JU? WKRÓTCE POJAWI SI? W KOMPUTERZE NURKOWYM BLISKO CIEBIE

Transkrypt

1 JU? WKRÓTCE POJAWI SI? W KOMPUTERZE NURKOWYM BLISKO CIEBIE To ju? dwadzie?cia pi?? lat, odk?d w ogólnym u?yciu pojawi?y si? komputery nurkowe. W okresie tym wiele si? zmieni?o, szczególnie w nauce i technice. Pomimo tego, komputery nurkowe, w swojej istocie, pozosta?y zasadniczo niezmienione. Prawda, obecnie obs?uguj? one nitrox i trimix i zosta?y dodane rozmaite wodotryski, lecz algorytmy b?d?ce podstaw? wszystkich sprzedawanych dzisiaj komputerów nurkowych nadal s? oparte na modelu Haldana, niezale?nych równoleg?ych przedzia?ów, modelu, który istnieje bez ma?a sto lat. (Powiecie Niemo?liwe!. Co z modelami p?cherzykowymi? Wyluzujcie, dostaniemy si? do nich.) Nie by?oby to problemem, gdyby model Haldana dzia?a? naprawd? dobrze. Przecie? rekiny przetrwa?y zasadniczo niezmienione przez ca?e wieki i s? uznawane, nie jako przestarza?y, lecz niemal doskona?y wzór dla ich funkcji i prze?ycia. Model Haldana ani troch? nie znajduje si? w tej samej lidze. Jego zasadnicz? atrakcyjno?ci? by?a wzgl?dna prostota. Zawsze pojawia?y si? dooko?a sugestie dla bardziej realistycznych, wzajemnie po??czonych modeli i istnia?y w pewnym czasie przy narodzeniu si? komputera nurkowego. Lecz wczesne komputery nurkowe by?y w stanie zaimplementowa? model Haldana; bardziej z?o?ony model by?by zbyt wielki dla ich pami?ci i mo?liwo?ci mikroprocesora. Obecnie, oczywi?cie,?yjemy w zupe?nie innej erze, je?eli chodzi o moc przetwarzania i pami??. A niezale?ne równoleg?e przedzia?y po prostu nie wytrzymuj? dok?adnej analizy. Kilka medycznych i fizjologicznych bada? sprawdzi?o pr?dko?ci, z którymi rozmaite substancje, w??czaj?c gazy s? rozprowadzane i wyp?ukiwane z tkanek naszych cia?. Ogólny wniosek? Wyniki nie s? spójne z modelem Haldana, gdzie przedzia?y by?y odizolowane od siebie, lecz wskaza?y,?e prawdopodobnie zaanga?owana by?a konfiguracja bardziej po??czonych ze sob? przedzia?ów. Oto przodownik nowego modelu po??czonych przedzia?ów, ten, który najprawdopodobniej b?dzie stanowi? cz??? naszej nurkowej przysz?o?ci1: Saul s ICM. Rysunek 1 ilustruje podstawy, po lewej, modelu Haldana oraz, po prawej, Saul s ICM. Strza?ki pokazuj?, któr?dy gazy mog? wnika? i opuszcza? przedzia?y, wi?c na rysunku mo?na ujrze? ró?nice w po??czeniach w obu modelach. Nieco mniej oczywiste jest, co reprezentuj? przedzia?y w ró?nych modelach. Ka?dy przedzia? w modelu Haldana reprezentuje tkank?, która mo?e ulec chorobie dekompresyjnej. (Oto, dlaczego wszystkie jej przedzia?y s? czerwone ze wzgl?du na niebezpiecze?stwo). Tkanki, które nie ucierpi? urazu dekompresyjnego, nie odgrywaj??adnej roli w prostym modelu Haldana. Chocia? zagro?enia ze wszystkich trzech przedzia?ów w modelu Haldana s? uj?te w obliczaniu zagro?enia dekompresji, w praktyce, zagro?enie dla dowolnego konkretnego nurkowania jest w wi?kszo?ci wywodzone z zagro?enia tylko jednego przedzia?u ( przedzia?u kontroluj?cego ), z bardzo niewielkim udzia?em pozosta?ych przedzia?ów. Z drugiej strony, w modelu Saul s ICM,

