(Luận văn) cách tiếp cận đại số gia tử xây dựng hệ hỗ trợ ra quyết định trong chẩn đoán bệnh viêm gan b

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN VŨ HẬU lu an n va CÁCH TIẾP CẬN ĐẠI SỐ GIA TỬ tn to XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH p ie gh TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH VIÊM GAN B d oa nl w ll u nf va an lu LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH oi m z at nh z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2015 n va http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN si ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG NGUYỄN VŨ HẬU lu an CÁCH TIẾP CẬN ĐẠI SỐ GIA TỬ va n XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH to p ie gh tn TRONG CHẨN ĐOÁN BỆNH VIÊM GAN B w Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH d oa nl Mã số: 60.48.01.01 an lu ll u nf va LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH oi m z at nh Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN DUY MINH z m co l gm @ an Lu THÁI NGUYÊN - 2015 n va ac th Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn si i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan luận văn tơi thực hiện, hướng dẫn khoa học TS Nguyễn Duy Minh, số liệu kết nghiên cứu luận văn hoàn toàn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ cơng trình khoa học nào, thơng tin, tài liệu trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Mọi giúp đỡ cho việc hoàn thành luận văn cảm ơn Nếu sai tơi hồn tồn chịu trách nhiệm lu an Thái Nguyên, tháng năm 2015 n va Tác giả p ie gh tn to d oa nl w Nguyễn Vũ Hậu ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si ii LỜI CẢM ƠN Trước hết em xin trân trọng cảm ơn thầy giáo, cô giáo trường đại học công nghệ thông tin giảng dạy em trình học tập chương trình sau đại học Dù rằng, q trình học tập trực tuyến có nhiều khó khăn việc tiếp thu kiến thức sưu tầm tài liệu học tập, với nhiệt tình tâm huyết thầy cộng với nỗ lực thân giúp em vượt qua trở ngại Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo TS Nguyễn Duy Minh lu an người hướng dẫn khoa học, tận tình hướng dẫn em suốt trình n va làm luận văn tn to Để hồn tất khoá học sau đại học Trường Đại học Công nghệ gh thông tin, em nhận nhiều động viên giúp đỡ gia đình, thầy p ie cô, đồng nghiệp bạn bè lớp cao học k12i w Một lần em xin chân thành cảm ơn oa nl Thái Nguyên, tháng năm 2015 d Tác giả ll u nf va an lu m oi Nguyễn Vũ Hậu z at nh z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC BẢNG v DANH MỤC HÌNH vi MỞ ĐẦU Chương MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ BẢN lu 1.1 Lý thuyết tập mờ an n va 1.1.1 Định nghĩa 1.2 Hệ chuyên gia 1.2.1 Giới thiệu hệ chuyên gia p ie gh tn to 1.1.2 Lập luận mờ w 1.2.2 Phạm vi ứng dụng hệ chuyên gia oa nl 1.2.3 Biểu diễn tri thức hệ chuyên gia d 1.2.4 Suy diễn lập luận lu va an 1.2.5 Lập luận tiến lập luận lùi 10 u nf 1.3 Tổng quan bệnh viêm gan B 14 ll 1.4 Kết luận chương 14 m oi Chương CÁCH TIẾP CẬN ĐẠI SỐ GIA TỬ XÂY DỰNG HỆ HỖ z at nh TRỢ RA QUYẾT ĐỊNH 16 2.1 Đại số gia tử 16 z gm @ 2.1.1 Biến ngôn ngữ 17 l 