیستـی که بر مبنای اصل تعاملات رفتار می‌کنند منطبق بر اصول علمی سایبرنتیک مطرح و ارائه شد. بر خلاف قانون دوم ترمودینامیک که می گوید انتروپی با گذشت زمان همواره رو به افزایش است ، در سیستم های باز نظیر سیستم های زیستی که عموماً رفتاری آشوب گونه دارند ، این قانون جای خود را به نگاتروپی‌داده و سیستم های زیستی نظیر یـک گیـاه قـادرنـد بـا گذشت زمانی انتروپی خود را کاهش داده و به نظم بالاتری دست پیدا کنند. بنابراین سایبرنتیک بر خلاف قوانین کلاسیک اصل عبور از بی نظمی به سوی نظم را در پدیده ها دنبال می کند و حال آنکه طبق قانون افزایش انتروپی با زمان اصل علمی گذار نظم در پدیده ها به سمت بی‌نظمی است.
ادوارد لـورنتـس مـوضـوع اثـر پروانه در دینامیک پـویـای غیـرخطـی و معـادلات لـورنتـس را مطرح و مشخص کرد که رفتارهای آشوب گونه که منجر به بستر جذب عجیب می شوند ، در نتیجه اثر نویز محیط روی سیستـم نیستنـد بلکـه از خـواص ذاتـی بـرخـی سیستم ها خصوصاً سیستم های طبیعی و ذاتی اند.
این وقایع علمی به اضافه برخی دیگر که در این مـجـال نـمـی گـنـجـد ، زمـیـنـه را بـرای مـدل سازی ، پردازش ، کنترل و شناخت سیستم های زیستی به نحو صحیح آماده و اصولی را برقرار ساخت که طبق آن ها ما در مهندسی پزشکی بدون نیاز به اصول علمی برق ، مکانیک و ... نیازهای علمی و تحقیقاتی خود را تأمین و از این راه استقلال و اصالت علمی مهندسی پزشکی را پاسداری می کنیم.
منبع: ماهنامه مهندسی پزشکی
کلمات کلیدی: biomedical engineering ، مهندسی پزشکی ، آشنایی با مهندسی پزشکی ، معرفی مهندسی پزشکی ، مهندسی پزشکی گرایش بالینی ، مهندسی پزشکی گرایش بیومکانیک ، مهندسی پزشکی گرایش بیوالکتریک ، مهندسی پزشکی گرایش بیومتریال (بیومواد) ، مهندسی پزشکی ایران ، مهندسی پزشکی دانشگاه پیام نور ، پایگاه آموزشی و اطلاع رسانی مهندسی پزشکی ، اخبار و تازه های مهندسی پزشکی ، مقالات مهندسی پزشکی ، آموزش مهندسی پزشکی ، دانلود کتاب های مهندسی پزشکی ، دانلود جزوه های مهندسی پزشکی ، دانلود نمونه سوالات امتحانی مهندسی پزشکی ، کنفرانس مهندسی پزشکی ایران ، مروری بر نوزدهمین کنفرانس مهندسی پزشکی ایران