Экспертные системы в медицине 26 10 2012 План n

Экспертные системы в медицине 26/10/2012

План n Понятие ЭС, принципы строения, предметная связь, преимущества использования, процесс и структура ЭС n Применение ЭС в медицине n Искусственный интеллект в медицине n Примеры существующих ЭС n Статьи о ЭС (1, 2)

Понятие ЭС Экспертная система – это интеллектуальная компьютерная программа, в которой используются знания и процедуры логического вывода для решения достаточно трудных задач и требующая для своего решения значительного объема экспертных знаний человека. Область исследований, посвященная формализации способов представления знаний и построению экспертных систем (ЭС), называют «инженерией знаний» . Этот термин введен Е. Фейгенбаумом и в его трактовке означает «привнесение принципов и средств из области искусственного интеллекта в решение трудных прикладных проблем, требующих знаний экспертов.

n Таким образом, экспертная система - это компьютерная система, которая эмулирует способности эксперта к принятию решений. n Термин эмулирует означает, что экспертная система обязана действовать во всех отношениях как эксперт-человек. n Понятие эмуляции является гораздо более строгим, чем моделирование, поскольку моделирующая система обязана действовать подобно реальному объекту лишь в определенных отношениях.

Принципы построения ЭС n Пользователь передает в экспертную систему факты или другую информацию и получает в качестве результата экспертный совет или экспертные знания. n По своей структуре экспертная система подразделяется на два основных компонента - базу знаний и машину логического вывода. n База знаний содержит знания, на основании которых машина логического вывода формирует заключения.

Организация ЭС

Предметная связь n Предметная область - это специальная проблемная область, такая как медицина, финансы, наука и техника, в которой может очень хорошо решать задачи лишь определенный эксперт. n Экспертные системы, как и экспертылюди, в целом предназначены для использования в качестве экспертов в одной предметной области. n Экспертные знания в одной предметной области не переносятся автоматически на другую область.

Преимущества экспертных систем Повышенная доступность. Уменьшенные издержки. Уменьшенная опасность. Постоянство. Возможность получения экспертных знаний из многих источников. n Повышенная надежность. n Объяснение. n Быстрый отклик. n Неизменно правильный, лишенный эмоций и полный ответ при любых обстоятельствах. n Возможность применения в качестве интеллектуальной обучающей программы. n Возможность применения в качестве интеллектуальной базы данных. !!!! Экспертные системы могут использоваться для доступа к базам данных с помощью интеллектуального способа доступа. n n n

Процесс разработки экспертной системы

Структура экспертной системы, основанной на правилах

Применение ЭС в медицине n Данные в ЭС являются типичными для медицинских задач, так как в большинстве случаев они представлены большим объемом многомерных, запутанных, а порой и противоречивых клинических данных. n ЭС позволяют решать задачи диагностики, дифференциальной диагностики, прогнозирования, выбора стратегии и тактики лечения и другое

Виды ЭС в медицине n По способу решения: вероятностные и экспертные n По типу поддержки решения: системы, улучшающие диагностику, системы, предлагающие лучшую стратегию лечения n По типу вмешательства: пассивные, полуактивные, активные n другое

Искусственный интеллект в медицине n Термин введен в 1956 году в Стенфордском n n университете С 1940 гг. . зарождение ИИ принадлежит Н. Винеру. 1954 г. МГУ проф Ляпунов А. А. работа в области «Автоматы и мышление» в области физиологии, психологии, математики. В конце 70 -х 20 в. Моделирование баз знаний конкретных специалистов-экспертов 80 -90 гг. . Разработка языков представления знаний, экспертных систем

Технологии ИИ n Интеллектуальный анализ данных (Data Mining) n Нейронные сети n Системы рассуждений n Системы обнаружения логических закономерностей в данных n Генетические алгоритмы

Искусственные нейронные сети (ИНС; artificial neural networks) Нелинейная система, позволяющая классифицировать данные гораздо лучше, чем обычно используемые линейные методы. В приложении к медицинской диагностике ИНС дают возможность значительно повысить специфичность метода, не снижая его чувствительность

