Pod koniec ubiegłego roku amerykańskie Towarzystwo Komputerowe Instytutu Inżynierii Elektrycznej i Elektronicznej (IEEE Computer Society) zapoczątkowało doroczne międzynarodowe konkursy projektowania systemów komputerowych (CSIDC). Zaproszenia do udziału zostały rozesłane na cały świat, głównie za pośrednictwem sieci Internet. Konkurs ten był przeznaczony dla studentów początkowych lat studiów informatycznych, każda uczelnia wyższa mogła zgłosić jeden 3 – 5 osobowy zespół. Spośród wszystkich zgłoszeń drogą losowania wyłoniono 50 uczestników pierwszej edycji konkursu. Z Polski jako jedyny wylosowany został zespół studentów Politechniki Poznańskiej z III roku kierunku Informatyka. Każdy z zespołów uczestniczących w konkursie otrzymał taki sam zestaw sprzętu i oprogramowania dla realizacji wyznaczonego systemu komputerowego. Zestaw ten obejmował następujące elementy sprzętowe i programowe.

SPRZĘT

OPROGRAMOWANIE

Każdy z zespołów mógł dokupić dowolny dalszy sprzęt i oprogramowanie o łącznej wartości nie przekraczającej 200 USD.

Zadanie jakie postawione zostało przed zespołami uczestniczącymi w konkursie polegało na opracowaniu osobistego urządzenia informacyjnego dla celów ochrony zdrowia (Health Care Information Appliance). Zagadnienie dbałości o zdrowie staje się coraz pilniejszym problemem w starzejących się społeczeństwach państw wysoko uprzemysłowionych. Zaprojektowane urządzenie miało zachęcać do codziennej troski o swoje zdrowie i ułatwiać związane z tym czynności.

Urządzenia informacyjne są stosowane głównie do tworzenia, przesyłania, odzyskiwania i przetwarzania informacji za pośrednictwem sieci komputerów takiej jak na przykład Internet. Urządzenia takie są często związane z pewną określoną dziedziną np. z obrotem papierami wartościowymi czy finansami osobistymi. Wszystkie takie urządzenia posiadają pewne wspólne cechy: niewielkie rozmiary, małe zapotrzebowanie na energię, łatwość obsługi, możliwość pracy w prawie każdym zakątku kuli ziemskiej. Urządzenie przeznaczone dla celów ochrony zdrowia powinno ponadto umożliwiać obsługę osobom nie posiadającym pełnej sprawności fizycznej.

Jako przykład organizatorzy przedstawili specyfikację funkcjonalną urządzenia służącego do wspomagania procesu przyjmowania leków i informowania o ewentualnych konfliktach zachodzących pomiędzy różnymi specyfikami. Urządzenie to przechowuje dane osobowe każdego członka rodziny łącznie z jego historią terapeutyczną obejmującą szczegółowe informacje dotyczące przebytych chorób i przyjmowanych leków. Po identyfikacji użytkownika i wprowadzeniu nazwy oraz dawki leku przepisanego przez lekarza urządzenie powinno sprowadzić z sieci Internet i zaprezentować szczegółowe informacje o tym leku. W przypadku wykrycia konfliktu z innym zażywanym aktualnie specyfikiem sygnalizowane ma być ostrzeżenie.

Na początku maja bieżącego roku upływał termin przesłania trzydziestostronicowej dokumentacji zaprojektowanego urządzenia. Zespół poznański opracował opis uniwersalnego urządzenia do wspomagania ochrony zdrowia całej rodziny. Główną koncepcją przyjętą przez projektantów było stworzenie systemu o architekturze otwartej, złożonego ze środowiska operacyjnego i dowolnej liczby modułów służących rozwiązywaniu różnych problemów związanych z ochroną zdrowia. Moduły ochrony zdrowia mogą być sprowadzane z dedykowanego serwera przeznaczonego do współpracy ze wszystkimi urządzeniami.

Œrodowisko operacyjne zrealizowane zostało z wykorzystaniem systemu operacyjnego QNX. Dla tego systemu studenci zaprojektowali nowy format okien i opracowali specjalizowany podsystem zarządzania oknami (window manager). Ponieważ jednym z założeń tworzonego urządzenia było umożliwienie wykorzystywania go przez osoby niepełnosprawne przyjęto założenie, iż obsługa całego systemu odbywać się będzie jedynie za pomocą 6 klawiszy (4 klawisze strzałek kierunkowych, klawisz zatwierdzania i klawisz pomocy). Dalsze ułatwienie posługiwania się systemem projektanci chcieli uzyskać przez wprowadzenie sterowania głosem ze zwrotnym głosowym potwierdzeniem komendy. W tym celu zaprojektowana i wykonana została karta dźwiękowa przeznaczona do współpracy z magistralą PC104, którą udostępnia płyta główna komputera (koszt takiej oryginalnej płyty przekraczał limit 200 USD).