2 tylko centralny nios?cy zagro?enie przedzia? (czerwony) reprezentuje tkank? z zagro?eniem urazem dekompresyjnym; pozosta?e przedzia?y (zielone) reprezentuj? tkanki nieaktywne (takie jak tkanka t?uszczowa), gdzie uraz dekompresyjny nie wyst?puje. Zamiast tego, ich rol? w modelu jest funkcjonowanie w roli pojemników i zbiorników dla nadmiaru gazu. Pocz?tkowo, podczas spr??ania, tkanki te dzia?aj? jak zbiornik nadmiarowy, zwi?kszaj?c ilo?? gazu, który mo?e by? wch?oni?ty bez powodowania szkody. Lecz w miar? kontynuowania nurkowania, wch?aniane jest coraz wi?cej gazu; pami?tajmy,?e nadejdzie czas zwrotu. Nurkowanie si? ko?czy, a ty zaczynasz swoje wynurzanie. Nadmiar gazu nie znikn??. Podczas dekompresji, przedzia? nios?cy zagro?enie musi wyeliminowa? nie tylko gaz znajduj?cy si? w nim, lecz, dodatkowo gaz zwracany, powracaj?cy obecnie z innych przedzia?ów. (To, przy okazji, zwi?ksza wag? powolnego wynurzania si? i przystanków bezpiecze?stwa.) Oczywi?cie, w nurkowaniach bardzo niskiego ryzyka, podczas kompresji stosunkowo niewiele gazu b?dzie wch?oni?te, skutkuj?c jego niskim st??eniem w przedziale nios?cym zagro?enie oraz w pozosta?ych przedzia?ach. Przy niskim st??eniu gazu w tych zbiornikach, zwrot podczas dekompresji jest bardzo powolny, poniewa? przedzia? nios?cy zagro?enie w tym samym czasie odgazowuje swoje w?asne niskie st??enie, zagro?enie DCS jest mniejsze, ni? by?oby ono w innym wypadku. Wszystko to ma pewien intuicyjny sens, gdy my?lisz o tym, jak organizm funkcjonuje jako ca?o??. Lecz intuicja ma ograniczon? u?yteczno??. Prawdziwym testem jest to, jak dobrze funkcjonuje sam model. A staje si? jasne,?e model ten jest daleko lepszy od istniej?cych modeli w przewidywaniu prawdopodobie?stwa zespo?u zaburze? dekompresyjnych. Co dok?adnie mam przez to na my?li? Oczywi?cie, modele nie maj? zdolno?ci psychicznych. Oto jak dzia?a porównanie. W praktyce, modele s? reprezentowane przez uk?ady równa?. W swoim sednie, równanie jest po prostu sekwencj? operacji matematycznych przeprowadzanych z u?yciem liczb w jeden z dwóch sposobów: jako zmiennych lub jako sta?ych. W modelach nurkowania, zmienne mog?yby generalnie reprezentowa? rzeczy takie jak czas, g??boko??, czy nurkowanie skutkowa?o (czy te? nie) kesonówk?, zasadniczo rzeczy, które zmieniaj? si? z danymi. Sta?ymi s? liczby, które stanowi? cz??? samego równania liczby, które pozostaj? sta?e bez wzgl?du na to, jakie dane wprowadzasz. Zanim mo?esz u?y? modelu który zaczyna si?, zasadniczo, jako ramy teoretyczne musisz go wyregulowa?, aby dopasowa? do próbki rzeczywistych danych typu, który masz nadziej? przewidzie?. Nazywane jest to kalibracj?. Podczas procesu kalibracji modelu na przyk?adowym zestawie danych, rzeczy staj? si? nieco dziwne: zmienne w rzeczywisto?ci pozostaj? sta?e (poniewa? przyk?adowe dane nie ulegaj? zmianie), podczas gdy zmieniaj? si? sta?e (poniewa? wypróbowujesz ró?ne warto?ci swoich sta?ych, aby zobaczy?, które przynios? twoje przewidywania najbli?ej do przyk?adowych danych). Gdy zosta?y okre?lone najlepsze warto?ci dla sta?ych, model mo?e by? przekszta?cony w funkcjonuj?cy algorytm. Jedn? z miar mo?liwo?ci prognozowania najbardziej elementarn? by?oby, jak dobrze model pasuje do rzeczywistych danych, których u?y?e? do jego kalibracji. Lecz, w pewnym sensie, jest to najmniej wa?na miara. Nosi ona pewne podobie?stwo do przepowiadania przesz?o?ci. Wiesz ju? co si? wydarzy?o i konstruujesz swój model w taki sposób,?eby zgadza? si? on z tym, co si? wydarzy?o.