Генетические алгоритмы n Данные программы имитируют реальные биологические процессы. 1 шаг – кодировка исход. данных (хромосом) в БД. Весь набор хромосом – популяция. 2 шаг – сопоставление хромосом. Обработка процедурами: репродукция, мутации, рекомбинации и миграции. n Получаем новые данные с более совершенными знаниями

Примеры существующих ЭС n Метод дисперсионного картирования экг-сигнала с использованием электродинамической модели сердца (Кардио. Визор-06 с. И) Прибор “Кардио. Визор-06 с” реализует еще одну новую технологию анализа ЭКГ-сигнала, базирующуюся на оценке существующих в норме и патологии низкоамплитудных (10 -30 мк. В) колебаний (дисперсий) сигнала (от цикла к циклу), которые можно выявить на всем протяжении кардиоцикла (Р- QRS - T ). Полученные результаты анализа дисперсий колебаний амплитуд де- и реполяризации предсердий и желудочков отображаются на поверхности квазиэпикарда с использованием предложенной авторами новой электродинамической модели миокарда

Компьютерное биорезонансное тестирование состояния организма n Бирезонансная терапия уже признана эффективным методом диагностирования и лечения n Принцип диагностирования основан на биорезонансном тестировании по принципу обратной связи с организмом человека, с активацией подкорковых структур мозга. Этот метод тестирования позволяет проследить этапы перехода от здоровья к болезни по изменению волновых характеристик тканей и даже отдельных клеток организма, При этом осуществляется спектральный анализ вихревых магнитных полей, возникающих в процессе электрохимических превращений в живых клетках.

Аппаратно -програмный комплекс ОБЕРОН (Метатрон) компьютерная диагностика n программно-аппаратный комплекс для нелинейного анализа, разработка которого принадлежит Институту прикладной психофизики г. Омск (ИПП). n АПК «Оберон» способен анализировать слабые магнитные поля микроорганизмов, групп клеток и органов. Он отслеживает практически любые их состояния по изменению характеристик биополей (частотных и амплитудных). Их слабые излучения снимаются бесконтактно, с помощью специальных датчиков (обычно размещаются на голове, как наушники) и многократно усиливается с использованием эффекта частотного резонанса. http: //www. oberon. lifekaif. ru/test. htm

Примеры исследования органов биорезонансным методом n Здесь вы видите компьютерный образы органов. А вот маркеры состояния их отдельных участков — это индивидуальные показатели конкретного человека Нормальное состояние здоровой печени. Исключительно редкое явление. Состояние печени городского жителя Черные маркеры указывают на нарушение процессов детоксикации в печени, вызванные застоем желчи в желчном пузыре и спазмом желчевыводящих путей.

Желчный пузырь Красные маркеры указывают на напряженное состояние тканей, что говорит о спазме желчевыводящих путей. Черные маркеры указывают на наличие воспаления, затруднения проходимости желчи. Очевидно наличие дискинезии и, возможно, камней Толстый кишечник Видна начальная стадия недостаточности клеточного питания, связанная с нарушением всасывания. В нижней части маркеры указывают на воспаление слизистой сигмовидной кишки или наличия язвы

Сосуды передней стенки сердца Маркеры коричневого цвета указывают на ухудшение кровоснабжения передней стенки сердца, очевидна ранняя стадия атеросклероза коронарных артерий и аорты. Головной мозг Красные маркеры говорят о недостаточном кровоснабжении, атеросклерозе сосудов в начальной стадии.

Аппарат Оберон n Экспертная диагностическая система под управлением опытного врача способна дать точные ответы n Предназначен для проведения компьютерного нелинейного анализа и прогноза состояния исследуемых систем. n Данный комплекс позволяет определить условия стабильного существования любой материальной системы (объекта), вне зависимости от структурной организации (механическая, физикохимическая, биологическая).