Innym założeniem było wykorzystywanie urządzenia przez wiele osób, na przykład przez członków tej samej rodziny. Nawet w rodzinie nie zawsze chce się jednak upowszechniać dane o stanie swojego zdrowia. Zaprojektowane urządzenie wyposażone zostało więc w klucze sprzętowe, które w powiązaniu z hasłem uniemożliwiają dostęp do osobistych danych osobom niepowołanym. Pełna identyfikacja aktualnego użytkownika urządzenia umożliwia wyróżnienia dla każdego członka rodziny jego własnego profilu złożonego z tych modułów ochrony zdrowia, które dotyczą danej osoby.

Szczególną uwagę projektanci zwrócili również na zagadnienie zabezpieczenia danych. Wszelkie dane opisujące stan zdrowia użytkowników przechowywane są w bazie danych w postaci zakodowanej przez odpowiednie algorytmy kryptograficzne. Kodowaniu podlega również transmisja internetowa pomiędzy urządzeniem a serwerem, który służyć ma również przechowywaniu kopii danych każdego użytkownika.

Zrealizowane środowisko operacyjne posiada również jeszcze jedna interesującą właściwość. Otóż podczas pracy użytkownika można dokonać aktualizacji dowolnego składnika środowiska operacyjnego. Aktualny stan systemu jest wówczas zapamiętywany, z serwera sprowadzana jest nowa wersja wskazanego składnika, a po jej zainstalowaniu system odtwarza stan poprzedni.

Jako przykład modułów ochrony zdrowia zrealizowano moduł sprowadzania i prezentacji artykułów związanych z ochroną zdrowia oraz moduł realizujący naturalną metodę planowania rodziny.

Moduł prezentacji artykułów łączy się z dedykowanym serwerem, na którym lekarz umieszcza publikacje, które jego zdaniem dany pacjent powinien przeczytać. Lista artykułów jest prezentowana użytkownikowi, po wybraniu artykuł jest sprowadzany i wyświetlany za pomocą przeglądarki HTML będącej elementem środowiska operacyjnego.

Dla realizacji modułu naturalnego planowania rodziny zrealizowny został termometr cyfrowy podłączony do portu wejść przemysłowych płyty głównej. Oprogramowanie tego modułu realizuje najnowszą metodę angielską wyznaczania okresów płodności i bezpłodności. Z trzech parametrów wejściowych tej metody pomiaru temperatury dokonuje się za pomocą wspomnianego termometru cyfrowego, pozostałe parametry wprowadzane są do odpowiednich pół edycyjnych. Wynikiem działania modułu jest aktualizowany codziennie wykres temperatury ciała, na którym zaznaczone są przedziały płodności i bezpłodności.

Początek czerwca. Nerwowo, co pół godziny zaglądamy do skrzynki poczty elektronicznej. Wreszcie jest list z IEEE. Zespół poznański został zakwalifikowany do pierwszej dziesiątki i pojedzie na ogólnoświatowy finał do Waszyngtonu!

Rywalizacja finałowa składała się z kilku części. Po zainstalowaniu systemu w głównej sali konkursowej jako pierwsza odbyła się prezentacja zamknięta przeznaczona dla sędziów. Międzynarodowe grono dziesięciu sędziów podzielone zostało na pięć dwójek – każda dwójka odwiedzała po kolei każde stanowisko. Następnego dnia miały miejsce prezentacje publiczne. W ciągu 45 minut zespół omawiał swój projekt i prezentował jego działanie. Dalsze 15 minut przeznaczone było na pytania ze strony sędziów.

I w końcu ceremonia ogłoszenia wyników. Najpierw wyróżnienia – Poznania nie wyczytują. Piąte, czwarte miejsce – nas nadal nie ma. I wreszcie miejsce trzecie – Politechnika Poznańska. Wyprzedzili nas McMaster University Canada (I miejsce) i National Taiwan University (II miejsce). Studenci III roku kierunku Informatyka Politechniki Poznańskiej Wojciech Gryncewicz, Grzegorz Jachimko, Tomasz Janiszewski, Arkadiusz Waliszewski i Piotr Zieliński za zdobycie III miejsca w I Ogólnoświatowym Konkursie Projektowania Systemów Komputerowych otrzymali nagrodę w wysokości 6000 USD. Kolejne 6000 USD uzyskał Instytut Informatyki PP w postaci funduszu stypendialnego przeznaczonego na wspomaganie kształcenia informatyków na poziomie inżynierskim.

Dodatkową nagrodą jest prawo udziału zespołu z Politechniki Poznańskiej w następnej edycji konkursu bez losowania. Będzie więc nowa szansa dla młodych ludzi i być może następna pocztówka z Waszyngtonu.

PS. Szczegółowe informacje o konkursie i dokumentacje projektowe nadesłane przez finalistów można znaleźć na stronie http://www.computer.org/csidc.