CC BY
419
5. Lohr S. "Microsoft to Offer Software for Health Care Industry". The New York Times http://www.nytimes.com/2006/07/27/ technology/27soft.html?th&emc=th
6. Greene J. "A deal they just couldn't refuse". Modern Healthcare http://www.modernhealthcare.com/apps/pbcs.dll/article?Date= 20061024&Category=FREE&ArtNo=61024003&SectionCat=newslet ter02&Template=
APPLICATION OF INFORMATIONAL TECHNOLOGIES CLOUD CLUSTER CALCULATIONS IN PUBLIC HEALTH SERVICES OF THE
TULA REGION
V.G. VOLKOV, I.Y. KOPYRIN, K.A. KHADARTSEVA Tula State University
The article highlights possibilities of using cloud computing while realization of governmental programs dealing with information and public health services modernization. The example of the Tula regional perinatal centre a possible structure of cloud architecture which can be used for rising overall effectiveness of public health service institutions in the Tula area is presented. The basic possibilities of section functionality of a cloud operative structure, taking into account features of medical institution activity are given.
Key words: information, cloudy computing, the electron medical documentation, support of acceptance of clinical decisions.
УДК 61
ОБЛАЧНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В МЕДИЦИНЕ
В.Г. ВОЛКОВ, И.Ю. КОПЫРИН, К.А. ХАДАРЦЕВА*
Представлен обзор информации по возможностям и перспективам использования технологии облачных вычислений в медицине и здравоохранении. Приводятся положительные стороны работы в сфере данных технологий, приведены примеры использования облачных технологий в здравоохранении при ведении электронных медицинских карт и формировании системы учёта в лечебных учреждениях. Определены перспективы применения облачных вычислений в здравоохранении.
Ключевые слова: информационные технологии, облачные
вычисления, кластер.
В настоящее время информационно-коммуникационные технологии, как высоко востребованная область знания, развиваются в самых разнообразных направлениях. Расширению спектра применимости компьютерной техники способствует развитие Интернета с высокой пропускной способностью его каналов и сверхбольшой емкостью памяти серверов Всемирной Сети [1]. Хорошо развитая аппаратная платформа в свою очередь приводит к широкому развитию программного обеспечения для компьютерной поддержки научных исследований и прикладного проектирования.
Направление Cloud Computing («Облачные вычисления»). Среди парадигм развития современных информационных технологий можно выделить направление, получившее название «Облачные вычисления».
Данное направление является быстроразвивающимся перспективным этапом современной информатики. Идеология облачных вычислений заключается в переносе организации вычислений и обработки данных в существенной степени с персональных компьютеров на серверы Всемирной Сети. Концепция облачных структур основана на уверенности в том, что сеть Интернет в состоянии удовлетворить потребности пользователей в генерировании и обработке данных в широких диапазонах их запросов.
Так, система Google Apps обеспечивает приложения для бизнеса в режиме онлайн, доступ к которым происходит с помощью Интернет-браузеров, при этом программное обеспечение и данные хранятся на серверах Google. Кроме того, операционная система Google Chrome OS целиком основана на облачных вычислениях [1].
Корпорация Microsoft разработала свою новую версию ОС Windows 7, сегменты которой почти полностью основаны на облачных технологиях. В частности, система MS Office хранится на серверах MS, со свободным (лицензионным) доступом к ней клиентов по их запросу. Это освобождает потребителей от необ-
* ГОУ ВПО «Тульский государственный университет», 300600, г. Тула, пр. Ленина, 92
ходимости устанавливать систему на собственном компьютере и поддерживать в дальнейшем ее функционировать.
Таким образом, при использовании облачных вычислений существенно снижаются требования к ресурсам персональных компьютеров и даже рабочих станций коллективного пользования [1]. Направление Cloud Computing исключительно перспективно для проведения компьютерного моделирования в режиме удаленного доступа, поэтому в ближайшей перспективе следует ожидать массового появления облачных Web-ресурсов.
Направление «Облачные вычисления» содержит специализированный спектр технологий обработки и передачи данных, когда компьютерные ресурсы и мощности предоставляются пользователю как Интернет-сервисы. Пользователь имеет доступ к своей информации, которая постоянно хранится на Web-серверах, только как клиент во время Интернет-сеансов, с размещением этой информации (и результатов ее обработки) на персональных компьютерах, ноутбуках, нетбуках, смартфонах и т. п. К настоящему времени можно выделить несколько основных технологий (моделей) этого направления:
- инфраструктура как услуга (Infrastructure as a Service,
IaaS);
- платформа как услуга (Platform as a Service, PaaS);
- данные как услуга (Data as a Service, DaaS);
- программное обеспечение как услуга (Software as a Service, SaaS);
- рабочее место как услуга (Workplace as a Service, WaaS);
- всё как услуга (All as a Service, AaaS) [2].
