مقاله کامل پژوهشی
مدلسازی رایانهای زیستی / شبیهسازی رایانهای زیستی
مریم نقیب الحسینی؛ فریبا بهرامی
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 75-84
چکیده
در این مقاله مدلی بر اساس رفتار نوشتاری انسان و به منظور یادگیری نوشتن حروف فارسی در اندازه های مختلف پیشنهاد شده است. این مدل با تقلید از یک حرف نوشته شده به وسیله انسان، اقدام به رونویسی آن می کند. تقلید شامل دو مرحله درک و عمل است. در مرحله درک، اطلاعات مورد نیاز برای تولید حرف از الگوی اصلی استخراج می شود و در مرحله عمل، مدل اقدام ...
بیشتر
در این مقاله مدلی بر اساس رفتار نوشتاری انسان و به منظور یادگیری نوشتن حروف فارسی در اندازه های مختلف پیشنهاد شده است. این مدل با تقلید از یک حرف نوشته شده به وسیله انسان، اقدام به رونویسی آن می کند. تقلید شامل دو مرحله درک و عمل است. در مرحله درک، اطلاعات مورد نیاز برای تولید حرف از الگوی اصلی استخراج می شود و در مرحله عمل، مدل اقدام به تولید حرف به صورت مشابه با الگوی اصلی می کند. برای نوشتن مجدد یک حرف ابتدا آن را به اجزای تشکیل دهنده خود یا ضربه های نوشتاری تجزیه می کنیم. هر ضربه با تقریب تکه ای خطی به زیر بخش هایی تقسیم می شود. شیب و طول قدم هر یک از این زیر بخش ها به عنوان ویژگی های حرف نوشته شده در نظر گرفته می شوند و مدل با یادگیری این ویژگی ها نوشتن حرف را می آموزد. این ویژگی ها معرف رفتار نوشتاری انسان است. یادگیری در صورت توانمندی مدل در تولید مسیر به گونه ای که تمام نقاط روی آن، فاصله ای کمتر از یک میزان از پیش تعریف شده از مسیر اصلی را دارا باشد، تکمیل می شود. این میزان از پیش تعریف شده را عرض توجه می نامیم که نشان دهنده توجه بصری و معرف دقت فرد در طول مراحل یادگیری است. در مدل پیشنهادی توجه بصری تطبیقی استو با پیشرفت یادگیری کاهش می یابد. پس از پایان یادگیری، مدل توانایی تولید حروف فارسی در اندازه های مختلف و با استفاده از حافظه را داراست. به منظور بررسی عملکرد مدل از محاسبه همبستگی بین مسیر حرف تولید شده به وسیله مدل و مسیر الگوی اصلی استفاده می شود. نتایج حاصل حاکی از عملکرد بسیار خوب مدل در بین داده های مختلف فارسی است.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی عصبی عضلانی
داوود نادری؛ محسن صادقی مهر؛ نادر فرهپور؛ بهنام میریپور فرد
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 85-93
چکیده
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو ...
