ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ВЫСШИЙ КОЛЛЕДЖ ИНФОРМАТИКИ ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА СИСТЕМ ИНФОРМАТИКИ РАЗРАБОТКА ПОДСИСТЕМЫ ВЫВОДА В ДИАГНОСТИЧЕСКОЙ ЭКСПЕРТНОЙ СИСТЕМЕ ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ Пояснительная записка Листов 23 Студент Добрынин Роман Валентинович 1999г Научный руководитель Попов Иван Геннадьевич, м.н.с. ИСИ СО РАН 1999г Новосибирск 1999 СОДЕРЖАНИЕ 1. Введение 2. Описание предметной области 1. Экспертные системы, их назначение и структура 4 2.2. Задачи диагностики 3. Процесс приобретения знаний 4. Машина вывода 5. Недоопределенные модели 3. Постановка задачи 1. Формулировка в пользовательских терминах 2. Входные данные 3. Выходные данные 4. Специальные требования 4. Методы и алгоритмы решения задачи 1. Методы и определения 11 4.2. Структуры данных 3. Алгоритм решения задачи 4. Специальный инструментарий 5. Схема функционирования программного средства 1. Модель интерфейса инфологическая 2. Связь компонент во время решения задачи 6. Описание программы 7. Отладка и тестирование программного средства 8. Руководство по эксплуатации программного средства 20 8.1. Руководство системного программиста 2. Руководства пользователя 20 Заключение 22 Литература 1. ВВЕДЕНИЕ Тема проекта Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе. Данная дипломная работа была выполнена на кафедре систем информатики в лаборатории искусственного интеллекта, Института Систем Информатики Сибирского Отделения Российской Академии Наук. ИСИ СО РАН. Научный руководитель Попов Иван Геннадьевич.
Работа выполнялась с 1 сентября 1998 года по 30 мая 1999 года. Тип работы инженерная является плановой разработкой института.
Особенностью данной дипломной работы является возможность ее работы с нечеткими и неточными входными данными.
При этом подсистема вывода будет использовать экспертные знания, также допускающие элементы нечеткости и неточности.
Работа является коллективной. В мою часть работы входит создание машины вывода диагностической экспертной системы.
Разработка данного дипломного проекта подразумевает выполнение следующих работ Разработка диагностической экспертной системы Разработка машины вывода диагностической экспертной системы Программная реализация машины вывода диагностической экспертной системы Создание модуля для обработки входных данных, как с клавиатуры, так и из файлов на диске. 2.
Аналогом данной экспертной системы послужила известная в свое время си... Эта компетентность состоит из знания конкретной области, понимания зад... Но, как правило, компетентность означает нечто большее, чем владение т... Пользовательский интерфейс управляет взаимодействием с пользователем. Сюда входят и управление экраном, и организация диалога, и объяснитель...
Диагностика - это процесс поиска неисправностей в обследуемой системе ... Нахождение согласованных и корректных интерпретаций является основным ... степени надежности вводимой информации. И наконец данные, поступающие от датчиков, часто оказываются зашумленн... К примеру, задача медицинской диагностики заключается в обнаружении за...
Процесс приобретения знаний. Процесс создания диагностической экспертной системы можно разделить на... 2.4. Так же, следует обратить внимание на ситуацию, когда пользователь в от... 2.5.
Эта неполнота касается в первую очередь значений величин объектов напр... Значение считается определенным, если однозначно известен тот элемент ... Пусть x переменная с областью определения X. Значение x, соответствующее всему множеству X, будем называть полной н... Множество функций интерпретации отношений из R можно представить следу...
Постановка задачи В задачу данной дипломной работы входит разработка машины вывода диагностической экспертной системы.
Особенностью разрабатываемой машины вывода является ее способность работать с неточными и нечеткими входными данными. При этом машина вывода будет использовать экспертные знания, также допускающие элементы нечеткости и неточности. 3.1. Формулировка в пользовательских терминах Необходимо было разработать систему медицинской диагностики, которая позволяла бы на основе неполных данных ставить диагноз с некоторой точностью, и выдавать, насколько точно она определила болезнь. 3.2. ВХОДНЫЕ ДАННЫЕ Входными данными моей части программы являются Ответы пользователя на вопросы системы.
База данных с описаниями симптомов База данных с описанием болезней Таблица соответствий между болезнями и симптомами Таблица весов вероятностей симптомов для болезней База данных с данными о пациентах. Иначе говоря, входные данные можно разбить на два больших блока Данные, поступающие из пользовательского интерфейса см.
Введение Сюда также входит и база данных о пациентах их больничные карточки Содержимое базы знаний, заполненной экспертом.
База знаний хранится на жестком диске в виде четырех файлов ее структура описана подробно в разделе 4. 3.3. ВЫХОДНЫЕ ДАННЫЕ Выходными данными программы является диагноз, построенный на основе наблюдаемых симптомов и базы знаний о болезнях. Этот диагноз выдается на экран в качестве окончательного ответа экспертной системы пользователю. Кроме того, информация об обнаруженной болезни и наблюдаемых симптомах заносится в карточку пациента.
В процессе работы система генерирует несколько рабочих версий окончательного диагноза, и в конце происходит отсеивание лишних гипотез, которые имеют вес, меньший, чем некоторое значение, заранее заданное системным программистом. Например, в процессе работы сформировалось 5 версий с вероятностями от 67 до 98 . Порог уверенности, заданный системным программистом 75. Тогда система выдаст все версии, вероятности которых больше 75. Например, их 3. Болезнь 1 94 Болезнь 2 93 Болезнь 3 87 Болезнь 4 51 Болезнь 5 67 Система отсеет остальные болезни, кроме этих трех, и выдаст эти три в порядке убывания их вероятностей У вас, скорее всего, Болезнь 1. Вероятность 94 Вероятность Болезни 2 93 Вероятность Болезни 3 87 Также следует упомянуть, что система ведет регистрацию больных, их болезней, и ведет статистику заболеваний Какая болезнь встречается чаще вообще, Какая болезнь встречается чаще всего, например, в летний период, В каком возрасте люди чаще обращаются к врачу, Люди какого пола чаще обращаются к врачу, И тому подобное. 3.4.
Специальные требования. Аппаратные требования Компьютер IBM PC, или совместимые 486 и выше Ман... SVGA Монитор 3.1.3. Требования к квалификации пользователя Для установки Borland DBE и пра... 4.
Методы и алгоритмы решения задачи 4.1.
fotokard, то для этого специально был разработан модуль для работы со ... . База знаний Совокупность трех реляционных баз данных в формате Paradox... 4.2. Вес Вероятность той или иной болезни в процентах.
Работа программы начинается с функции инициализации, которая ответстве... Первоначальный шаг. Алгоритм подсчитывания веса Выбирается болезнь из списка болезней, сфо... ki коэффициент присутствия симптома равен либо 0, либо 1. 68.
Для разработки данной программы была выбрана программная среда Borland... Специальный инструментарий. Для создания баз данных была использована разработка фирмы Borland - D... 5. .
Схема функционирования программного средства 5.1. МОДЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА 5.2.
Связь компонент во время решения задачи ОБЩАЯ СХЕМА 6.
. Procedure FindPredBol Входные данные База симптомов База болезней Выхо... Если процедуре, либо функции в качестве параметра передается Sender ти... Описание программы. Function BelongsValue Integer Boolean Входные данные Симптом Поле базы...
Госпитализации подлежат дети с тяжелыми формами болезни, с осложнениям... Показано обильно питье соки, чай с лимоном, кефир и т.п. . Регулярное умывание, чистота полости рта, глаз, носа необходимые услов... Весомыми симптомами имеющими относительно большой вес в данном случае ...
Нажмите клавишу F10. . После появления окна About следует нажать кнопку продолжить. После это... 8.2. Если на нужном пункте меню имеется подчеркнутый символ, то осуществить...
Заключение В рамках поставленной задачи требовалось создать систему медицинской диагностики с возможностью дальнейшего расширения области ее знаний. Особенностью системы является возможность ее работы с нечеткими входными данными. Знания эксперта также могут допускать элементы нечеткости и недоопределенности.
Была выполнена следующая работа Создана машина вывода диагностической экспертной системы. Создан модуль для обработки входных данных, как при вводе с клавиатуры, так и при считывании информации из файлов базы знаний на диске. Выполнено несколько пробных запусков программы на основе базы знаний величиной в 7 болезней и 15 симптомов. Доработка и отшлифовка программы для возможности ее дальнейшей передачи. Поставленная задача была выполнена.
В результате была создана диагностическая система с машиной вывода. В данный момент она находится в стадии комплексного тестирования. Результаты предварительного тестирования выявили несколько недостатков, и в настоящий момент идет работа по их устранению. В заключении я хочу выразить благодарность своему научному руководителю за умелое руководство м.н.с. ИСИ СО РАН Попову Ивану Геннадьевичу и заведующему кафедрой искусственного интеллекта, с.н.с. к.т.н. ИСИ СО РАН Загорулько Юрию Алексеевичу.
Литература 1 Гринберг С.Я. Обзор средств построения экспертных систем Ротапринт ВЦ СО РАН, 1993г. 2 Построение экспертных систем под ред. Хейеса-Рота Ф Уотермана Д Лената Д. М.Мир,1987г. 3 Гринберг С.Я Яхно Т.М. Решение задач технической диагностики с использованием оболочки DiGen Техническая кибернетика N5, 1990г с.147-153. 4 Проблемы представления и обработки не полностью определенных знаний под ред. Швецова И.Е. Москва-Новосибирск, 1996. 5 В.В. Телерман, В.Е. Дмитриев.
Технология программирования на основе недоопределенных моделей Новосибирск, 1995. 6 Коструб А.А. Медицинский справочник туриста Москва. Профиздат 1996г. 7 Справочник медицинской сестры по уходу под ред. Н.Р. Палеева Издательство Медицина, Москва, 1981. АННОТАЦИЯ дипломной работы студента 541-й группы II курса технического факультета ВКИ НГУ Добрынина Романа Валентиновича. Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе. Тема проекта Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе.
Данная дипломная работа была выполнена на кафедре систем информатики в лаборатории искусственного интеллекта Института Систем Информатики Сибирского Отделения Российской Академии Наук. ИСИ СО РАН. Научный руководитель Попов Иван Геннадьевич. Работа выполнялась с 1 сентября 1998 года по 30 мая 1999 года. Тип работы инженерная является плановой разработкой института. Задачей дипломной работы является разработка подсистемы вывода и обработки знаний в диагностической экспертной системе по медицинской диагностике.
Особенностью создаваемой системы является возможность ее работы с нечеткими и неточными входными данными. При этом подсистема вывода будет использовать экспертные знания, также допускающие элементы нечеткости и неточности. Аналогом данной экспертной системы послужила известная в свое время экспертная система Di-Gen, обеспечивающая медицинскую диагностику пациентов и техническую диагностику доменных печей. Данная же система аналогична предыдущим экспертным системам типа Di-Gen-а, но более современная, с эргономичным многоуровневым интерфейсом и разработана под операционную систему Windows 9598. В рамках поставленной задачи работа была выполнена.
В данный момент программа находится в стадии комплексного тестирования. Результаты предварительного тестирования выявили несколько недостатков и в данный момент идет работа по их устранению. ОТЗЫВ на дипломную работу студента II курса технического факультета ВКИ НГУ Добрынина Романа Валентиновича.
Разработка подсистемы вывода в диагностической экспертной системе. Данная дипломная работа проводилась в рамках разработки среды конструирования диагностических экспертных систем, ориентированной на задачи медицинской диагностики. Эта среда должна обеспечивать возможность создания баз знаний для разных областей медицинской диагностики, их просмотра и редактирования, и порождения на их основе специализированных диагностических систем. Одной из основных особенностей среды является возможность обработки неточной информации.
Порожденная экспертная система должна обеспечивать полный цикл диагностики пациента, определение диагноза по введенным симптомам и ведения истории болезни. Экспертная система должна обладать удобным пользовательским интерфейсом и справочной системой. Задачей данной дипломной работы являлась разработка подсистемы вывода и обработки знаний в диагностической системе. Необходимо было разработать механизм логического вывода, который на основании введенных симптомов определял диагноз пациента.
Этот вывод должен осуществляться в условиях неточной информации о наблюдаемых симптомах, обеспечивать интерактивный диалог с пользователем для их уточнения и производить ранжирование различных версий диагноза для определения наиболее вероятных. В целом, дипломник с задачей справился. Им были разработаны структура для представления базы знаний и модуль логического вывода для определения диагноза в условиях неточной информации о симптомах.
Для этого использовался механизм связанных с симптомами весов и определение по ним вероятности выводимого диагноза. Для уточнения симптомов предусмотрены средства для ведения диалога с пользователем. Однако, следует отметить, что не все свойства симптомов, которые были бы полезны для определения диагноза, включаются в базу знаний и используются на этапе логического вывода, что в результате снижает точность определения диагноза. Следовало внимательнее изучить модели представления и обработки знаний, используемые в других системах этого класса.
Учитывая вышесказанное, считаю, что работа заслуживает оценки хорошо. Научный руководитель м.н.с. РосНИИ ИИ Попов И.Г.