В Интернете создается особая площадка - Центр компьютерного моделирования. В этом центре размещаются программные комплексы со всеми своими атрибутами - препроцессорной системой подготовки заданий, процессорной системой выполнения заданий (проведения вычислительных операций) и постпро-цессорной системой вывода полученной информации в цифровой и графической формах. Пользователь должен только сформулировать собственную задачу, выбрав необходимые параметры [1,2]. Решение задачи ему будет предоставлено по окончанию анализа. Комфорт пребывания посетителя в Центре должны обеспечивать специальные сервисы клиентской поддержки.
Позитивные аспекты Cloud Computing
1) Существенное уменьшение затрат на развертывание и внедрение технической и консалтинговой поддержки для каждого заказчика;
2) Отсутствие необходимости установки программного обеспечения на рабочих местах пользователей, поскольку доступ к нему осуществляется через обычный браузер [3];
3) Радикальное сокращение затрат на развертывание системы в организации;
4) Сокращение затрат на техническую поддержку и обновление развернутых систем, вплоть до их полного отсутствия;
5) Быстрота внедрения, обусловленная отсутствием затрат времени на развертывание системы [3];
6) Понятный интерфейс;
7) Возможность получения высокого уровня обслуживания программного обеспечения.
Перспективы облачных технологий в медицине. При подготовке информации были проанализированы источники базы медицинских исследований Med.Line. По запросу «Cloud Computing» найдено 68 публикаций. Публикаций по запросу «Cloud Computing in obstetrics» не найдены.
Технологии облачных вычислений активно используются в разных сферах, в том числе и в здравоохранении. Они позволят улучшить качество предоставляемых услуг и уход за больными, прежде всего, за счет более оперативной системы обмена информации между медиками. Все это позволит сделать здравоохранение более эффективным и действенным, а также - более экономным. Облачные вычисления позволят меньше внимания тратить на управление сферой информационных технологий (ИТ). Разместив основные данные «в облаках», больницы могут наладить систему обмена информацией в реальном времени между учреждениями, причем сделать возможным просмотр данных с помощью разных устройств. Особенно это актуально для небольших больниц и частных кабинетов - здесь облачные вычисления позволят сделать использование ИТ более рентабельным. В таких кабинетах часто нет ИТ-персонала - специалистов, которые будут готовы поддерживать технологическую инфраструктуру. Использование «облаков» позволит получить современный набор ИТ-услуг за минимальную стоимость и не платить большие деньги за расширение
своей ИТ-инфраструктуры и увеличение персонала. Благодаря облачным технологиям, больницы смогут обеспечить своих пациентов более современными технологиями по сравнению с конкурентами. Однако при внедрении облачных технологий существуют ряд сложностей. Обеспокоенность вызывает необходимость хранения больших объемов данных, в том числе обеспечение их конфиденциальности. Большинство организаций сейчас отдают предпочтение частным компаниям, предоставляющим облачную инфраструктуру, перед государственными [З].
Так компания GE Healthcare представили Centricity Advance, новую, основанную на веб, SaaS-платформу, предлагающую комбинации электронных медицинских карт пациента, системы управления врачебной практикой и портальными решениями для пациентов для небольших клиник. Компания Dell объявляет о сотрудничестве с SaaS-провайдером Practice Fusion для предложения пакета системы электронных медицинских карт для небольших и средних лечебных учреждений.
Появление таких подтверждений позволяет в ближайшие З-З лет ожидать большего количества провайдеров, которые будут пользоваться облачными технологиями. Будет заметен рост в использовании онлайн-сервисов для бизнес-приложений, таких, как электронная почта, приложения для управления взаимодействием с клиентами и коллективного использования файлов. Ожидается увеличение использования и смешивания частных и публичных облаков, при этом, более крупные организации будут экспериментировать с облаками для создания и продажи клиентских приложений. Возможности облаков для медицинских организаций безграничны [4].
Результаты применения облачных технологий в здравоохранении. За последние два года, на базе Center for Biomedical Informatics, Harvard Medical School, Boston, MA Aurora Health Care, Milwaukee, WI, под руководством Peter J. Kos, Matt Tector, Alfred Tector, Prasad Patil, Peter J. Tonellato, была оценена система облачных вычислений Amalga, в качестве инструмента для повышения оперативности и эффективности трансляционных исследований, которые позволяют более быстро получать аналитическую информацию о клинических ситуациях и предоставляют варианты использования знаний, накопленных в области фундаментальных наук для применения их в клинической медицине [З].
В системе здравоохранения и клинической медицины, получение доступа к совокупности клинических и исследовательских данных требует много времени и представляется достаточно трудоёмкой задачей, часто препятствуя проведению трансляционных исследований. В сотрудничестве с Center for Biomedical Informatics, на базе Harvard Medical School, была использована система Amalga, позволяющая осуществлять сбор и анализ клинической информации с пациентов, изучение конкретных данных, отражение данных аналитической обработки информации и облегчение статистического анализа [б].