بیشتر
شناخت واکنش های حرکتی انسان علاوه بر کاربردهایی رایج در رباتیک و گرافیک کامپیوتری، به محققان این امکان را می دهد که با تشریح و بررسی دقیق عکس العمل ها، ضمن کسب اطلاعات کاملی از فرایند حفظ پایداری و روند وقوع حرکت، الگوهای حرکتی مناسب و بهینه ای برای تقویت سیستم عصبی- عضلانی و کمک به حفظ پایداری انسان، پیشنهاد کنند. در این مقاله به دو روش فرضیه ای و تجربی به بررسی پایداری انسان در برابر اغتشاش ناپایدار کننده ای به صورت دوران سطح زیر پا، پرداخته شده است. در روش فرضیه ای با در نظر گرفتن یک مدل رباتیکی چهار لینکی برای انسان و حل معادلات سینماتیکی و دینامیکی مدل با در نظر گرفتن اغتشاش خارجی، سعی شد به روش بهینه سازی و بر اساس معیار پایداری نقطه ممان صفر، الگوهای حرکتی برای حفظ پایداری انسان تعیین شود. در روش تجربی به منظور مشاهده عکس العمل واقعی انسان به اغتشاش دوران سطح زیر پا، دستگاه اعمال کننده اغتشاش دورانی طراحی و ساخته و آزمایش هایی بر روی 10 فرد سالم انجام شد. با اجرای این آزمایش ها واکنش سینماتیکی انسان به اغتشاش ناپایدار کننده سطح زیر پا به وسیله دوربین های فرکانس بالا ضبط شد. پس از پردازش داده ها، مشاهدات تجربی با محاسبات فرضیه حاصل از روش بهینه سازی مقایسه شدند. بررسی نتایج دو روش- با نمایش انطباق خوب نتایج تجربی و فرضیه ای- توانایی بسیار بالای روش مدلسازی و بهینه سازی در تعیین واکنش های حرکتی انسان را نشان داد. همچنین نتایج هر دو روش نشان داد که سیستم کنترل عصبی- عضلانی انسان به طور عمده استراتژی مچ پا را برای حفظ پایداری در برابر دوران سطح زیر پا فراخوانی می کند. بنابراین تقویت مفصل مچ و عضلاتی که در بکارگیری استراتژی مچ نقش کلیدی دارند یک گام مهم در جلوگیری از افتادن افراد سالخورده در اثر چنین اغتشاشی خواهد بود.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی توانبخشی
حامد قماشچی؛ علی استکی؛ علی مطیع نصرآبادی
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 95-107
چکیده
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان ...
بیشتر
در این مطالعه ضمن بررسی نوسان های پوسچرال یک فرد جوان سالم و یک بیمار همی پلژی حین ایستادن کامل با استفاده از سری های زمانی نوسان های مرکز فشار به روش تک آزمودنی، سعی شد سلامت سیستم کنترل پوسچر با استفاده از معیارهای دینامیکی غیرخطی ارزیابی گردد. پیچیدگی، ابعاد و پایداری سیستم دینامیکی حاکم بر کنترل پوسچر با استفاده از شاخص های زمان وقوع اولین مینیمم موضعی تابع اطلاعات متقابل، بعد همبستگی و بزرگترین نمای لیاپانوف مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده بیانگر بالاتر بودن تاخیر زمانی سری های زمانی نوسان های مرکز فشار (افزایش قطعیت) و پایین تر بودن بعد همبستگی (کاهش درجات آزادی فعال) و پایین تر بودن بزرگترین نمای لیاپانوف (افزایش پایداری موضعی) در بیمار همی پلژی نسبت به فرد سالم است. این معیارها علاوه بر اینکه می توانند به عنوان معیارهای پاتولوژیک برای تشخیص بیماران از افراد سالم به کار گرفته شوند، دریچه های جدیدی را برای کشف دینامیک حاکم بر سیستم کنترل پوسچر می گشایند.
مقاله کامل پژوهشی
کنترل حرکت انسان
احسان راشدی؛ محمدرضا نساجیان؛ بهمن ناصرالاسلامی؛ محمد پرنیانپور
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 109-122
چکیده
سیستم حرکتی انسان برای اجرای وظایف حرکتی مختلف از راه های گوناگون و قابل انعطافی سازمان دهی شده است. این موضوع اساسا به وسیله راه هایی انجام می شود که سیستم اعصاب مرکزی برای حل مساله نامعینی در سیستم اسکلتی عضلانی به کار می گیرد. در واقع، نامعینی سینتیکی در سیستم اسکلتی عضلانی انسان یک خصوصیت برجسته است که به وسیله آن سیستم اعصاب مرکزی ...