3 Nadal, posiada to pewn? warto?? je?eli zaniechasz tego testu, twój model jest za?atwiony lecz nie jest niczym wi?cej, ni? punktem startowym. Nast?pnym krokiem jest sprawdzenie, jak dobrze model dzia?a na innym zestawie danych, lecz jest to nadal podobne do kalibracji zestawu danych. Obecnie ju? nie przewidujesz przesz?o?ci. Je?eli przeszed?e? ten test, twoja teoria posiada pewn? spójno??, chocia? w ograniczonym zakresie. Wi?kszo?? modeli, które zaspokoj? pierwsz? miar?, spe?ni? równie? t? drug?. Lecz dla zmierzenia rzeczywistej si?y modelu, potrzebujesz sprawdzi? jak dobrze on dzia?a w przewidywaniu zagro?enia dla zestawu profili, który nie mie?ci si? zupe?nie w zakresie zagro?e? reprezentowanych przez profile kalibracji. A wi?c, jak dobrze ma si? model wykalibrowany z u?yciem danych z nurkowania o umiarkowanym zagro?eniu, gdy zastosujemy kompletnie inny zestaw nurkowa?, gdzie ryzyko choroby dekompresyjnej jest znacznie wy?sze? Przejd?my do przypadku ekstremalnego. Badacze marynarki USA przygl?dali si? ilo?ciom choroby dekompresyjnej przy nurkowaniach nasyconych, w zakresie rzeczywistych przypadków z rodzaju nawet nie my?lcie o tym, aby robi? to w domu. Czynili to w ramach próby okre?lenia zagro?e? bezpo?rednio zwi?zanych z wynurzeniami z uszkodzonych?odzi podwodnych. Poniewa? oczekiwany jest bardzo wysoki poziom zagro?enia, u?ywali oni g?ównie szczurów i?wi?, lecz byli w stanie obliczy?, jak ich wyniki na zwierz?tach mog?yby stosowa? si? w odniesieniu do ludzi. Materia pokaza?a oczekiwane zagro?enie chorob? dekompresyjn? dla ka?dego z trzech profili: wszystkie by?y bezpo?rednimi wynurzeniami z nasycenia na powietrze z 10, 12 lub 15 metrów s?upa wody. Zobaczmy, jak ró?ne modele, ka?dy skalibrowany na danych nurkowania o ni?szym zagro?eniu, sprawdzi?y si? w przewidywaniu wyników uzyskanych w tym eksperymencie. Wykres pokazuje pewne raczej uderzaj?ce ró?nice. Modelami, które porównywali?my by?y: typowy model Haldane a; LE1, Saul s ICM, oraz Saul s ICBM (p?cherzykowa wersja Saul s ICM). LE1 oznacza dodanie wp?ywu p?cherzyków do czego?, co w przeciwnym razie jest modelem Haldane a. Patrz?c na wykres, widzimy,?e modele Saul s ICM i ICBM plasuj? si? w jednej linii z rzeczywistymi wynikami (które wzrastaj? gwa?townie z g??boko?ci? nasycenia), podczas gdy oba modele Haldane a (bazuj?cy na p?cherzykach i nie) utrzymuj? w przybli?eniu prostoliniow? trajektori?, która bardzo powa?nie niedocenia zagro?enia przy wi?kszych g??boko?ciach. Dodanie p?cherzyków do obu modeli (wzajemnie po??czonych i niezale?nych przedzia?ów) tworzy stosunkowo mniejsz? zmian? w przewidywaniach, podczas gdy wp?yw zmiany ze struktury niezale?nych do wzajemnie po??czonych przedzia?ów jest ogromny. A co z porównaniem modeli w przeciwnym kierunku, bardzo niskiego zagro?enia, bardziej typowym dla pospolitego nurkowania rekreacyjnego? Gdy sprawdzili?my ilo?? incydentów dla oko?o profili nurkowania z powietrzem (z zestawu danych projektu DAN Project Dive Exploration [PDE]), przewidywania modeli wzajemnie po??czonych okaza?y si? bli?sze rzeczywistej ilo?ci przypadków, które mia?y miejsce. Nurkowania te tylko w 10 przypadkach skutkowa?y chorob? dekompresyjn?. Tworz?c pewne bazuj?ce na tym statystyki, model przewiduj?cy 5 do 18 przypadków by?by sensownie trafny. Model LE1 przewidzia?by 51 przypadków; prosty model Haldane a przewidzia?by 126 przypadków, model ICM 10, a ICBM 15 przypadków. Ponownie, modele z wzajemnymi po??czeniami przewy?szaj? pozosta?e. S? wi?c one bardziej dok?adne przy bardzo wysokim zagro?eniu oraz przy nurkowaniach o bardzo niskim zagro?eniu.