Используя систему Amalga, исследователи смогли разработать более десятка проектов для улучшения безопасности пациентов и качества медицинской помощи с помощью быстрого мониторинга клинических данных. Был представлен ряд докладов по снижение заболеваемости и смертности, по оптимизации оказания помощи больным сахарным диабетом, а также по успешной профилактике и лечению ряда акушерских осложнений, таких как плацентарная недостаточность, задержка роста плода [7].
Облачные технологии применялись путём использования виртуального анализа кластеров данных в протеомики. Современные масс-спектрометры способны генерировать данные во много раз быстрее, чем персональный компьютер способен проанализировать их. Чтобы преодолеть эту проблему, для анализа кластеров информации были использованы мощности облака, состоящего из большого числа процессоров. Использование этих типов вычислительных ресурсов не требовало значительных инвестиций в оборудование, и затрат на лицензионные сборы программного обеспечения, дополнительное пространство для размещения кластера, и подготовленного персонала для его администрирования [8].
Исследователями факультета биоинженерии и терапевтических наук, Университета Калифорнии, был проведён анализ механистической гипотезы о печёночном распрастранении ксенобиотиков и вариантах изменения функции печени. Для реализации данных исследований требовалось обработка больших кластеров данных с последующим анализом результатов, что было успешно произведено с использованиемем платформы Amazon EC2 облака. На сегодняшний день, научные преимущества экспе-
риментов с многомасштабными биомедицинской моделями, были ограничены небольшим числом исследователей, имеющих доступ к кластеру вычислительной техники. Облачные технологии снизили барьер и значительно облегчили модели эксперимента, обеспечивая простой инструмент для масштабного моделирования, что можно осуществить без затратных инвестиций в оборудование. Гибкость и расширяемость динамической инфраструктуры облака имеет важное значение для разнообразия вариантов и механизмов исследований [9].
Облачные вычисления предоставляют возможности для управления информацией при использовании различных платформ, систем и приложений. Сформированы мобильные системы, которые позволяют осуществлять хранение, обновление и поиск электронных данных в системе здравоохранения с использованием Cloud Computing. Мобильное приложение разработано с использованием операционной системы Android Google и обеспечивает управление медицинскими записями пациентов и медицинских изображений (с поддержкой DICOM формате JPEG2000 и кодирования). Функциональность разработанной системы была оценена использованием S3 службы облака Amazon [10].
Выводы. Таким образом, технологии облачных вычислений являются перспективным направлением информационной поддержки клинической медицины и могут быть рекомендованы к использованию в практическом здравоохранении.
В доступной литературе нет данных о вариантах применения облачных вычислений в клинической медицине на территории России.
В соответствии с этим, для повышения удобства и эффективности использования накопленных объёмов клинической информации, с возможностью проведения аналитических операций на месте, целесообразно использование ресурсов облачных сервисов в здравоохранении Тульской области, разработка локальной облачной структуры и приложений к ней, с возможностью дальнейшей интеграции с государственными облачными платформами.
Литература
1. Тарнавский Г.А., Алиев А.В., Анищик В.С., Тарнавский
А.Г., Жибинов С.Б., Чесноков С.С. Информационные технологии
и проблемы создания Центра компьютерного моделирования в Интернете // Информационные технологии. 2009. №8. C. бЗ-б9.
2. "The Emerging Cloud Service Architecture".
Aws.typepad.com.http://aws.typepad.com/aws/2008/0б/the-forthcoming.html .
3. Aaron W. Computing in the clouds.// J netWorker. 2007. Vol.11. №4. Р.1б-25
4. Cloud computing. Bateman A, Wood M. // J Bioinformatics. 2009. Vol.15, № 2З. P.1475
З. Pepus G. "The world of super integration"
http://www.kmworld.com/Articles/ReadArticle.aspx?ArticleID=35771
6. Lohr S. "Microsoft to Offer Software for Health Care Industry". The New York Times http://www.nytimes.com/2006/07/27/ technology/27soft.html?th&emc=th
7. Greene J. "A deal they just couldn't refuse". Modern Healthcare http://www.modernhealthcare.com/apps/pbcs.dll/article?Date= 200б1024&Category=FREE&ArtNo=б1024003&SectionCat=newslet ter02&Template=
8. Halligan BD, Geiger JF, Vallejos AK, Greene AS, Twigger SN. //J Proteome Res. 2009. Vol.8. №б. P. 3148-3153
9. Ropella GE, Hunt CA. // BMC Syst Biol. 2010. Vol.3. №4.
Р.1б8
10. Doukas C, Pliakas T, Maglogiannis I. // Conf. Proc. IEEE Eng Med Biol Soc. 2010. Vol.1. P.1037-1040
CLOUD COMPUTING IN MEDICINE V.G. VOLKOV, I.Y. KOPYRIN, K.A. KHADARTSEVA Tula State University
This article reviews the information on possibilities and prospects of using the technology of cloud calculations in medicine and public health services. Advantages in the sphere of such functioning technologies, examples of using cloud technologies in public health services at conducting electron medical cards and forming an accounting system in medical institutions are given. Prospects of applying cloud calculation in public health services are defined.
Key words: information technologies, cloud computing, cluster.
