biophBiomedical PhotonicsBiomedical Photonics2413-9432Non-profit partnership for development of domestic photodynamic therapy and photodiagnosis10.24931/2413-9432-2018-7-1-28-31bioph-216Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESОПЕРАТИВНЫЙ АНАЛИЗ СЛОЖНЫХ МЕДИЦИНСКИХ СОСТОЯНИЙ МЕТОДАМИ ФОТОНИКИOPERATIONAL ANALYSIS OF COMPLEX MEDICAL STATES BY PHOTONICS METHODSЛаркинА. И.LarkinA. I.alexlarkin16@gmail.comТрухановK. А.TrukhanovK. A.Национальный исследовательский ядерный университет МИФИРоссияNational Research Nuclear University MEPhI (Moscow Engineering Physics Institute)Russian FederationИнститут медико-биологических проблем РАНРоссияInstitute of Biomedical Problems of the Russian Academy of SciencesRussian Federation201820042018712831Copyright © Ларкин А.И., Труханов K.А., 20182018Ларкин А.И., Труханов K.А.Larkin A.I., Trukhanov K.A.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.pdt-journal.com/jour/article/view/216

В работе анализируются возможности специальных методов и оборудования когерентной фотоники при работе с многопараметрической информацией. Обратное парафазное кодирование и оперативный анализ многопараметрической информации позволяют реализовать ряд вероятностных алгоритмов. Обосновывается возможность и целесообразность реализации методами фотоники не только корреляционного алгоритма, лежащего в основе голографического распознавания образов, но и универсальных статистических алгоритмов. Проводится сравнительный анализ фотонных систем медицинской диагностики, работающих по широкому классу алгоритмов: поиск прецедента, диагностика соответствия, детерминистская диагностика, алгоритм Байеса. Приводятся экспериментальные результаты по постановке медицинского диагноза и прогнозированию сложных состояний с помощью методов и средств цифровой фотоники. Существенно, что при расширении диапазона вероятностных алгоритмов удается сохранить известные достоинства голографического метода: многомерность, оперативность, рекордно высокую информационную емкость и быстродействие, наглядность и гибкость представления результата. Описанные методы приобретают особую актуальность в связи с появлением первых образцов фотонных процессоров.

 

In this paper we analyze the possibility of using special methods and equipment of coherent photonics when working with multi-parameter information. Inverse two-phase coding and operational analysis of multi-parameter data can realize a number of probabilistic algorithms. The possibility and expediency of realization of not only the correlation algorithm underlying the holographic image recognition but also universal statistical algorithms using photonics methods is substantiated. A comparative analysis of photonic medical diagnostic systems running on a wide range of algorithms: search for precedent, correspondence diagnostics, deterministic diagnostics, Bayes algorithm. The results of experimental studies of medical diagnosis and the prediction of complex conditions is presented. Such an analysis is carried out by the means of vector-matrix multiplication using laser photonics methods. It is significant that with the widening of the range of probability algorithms, it is possible to preserve certain advantages of the holographic method: multidimensionality, efficiency, high information capacity and speed, visibility and flexibility of the result presentation. The methods described are of particular relevance in connection with the first photonic processors.

лазерная фотоникаголографиякорреляциякогерентностьоптический компьютингфотонный процессорlaser photonicsholographycorrelationcoherenceoptical computingphotonic processorReferencesAntonov V.A., Grosmann M.H., Larkin A.I., et al. Medicine Application of Laser Holography and Speckle Interferometry / Computational vision and medical image processing – VIPIMAGE 2011. – Algarve: CRC Press, 2011. – P. 12-14.Antonov V.A., Grosmann M.H., Larkin A.I., Osintsev A.V., Schepinov V.P. Medicine Application of Laser Holography and Speckle Interferometry in Computational vision and medical image processing – VIPIMAGE 2011. Algarve, CRC Press, 2011. pp. 12-14.Grosmann M.H., Kiryushin M.A., Larkin A.I., et al. Laser photonics application for denture design optimization // Laser Physics. – 2010. – Vol. 20, Is. 6. – P. 1481-1485.Grosmann M.H., Kiryushin M.A., Larkin A.I., Lebedenko A.I., Lebedenko I.Yu., Lopatina N.A., Osincev A.V., Shchepinov V.P., Shchepinova I.V. Laser photonics application for denture design optimization, Laser Physics, 2010, Vol. 20, Is. 6, pp. 1481-1485.Ларкин А.И., Юу Ф.Т.С. Когерентная фотоника. – М.: Бином. Лаборатория знаний, 2007. – 316 с.Larkin A.I., Juu F.T.S. Kogerentnaja fotonika [Coherent photonics]. Мoscow, BINOM, Laboratoriya znaniy Publ., 2007. 316 p.Ларкин А.И., Стариков С.Н. Лазерная фотоника как инструмент для регистрации и обработки следов частиц // Приборы и техника эксперимента. – 2017. № 3. – С. 1.Larkin A.I., Starikov S.N. Laser photonics as a tool for recording and processing particle traces, Pribory i tehnika jeksperimenta, 2017, No. 3, p. 1. (in Russian)Zakharov S.M., Manykin E.A. Digital vector matrix multiplication on the basis of a photon echo // Laser Physics. – 1996. – Vol. 6, No. 4. – P. 793-802.Zakharov S.M., Manykin E.A. Digital vector matrix multiplication on the basis of a photon echo, Laser Physics, 1996, Vol. 6, No. 4, pp. 793-802.Antonov V.A., Larkin A.I., Grosmann M.H., et al. Holographic data processing methods for medical prognosis // Laser Physics. – 2015. – Vol. 25, No. 10. – P. 105601.Antonov V.A., Larkin A.I., Grosmann M.H., Kartavenko V.I., Trukhanov K.A. Holographic data processing methods for medical prognosis, Laser Physics, 2015, Vol. 25, No. 10, p. 105601.Duda R.O., Hart P.E. Pattern Classification and Scene Analysis. – New York: Wiley-Interscience, 1973.Duda R.O., Hart P.E. Pattern Classification and Scene Analysis. New York, Wiley-Interscience, 1973.EnLight256 8000 Giga MAC/sec fixed point DSP. – Herzelia Pituach, Lenslet, 2003. http://www.lenslet.com/docs/EnLight256_White_Paper.pdfEnLight256 8000 Giga MAC/sec fixed point DSP. Herzelia Pituach, Lenslet, 2003 Available at: http://www.lenslet.com/docs EnLight256_White_Paper.pdf

The authors declare that there are no conflicts of interest present.