混沌学在仪器领域的应用

　　一、什么是混沌学

　　近年来，国际上悄然兴起一个新学科，它就是混沌学。混沌原是指混乱和无序的状态。现代科学则把一些貌似无序、杂乱无章而实则有它自己规律的现象称之为混沌。

　　现在，人们已经明白几乎在所有学科，如数学、物理学、生理学、生态学、电子学、天文学乃至社会科学等领域都存在混沌现象。这是因为在现实世界中，几乎所有系统在本质上说，都是非线性的。现在人们正努力在各个学科，利用混沌理论来解决各种实际问题。

　　二、利用CAP分析人体的混沌现象

　　现在介绍一种在医学领域使用的人体混沌现象分析仪CAP。它是一个能从人体中抽出混沌现象，再将其重新组成以得到混沌构造，使其以混沌吸引子的形式用可视的图形表现出来，并对该混沌现象所具有的功能加以分析并表示出来的系统。

　　由于手指指尖的脉动混沌吸引子图能很好地反映精神、心理状态，故下面以指尖脉动为例说明如何利用CAP进行分析。

　　CAP的硬件包括3部分:(l)脉动传感器;(2)脉动数据收集装置(MPCD);(3)计算机及其外围设备。CAP的软件包括:(l)脉动数据检测软件;(2)混沌吸引子计算及表示软件;(3)庞加莱断面计算及表示软件;(4)李雅谱诺夫指数计算软件;(5)相互信息量计算软件;(6)付里叶分析软件;(7)分数维次计算软件。

　　脉动传感器测出指尖微动脉的体积波动变化，得出指尖光电体积脉动。脉动传感器系由一对发光二极管和光敏晶体管组成。从发光二极管发出的波长为94Onm的红外线，到达指尖处的毛细血管。随着血管体积的变化，氧化血红蛋白量也不同。光敏晶体管接收到的反射光则对应氧化血红蛋白量而变化。光敏晶体管将接收到的反射光变换成电压，并向脉动数据收集装置(MPCD)输出。

　　MPCD由运算放大器、A妇变换器、通信和控制用的CPU组成。MPCD根据所得到的来自计算机的抽样频率、收集到的样本数、数据格式、变换的开始和中止指示来控制脉动传感器，再把从传感器来的可发送数据，经放大、变换后发送给计算机。

　　表示生体现象，除指尖脉动外，还有用心电仪测出的心脏电位、脑电波以及眼球的调节运动等。通过给定取样频率、嵌人时间、嵌人维次、从高维空间到低维空间的投影及照相时的参数等，便可得到其固有的数据。为了建立最佳的混沌吸引子图，正确地决定上述这些最佳参数是非常重要的。

　　三、利用混沌现象判断人体的健康状况

　　根据cAP分析的结果，可把身心状态和健康状态同混沌的关系，归纳成以下几点: