Экспертные системы – это одно из направлений искусственного интеллекта, которое продолжает развиваться на протяжении последних сорока лет.
В информатике экспертные системы рассматриваются совместно с базами знаний как модели поведения экспертов в определенной области знаний с использованием процедур логического вывода и принятия решений, а базы знаний — как совокупность фактов и правил логического вывода в выбранной предметной области деятельности[1].
Главным достоинством экспертных систем является возможность накопления знаний и сохранение их длительное время. В отличии от человека к любой информации экспертные системы подходят объективно, что улучшает качество проводимой экспертизы. При решении задач, требующих обработки большого объема знаний, возможность возникновения ошибки при переборе очень мала[1].
Первые медицинские экспертные системы, которые принято считать удачными, возникли в 70-х годах прошлого века. Наиболее известной медицинской экспертной системой является MYCIN. Система была разработана за 5 или 6 лет в начале 1970х годов в Стендфордском университете. Она была написана на Лиспе как докторская диссертация Edward Shortliffe под руководством Bruce Buchanan, Stanley N. Cohen и других. В этой же лаборатории была ранее создана экспертная система Dendral, но на этот раз внимание было акцентировано на использовании решающих правил с элементами неопределенности. MYCIN был спроектирован для диагностирования бактерий, вызывающих тяжелые инфекции, такие как бактериемия и менингит, а также для рекомендации необходимого количества антибиотиков в зависимости от массы тела пациента. Название системы происходит от суффикса «-мицин», часто встречающегося в названиях антибиотиков. Также MYCIN использовалась для диагностики заболеваний свертываемости крови.[2]. MYCIN считаетсяэффективной экспертной системой, эффективность ее подтверждена тестами.
Экспертная система диагностики кардиологических заболеваний может использоваться при ранней диагностике кардиологических заболеваний в приемном покое, когда вновь поступившего больного осматривает врач. При разработке экспертной системы возникла необходимость формализации кардиологических заболеваний, поскольку они имеют во многом похожие симптомы и для правильной диагностики необходимо учитывать их в комплексе, а также степени выраженности того или иного симптома.
Для разработки экспертной системы кардиологических заболеваний были взяты следующие заболевания: стенокардия, артериальная гипертензия, инфаркт миокарда, миокардит, перикардит, хроническая ревматическая болезнь сердца.
Были разработаны следующие обозначения симптомов кардиологических заболеваний (таблица 1).
Таблица. 1 -Симптомы и их сокращенные обозначения
|
Типичная ангинальная боль |
tanbl |
|
Нетипичная ангинальная боль |
ntanb |
|
Кардиалгии |
kardl |
|
Одышка |
odysh |
|
Перебои в работе сердца |
pvrbs |
|
Сердцебиение |
serdb |
|
Головные боли |
glbol |
|
Головокружение |
glvkr |
|
Шум в ушах и/или в голове |
shvuw |
|
Отеки на ногах |
otnan |
|
Тошнота и/или рвота |
tshrv |
|
Слабость |
slabs |
|
Обморок/Потеря сознания |
obmor |
|
Чувство страха |
chuvs |
|
Холодный пот |
xolpt |
|
Приступы удушья |
prsud |
|
Боли в суставах |
bolvs |
|
Лихорадка |
lihor |
Согласно знаниям экспертов (в качестве экспертов выступают врачи кардиологи) были расставлены значимые ранги симптомов.
Симптомы могут принимать следующую градацию:
S 1 - может быть, но не важный (не характерный)
S 2 - может быть несколько чаще, но не важный
S 3 - чаще встречается, чем не встречается
S 4 - в одинаковой степени отсутствует, как и присутствует
S 5- может быть, в случае отсутствия основных симптомов
S 6 - характерный
J 7 - наиболее характерный
J 8 - основной симптом
Жирным шрифтом выделены наиболее характерные, основные симптомы, на основе которых экспертная система будет ставить диагноз.
Человек, отвечающий на вопросы экспертной системы, оценивает симптомы и присваивает им ранги, приведенные в таблице 2. Экспертная система в свою очередь сравнивает полученные ответы с базой знаний и на основе сравнения выставляет тот или иной диагноз. Если же экспертная система не нашла соответствий между ответами человека и базой данных, то она выводит сообщение о том, что на основе принятых ответов она не может поставить диагноз, и соответствующей болезни в базе знаний нет.
Формальная запись кардиологических заболеваний, хранящихся в системе, выглядит следующим образом:
Стенокардия (tanbl(ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obm or(chuvs(xolpt(prsud))))))))))))))))
Инфаркт миокрада (tanbl(ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obm or(chuvs(xolpt(prsud(lihor)))))))))))))))))
Артериальная гипертензия (kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(shvuw(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud))))))))))))))))
Миокардит (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))
Перикардит (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))
Хроническая ревматическая болезнь (ntanb(kardl(odysh(pvrbs(serdb(glbol(glvkr(otnan(tshrv(slabs(obmor(chuvs(xol pt(prsud(bolvs(lihor))))))))))))))))
56
После заполнения таблицы 1 врачом-кардиологом экспертная система диагностики кардиологических заболеваний формирует формальную запись из перечисленных симптомов и сравнивает с формальными записями болезней, которые хранятся в экспертной системе, на основании сравнения система ставит предполагаемый диагноз и выводит его врачу-кардиологу.
Достоинство экспертной системы, основанной на формальной записи кардиологических заболеваний, состоит в том, что возможно добавление новых заболеваний и их симптомов без изменения исходного программного кода. Новые заболевания и симптомы вносятся в базу знаний пользователем (врачом кардиологом), а также вносятся формальные записи заболеваний. Экспертная система ставит предварительный диагноз.
Литература
- http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%A1
- http: //ru. wikipedia. org/wiki/MYCI