بیشتر
سیستم حرکتی انسان برای اجرای وظایف حرکتی مختلف از راه های گوناگون و قابل انعطافی سازمان دهی شده است. این موضوع اساسا به وسیله راه هایی انجام می شود که سیستم اعصاب مرکزی برای حل مساله نامعینی در سیستم اسکلتی عضلانی به کار می گیرد. در واقع، نامعینی سینتیکی در سیستم اسکلتی عضلانی انسان یک خصوصیت برجسته است که به وسیله آن سیستم اعصاب مرکزی می تواند به اهداف بسیاری دست پیدا کند. در این مطالعه ضمن ارائه تعاریف و بیان نقش مانیفولد کنترل نشده برای سینماتیک حرکت، مفهوم نامعینی سینتیکی با روابط ریاضی بیان می شود. فضای پوچ سیستم با نامعینی سینتیکی هنگامی که گشتاور و یا سختی مشخصی نیاز است، استخراج و روی آن بحث می گردد. ابتدا روابط ریاضی برای یک مدل صفحه ای ساده تر استخراج شد، در این مدل مفاهیم مذکور با استفاده از یک مدل بیومکانیکی سه بعدی 3 درجه آزادی مشخص و سپس روی یک مدل آناتومیکی هیل با 18 عضله اعمال شده است. نتایج به دست آمده می تواند به سازوکارهای مختلف الگوی فعال سازی عضلات برای وظایف و اعمال نیروهای گوناگون اشاره کند و نیز می تواند درک قابل توجهی برای مطالعات بعدی و تمرین های بالینی در رابطه با اختلالات کمری ایجاد نماید.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش گفتار
ایوب دلیری؛ فرزاد توحیدخواه؛ شهریار غریبزاده؛ یاسر شکفته
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 123-129
چکیده
سیستم تولید گفتار، یکی از پیچیده ترین سیستم های فیزیولوژیکی است. این سیستم خود از زیر سیستم های مختلفی تشکیل شده است که کنترل حرکت و هماهنگی آنها بسیار مهم می باشد، چرا که با هر گونه ناهماهنگی، ریتم رشته گفتار تولید شده به طور کامل مختل می شود. فک یکی از قسمت های مهم این سیستم است. تاکنون مدل های مختلفی برای حرکت فک ارائه شده است اما مدلی ...
بیشتر
سیستم تولید گفتار، یکی از پیچیده ترین سیستم های فیزیولوژیکی است. این سیستم خود از زیر سیستم های مختلفی تشکیل شده است که کنترل حرکت و هماهنگی آنها بسیار مهم می باشد، چرا که با هر گونه ناهماهنگی، ریتم رشته گفتار تولید شده به طور کامل مختل می شود. فک یکی از قسمت های مهم این سیستم است. تاکنون مدل های مختلفی برای حرکت فک ارائه شده است اما مدلی که در برگیرنده برهم کنش کامل عضلات، استخوان ها و اعصاب به طور جامع باشد، ارائه نشده است. در این مقاله با استفاده از مفاهیم فنر- جرم- دمپر و نیز یک مدل غیرخطی، مدلی جامع برای حرکت فک در حین تکلم ارائه شده و برای محاسبه پارامترهای مدل از داده های تجربی استفاده گردیده است. نتایج شبیه سازی ها نشان دادند که مدل پیشنهادی می تواند الگوهای حرکتی فک را با خطای بسیار کم مشابه حالت فیزیولوژیکی ایجاد کند. با توجه به جامع بودن مدل از یک سو و سادگی آن از سوی دیگر، می توان از آن در توصیف رفتار حرکتی فک استفاده کرد.
مقاله کامل پژوهشی
مهندسی توانبخشی
علی مالکی؛ علی فلاح
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 131-140
چکیده
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن ...