4 Je?eli patrzysz jedynie na wyniki niskiego zagro?enia, móg?by? mie? sk?onno?? do ziewania i dziwi? si? dlaczego powiniene? uwa?a?. Istniej?ce modele przewiduj? wi?ksz? ilo?? trafie? wspaniale. Czy nie oznacza to,?e s? one bardziej konserwatywne, ni? modele wzajemnie po??czone? I czy nie jest to zasadniczo dobr? rzecz?,?e wydaj? si? by? bezpiecznymi? Odpowiedzi brzmi?, odpowiednio: Nie oraz To zale?y. Pami?tasz porównania przy bardzo wysokim zagro?eniu, na które patrzyli?my wcze?niej? Istniej?ce modele wysoce niedoceniaj? tam zagro?enia. Oznacza to,?e nie s? one bezpieczne dla tych profili wysokiego ryzyka. Samo w sobie nie oznacza to zbyt wiele, poniewa? w?adnym razie nie chcia?by? nurkowa? z tymi profilami. Bardziej k?opotliwe jest to,?e ich przepowiednie nie pod??aj? prawid?owym wzorcem. Czyni to prawdopodobnym,?e ich prognozy równie? powa?nie niedoceniaj? zagro?enia w profilach mniejszego i umiarkowanego zagro?enia, które móg?by? uwzgl?dnia? nurkuj?c. Czy bardziej konserwatywny model (który, jak widzieli?my, niekoniecznie opisuje bie??ce modele) jest dobr? rzecz?? Mo?liwe, pod warunkiem,?e jest dok?adny. Wzgl?dny poziom zagro?enia na jakie jest przygotowany nurek jest decyzj? osobist?. Lecz bez dok?adnej informacji, nie znajdujesz si? na pozycji w?a?ciwej do oceny prawdziwego poziomu zagro?enia. Bez wzgl?du na to, czy chcesz najbezpieczniejszej opcji, czy?yczysz sobie tolerowa? nieco wy?sze zagro?enia, klucz do uzyskania tego, co pragniesz le?y w dok?adno?ci. Modele Saul s mog?, jak widzieli?my, zapewni? du?o wi?ksz? dok?adno??. (Oczywi?cie, artyku? ten móg? dostarczy? jedynie krótki przegl?d modeli i bada? nad nimi. Aby uzyska? pe?niejszy obraz i pobra? najnowsze opublikowane artyku?y, sprawd? stron? internetow? autora.) Oczekuj?,?e modele Saul s pojawi? si? w komputerach nurkowych w stosunkowo bliskiej przysz?o?ci i?e w ko?cu stan? si? one nowym standardem dla nurkowania. W mi?dzyczasie, twoj? najlepsz? strategia jest kontynuacja nurkowania zgodnie z posiadanym komputerem nurkowym, lecz b?d??wiadomy jego ogranicze?. Je?eli wydaje si? on by? w konflikcie z tym, co mo?esz pami?ta? z tabel nurkowania lub z lekcji, skorzystaj z opcji bezpieczniejszej. A ponad wszystko, nigdy nie lekcewa? swoich przystanków bezpiecze?stwa. Figure 1 Image not found or type unknown ABOUT THE AUTHORS Saul Goldman, a physical chemist, is Professor Emeritus at the University of Guelph and has published about 100 papers in some of the most prestigious journals in the field (see Much of his research has dealt with liquids and solutions, particularly gases in liquids. He is also an avid diver who has logged almost 1000 dives.

5 Since, like many physical chemists, he is somewhat addicted to equations, Ethel Goldman became involved to keep the material suitable for casual reading by nonphysical chemists and, in particular, to rigorously weed out equations and scientific jargon. When Saul insisted that equations were necessary, at least for background, Ethel relented but the only place you ll find them is as background - literally.