如何采用便攜式FPGA解決方案優(yōu)化醫(yī)療和醫(yī)療設(shè)備？

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現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）已成為超越標(biāo)準(zhǔn)微處理器極限的應(yīng)用中不可或缺的部分。FPGA可直接在其物理架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)算法，從而加快信號和數(shù)據(jù)處理速度，實(shí)現(xiàn)以納秒為單位的延遲。FPGA提高了計(jì)算效率，降低了機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能的功耗要求，而其并行處理能力則提高了圖像處理等資源密集型任務(wù)的吞吐量。

但時(shí)至今日，即使是最緊湊的FPGA模塊，其尺寸、重量和功耗限制也阻礙了它們集成到便攜式醫(yī)療保健和醫(yī)療設(shè)備中。

在本文中，我們將探討輕便、電池供電的FPGA模塊將如何幫助該技術(shù)打入新的便攜式應(yīng)用領(lǐng)域，為其提供急需的處理能力和前所未有的智能，使其發(fā)揮最大的作用。請繼續(xù)閱讀，了解便攜式FPGA解決方案如何通過實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)圖像處理、近零延遲傳感器融合和基于邊緣的人工智能來提高醫(yī)療保健水平。

實(shí)時(shí)圖像處理

實(shí)時(shí)圖像處理并不僅僅是捕捉視覺數(shù)據(jù)，而是要立即獲得洞察力，以指導(dǎo)后續(xù)行動。FPGA能夠?qū)ｉT設(shè)計(jì)用作圖像處理應(yīng)用的硬件加速器，因此在這一領(lǐng)域表現(xiàn)出色，目前已支持各種醫(yī)療用例。

利用便攜式FPGA解決方案將這種能力擴(kuò)展到便攜式醫(yī)療和保健應(yīng)用中，可能會引發(fā)新一輪的創(chuàng)新浪潮，提高從遠(yuǎn)程病人監(jiān)護(hù)到便攜式診斷成像和機(jī)器人手術(shù)等各種應(yīng)用的性能。

在家中，輔助生活解決方案可以部署配備便攜式FPGA技術(shù)的移動或固定監(jiān)控?cái)z像頭，以監(jiān)視老年人或其他易受傷害的人。這些系統(tǒng)不僅能在發(fā)生意外時(shí)呼叫救援，還能跟蹤病人的活動和步態(tài)，以評估他們的恢復(fù)情況或?qū)χ委煹姆磻?yīng)。

FPGA技術(shù)可以增強(qiáng)用于醫(yī)療點(diǎn)診斷的便攜式成像設(shè)備，例如，通過處理家訪時(shí)收集的超聲波數(shù)據(jù)。這些解決方案還能促進(jìn)現(xiàn)場部署傳感系統(tǒng)，以監(jiān)測遠(yuǎn)程臨床試驗(yàn)中患者的反應(yīng)。

最后，在診所中，智能眼鏡可以利用小巧輕便的FPGA解決方案，將有價(jià)值的信息直接傳送到醫(yī)生和其他醫(yī)療專業(yè)人員的視線中，例如，在醫(yī)療檢查或手術(shù)干預(yù)期間提供實(shí)時(shí)指導(dǎo)。

快如閃電的傳感器融合

低延遲數(shù)據(jù)處理能力是FPGA在實(shí)時(shí)圖像處理方面的一大特色，它還能實(shí)現(xiàn)快如閃電的傳感器融合--無縫結(jié)合來自不同傳感器的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的實(shí)時(shí)監(jiān)測和控制應(yīng)用。緊湊型、電池供電FPGA技術(shù)的出現(xiàn)，將其應(yīng)用范圍擴(kuò)展到了便攜式和可穿戴醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，以及目前超出其范圍的醫(yī)療用例。

例如，這些應(yīng)用可能涉及使用慣性傳感器（如加速度計(jì)和陀螺儀）和生理參數(shù)對運(yùn)動進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的可穿戴傳感器。

此外，它們還能使自主移動機(jī)器人為醫(yī)院、康復(fù)中心和療養(yǎng)院的醫(yī)護(hù)人員及其病人提供支持，例如對表面和設(shè)施進(jìn)行消毒。在FPGA技術(shù)的支持下，這些機(jī)器人可以融合來自各種傳感器的數(shù)據(jù)，在動態(tài)環(huán)境中安全導(dǎo)航、識別障礙物并避免碰撞。

邊緣智能

隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，智能設(shè)備將越來越多地利用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)，根據(jù)實(shí)時(shí)感知和解釋的數(shù)據(jù)做出瞬間決策。

將人工智能推理算法嵌入到FPGA結(jié)構(gòu)中，可擴(kuò)展這些原本耗電的應(yīng)用的電源自主性。這還使它們能夠獨(dú)立于云端執(zhí)行其功能，使它們更能抵御無線信號中斷的影響。

同樣，超低延遲的可穿戴生理監(jiān)測設(shè)備將能夠檢測到生命體征惡化的早期跡象，在潛在并發(fā)癥失控之前向醫(yī)務(wù)人員發(fā)出預(yù)警。

前所未有的智能應(yīng)用

在微處理器、GPU和FPGA結(jié)構(gòu)不斷微型化的推動下，針對醫(yī)療和保健應(yīng)用的輕型、電池供電FPGA模塊首次變得觸手可及。盡管體積小巧，但便攜式FPGA解決方案有望提高家庭、野外或診所的醫(yī)療保健水平。在此過程中，它們將激發(fā)新的用例，提高病人護(hù)理的效率。

這些緊湊型FPGA模塊將解決各種醫(yī)療保健和醫(yī)療領(lǐng)域的痛點(diǎn)和挑戰(zhàn)。

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