Короткі теоретичні відомості

Принципово нові досягнення в технології обробки інформації пов’язані зі створенням особливих людино-машинних систем, призначених для накопичення й обробки у комп’ютері знань, необхідних для вирішення складних практичних задач. Подібні системи одержали назву систем знань (knowledge based system). Серед систем знань найбільш бурхливо останнім часом розвивалися експертні системи (ЕС). У медицині ЕС широко застосовуються для підтримки прийняття рішень при розв’язанні різноманітних проблем діагностики, прогнозування, лікування, управління, навчання тощо.

Продемонструємо особливості архітектури, характеристик та принципів роботи з клінічними експертними системами на прикладі програми «Експертна система» v2.0 (http://bukhnin.chat.ru/).

«Експертна система» є напівактивною експертною системою, що використовує байєсовскую систему логічного висновку. Програма (див. рис. 59) призначена для проведення консультації з користувачем у деякій прикладній області (відповідно до завантаженої бази знань) з метою визначення ймовірностей можливих висновків, використовуючи для цього оцінку правдоподібності деяких передумов (свідчень), одержаних від користувача.

Як приклад розглянемо задачу визначення ймовірностей наявності різних захворювань у пацієнта. Програма в цьому випадку виступає в ролі лікаря (експерта), що задає пацієнтові систему відповідних питань та на основі отриманих відомостей ставить діагноз. Причому під час діалогу користувача і програми запитується оцінка істинності ключового факту і на основі відповіді коректується ймовірність висновку та перехід до наступного актуального факту. У такий спосіб досягається швидке одержання результату при мінімальній кількості питань.

Використання байєсовської системи логічного висновку означає, що оброблювана експертною системою інформація не є абсолютно точною, а носить ймовірнісний характер. Користувач не обов’язково повинен бути впевнений в абсолютній істинності або хибності відповіді, а може відповідати на запитання системи з певним ступенем впевненості. У свою чергу система видає результати консультації у вигляді ймовірностей настання висновків.

Рис. 59. Інтерфейс програми Експертна система

Для початку роботи з програмою необхідно завантажити базу знань, що містить інформацію з тієї прикладної області, у якій Ви бажаєте одержати консультацію (детальний опис роботи з програмою подано в схемі 5). Після початку консультації в правій частині вікна (область запитів) з’являється перший запит системи, ступінь істинності якого система бажає дізнатися. У даній версії експертної системи можливі два способи відповіді користувача:

- задання за деякою шкалою коефіцієнту впевненості (КВ) (наприклад, від ‑5, що означає «точно ні», до +5 – «точно так»).

- введення ймовірності істинності відповіді (число від нуля до одиниці).

В обох випадках користувач має можливість вибирати будь-які проміжні значення. Ці два варіанти відповідей не тотожні, оскільки значення коефіцієнта впевненості вибирається практично інтуїтивно, в той час як імовірність може бути отримана з дослідів, математичних обрахунків тощо. Зазначимо ще одну важливу відмінність між двома способами відповіді. У випадку вибору коефіцієнта впевненості, користувач може відповісти «не знаю», ввівши число, що відповідає середині шкали (наприклад, нуль, якщо шкала від -5 до +5). Така відповідь не впливає на результат консультації. При виборі введення ймовірностей істинності відповідей такої можливості не має.

Введення ймовірності істинності відповіді виправдане у випадку, коли користувач точно знає її значення. Його можна отримати з таблиць, за результатами статистичних досліджень, математичних обчислень.

На схемі 6 реалізована дидактична імітаційна модель відповіді користувача на запит системи.

Введена користувачем відповідь обробляється, розташовується в список, вище області запиту та підсвічується сірими кольором. При потребі користувач може виділити будь-які відповіді в цьому списку й скасувати її обробку.

Одержуючи від користувача відповіді, система коректує ймовірності можливих діагнозів, що відображається в лівій частині верхньої половини вікна.

По завершенні (а також у процесі) консультації передбачено можливість збереження її ходу у текстовому файлі. До протоколу буде записаний поточний час, опис бази знань, список оброблених питань та відповідей і результати консультації в тому порядку, у якому вони представлені у вікні програми.

Схема 5. Модель опису роботи з програмою

Схема 6. Модель відповіді користувача на запити системи

Тестові завдання для самоконтролю

1. Експертні системи що визначають зміст медичних спостережень та дослідів, називаються:

¨ ЕС діагностики;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ ЕС моніторингу;

¨ ЕС прогнозування.

2. Експертні системи, які визначають характер відхилення стану об’єкта від норми, називаються:

¨ ЕС діагностики;

¨ інтерпретації даних;

¨ ЕС моніторингу;

¨ ЕС прогнозування.

3. Експертні системи, орієнтовані на нерепервну інтерпретацію даних та сигналізацію про вихід тих чи інших параметрів за допустимі межі, називається:

¨ ЕС діагностики;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ ЕС моніторингу;

¨ ЕС прогнозування.

4. Експертні системи, які роблять ймовірнісні висновки про майбутній перебіг подій із ситуацій що склалися, називаються:

¨ ЕС навчання;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ ЕС моніторингу;

¨ ЕС прогнозування.

5. Експертні системи, що визначають вправи, необхідні для поліпшення підготовки майбутнього лікаря, називаються:

¨ ЕС навчання;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ ЕС моніторингу;

¨ ЕС прогнозування.

6. Складні програмні пакети, що акумулюють знання фахівців в конкретних галузях, і здатні давати рекомендації чи розв’язувати поставлені задачі, називаються:

¨ госпітальними системами;

¨ експертними системами;

¨ медичними інформаційними системами;

¨ системами штучного інтелекту.

7. Експертні системи, що працюють безпосередньо в режимі консультації з користувачем без застосування методів обробки даних, називаються:

¨ автономними ЕС;

¨ гібридними ЕС;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ діагностичними ЕС.

8. Експертні системи, що містять стандартні пакети прикладних програм обробки, називаються:

¨ автономними ЕС;

¨ гібридними ЕС;

¨ ЕС інтерпретації даних;

¨ діагностичними ЕС.

9. Експертні системи знаходиться в активному діалозі з експертом в режимі:

¨ навчання;

¨ роботи;

¨ роботи і навчання.

10. Сукупність наукових дисциплін, що вивчають методи вирішення задач творчого характеру, з використанням електронно-обчислювальної техніки, називають:

¨ госпітальними системами;

¨ експертними системами;

¨ медичними інформаційними системами;

¨ системами штучного інтелекту.

Дата добавления: 2017-02-01