بیشتر
بیماران ضایعه نخاعی سطوح مهره های پنجم و ششم گردنی قادر به کنترل ارادی حرکت های مفصل شانه هستند اما برای حرکت مفصل آرنج، بعضی از عضلات مربوط فلج شده است. با استفاده از FES و تحریک مناسب عضلات فلج می توان بیمار را در انجام حرکت های روزمره زندگی یاری کرد. یکی از عمده مشکلات استفاده از FES برای بازتوانی حرکت دست رسانی، فراهم آوردن فرامین ارادی برای سطوح بالای کنترل است. سینرژی کینماتیک و سینرژی عضلات دو گزینه اصلی برای این منظورند. در این مقاله این دو منبع فرمان مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفته اند، علاوه بر این، شیوه ای تلفیقی نیز پیشنهاد شده است که از کارایی بالاتری برخوردار است. برای همین منظور، داده های EMG و کینماتیک طی انجام گروهی از حرکت های روزمره زندگی(ADL) ، ثبت و پیش پردازش شد. سپس بررسی های دقیقی انجام شده است تا مقادیر مناسب برای متغیرهای شبکه عصبی کنترل گر سطح بالا تعیین گردد. در ادامه شش ساختار مختلف کنترل گر شبکه عصبی با داده های EMG و/یا کینماتیک آموزش داده شد. با این شیوه، درصد همبستگی متقابل بین تخمین و اندازه گیری برای تراژکتوری های همه ثبت ها، 94.76% برای سینرژی کینماتیک و 98.08% برای سینرژی عضلات است. در روش تلفیقی، این مقادیر به ترتیب به 94.82% و 98.84% بهبود یافته است. علاوه بر این، روش تلفیقی با تخمین وضعیت مطلوب برای مفصل دیستال و میزان فعالیت عضلات فلج، راه را برای بهبود کارایی کنترل گر سطح پایین هموار می سازد.
مقاله کامل پژوهشی
پردازش سیگنالهای حیاتی
محمدحسن مرادی؛ بهادر مکی آبادی
دوره 2، شماره 2 ، شهریور 1387، صفحه 141-154
چکیده
طبقه بندی با دقت بالای سیگنال الکترومایوگرام سطحی برای کنترل دست مصنوعی از عناوین مهم تحقیق در حوزه توان بخشی است. به ویژه آنکه با افزایش درجات آزادی، نرخ تشخیص درست بشدت کاهش می یابد. در مقاله حاضر بر اساس یک ساختار خودسازمانده فازی-عصبی جدید پیشنهادی پنج لایه، طبقه بندی سیگنال الکترومایوگرام چند کاناله انجام شده است. در این ساختار ...
بیشتر
طبقه بندی با دقت بالای سیگنال الکترومایوگرام سطحی برای کنترل دست مصنوعی از عناوین مهم تحقیق در حوزه توان بخشی است. به ویژه آنکه با افزایش درجات آزادی، نرخ تشخیص درست بشدت کاهش می یابد. در مقاله حاضر بر اساس یک ساختار خودسازمانده فازی-عصبی جدید پیشنهادی پنج لایه، طبقه بندی سیگنال الکترومایوگرام چند کاناله انجام شده است. در این ساختار متناظر با ویژگی های ورودی، قواعد جدید ایجاد و وزن آنها بر اساس الگوریتم پس انتشار خطا بهبود یافته و از الگوریتم ژنتیک برای تنظیم نهایی استفاده شده است. به دلیل تعداد درجات آزاد بالا در حرکات ناحیه زیر آرنج در مقایسه با ناحیه بالای آن، از شش جفت الکترود برای برداشت سیگنال استفاده شده است. پس از حذف اغتشاش با فیلتر، ویژگی های رایجی چون متوسط قدرمطلق سیگنال، ضرایب کپستروم و ضرایب بسته ویولت هرس شده با آنتروپی به طبقه بندی کننده اعمال شده اند برای تضمین زمان واقعی بودن مرحله تشخیص (کمتر از ms100) و ساده تر شدن طبقه بندی، با استفاده از نگاشت آنالیز مولفه های اساسی، بعد ویژگی ها از 234 به 10 کاهش یافته است. ثبت های مربوط به 6 فرد در دو حالت 6 کلاس و 9 کلاس حرکتی ارزیابی شده و با طبقه بندی کننده ماشین بردار پشتیبان مقایسه شده است. در 9 کلاس صحت متوسط 96.7% به دست آمد که نسبت به ماشین بردار پشتیبان (76%) بهبود قابل توجهی دارد.