2.1.2 Đại số gia tử biến ngôn ngữ 19 m co 2.1.3 Các tính chất ĐSGT tuyến tính 21 an Lu 2.1.4 Hàm đo đại số gia tử tuyến tính 22 2.2 Định lượng ngữ nghĩa giá trị ngôn ngữ 22 n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si iv 2.3 Tích hợp đại số gia tử 24 2.4 Bài toán lập luận K - điều kiện 24 2.5 Xây dựng hệ hỗ trợ định 25 2.5.1 Xử lý liệu vào 25 2.5.2 Xây dựng trình suy luận 26 2.5.3 Hệ hỗ trợ định dựa theo phương pháp luận sử dụng đại số gia tử 28 2.6 Tổng kết chương 28 Chương SỬ DỤNG ĐẠI SỐ GIA TỬ XÂY DỰNG HỆ HỖ TRỢ RA lu an QUYẾT ĐỊNH CHẨN ĐOÁN BỆNH VIÊM GAN B 29 n va 3.1 Phân tích liệu bệnh viêm gan B 29 3.1.2 Các kiểu chẩn đoán 30 3.1.3 Các luật xây dựng chẩn đoán bệnh viêm gan B 33 p ie gh tn to 3.1.1 Các triệu chứng bệnh 29 w 3.2 Xây dựng hệ hỗ trợ định chẩn đoán bệnh viêm gan B 42 oa nl 3.2.1 Xác định biến ngôn ngữ 42 d 3.2.2 Xây dựng đại số gia tử cho biến ngôn ngữ 47 lu va an 3.3 Cài đặt chương trình 54 u nf 3.3.1 Giao diện Cơ sở luật 54 ll 3.3.2 Giao diện Triệu chứng 55 m oi 3.3.3 Giao diện Chẩn đoán bệnh 55 z at nh KẾT LUẬN 56 z TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si v DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Thể nét điển hình đối tượng tương tự Bảng 2.1 Các giá trị ngôn ngữ biến Health Age 18 Bảng 3.1: Bảng giá trị không chắn CF 33 Bảng 3.2: Các triệu chứng bệnh Viêm Gan B 42 Bảng 3.3: Bảng giá trị định lượng ngữ nghĩa biến ngôn ngữ 48 lu an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si vi DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Lược đồ hệ chun gia Hình 2.1 Sơ đồ hệ chuyên gia 28 Hình 3.1: Mơ hình mô tả triệu chứng bệnh Viêm Gan B 30 Hình 3.2: Quy trình chẩn đốn bệnh viêm gan B 32 Hình 3.3: Giao diện sở luật 55 Hình 3.4: Giao diện triệu chứng 55 lu Hình 3.5: Giao diện chẩn đốn bệnh 56 an n va p ie gh tn to d oa nl w ll u nf va an lu oi m z at nh z m co l gm @ an Lu n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN http://www.lrc.tnu.edu.vn ac th si MỞ ĐẦU Hệ chun gia chương trình thơng minh nhằm dạy cho máy tính biết hoạt động chuyên gia thực thụ Hệ chuyên gia DENDRAL, xuất thập niên 70, sau vào năm 1975 hệ chuyên gia MYCIN đời thành cơng việc áp dụng khoa học trí tuệ nhân tạo lĩnh vực Y học, cụ thể lĩnh vực chẩn đoán bệnh y học Vào cuối năm 80, Viện Công nghệ thông tin bước đầu xây dựng hệ trợ giúp khám chữa bệnh nội khoa, châm cứu chẩn trị đơng y [4], có tiếp cận lu định việc chẩn đoán lâm sàng [6] an va Lý thuyết tập mờ logic mờ L.A Zadeh đề xuất vào thập n niên 60 kỷ trước Kể từ đời, lý thuyết tập mờ ứng dụng gh tn to tập mờ phát triển liên tục với mục đích xây dựng phương pháp p ie lập luận để mơ hình hóa q trình suy luận người Cho đến phương pháp lập luận xấp xỉ dựa lý thuyết tập mờ quan tâm oa nl w nghiên cứu phương diện lý thuyết ứng dụng nhiều lĩnh vực d khác nhau, đạt nhiều thành tựu ứng dụng, đặc biệt ứng dụng an lu hệ chuyên gia mờ, điều khiển mờ [10] u nf va Tuy nhiên, phương pháp lập luận người vấn đề phức tạp ll khơng có cấu trúc Vì kể từ lý thuyết tập mờ đời nay, oi m chưa có sở lý thuyết hình thức chặt chẽ theo nghĩa tiên đề hoá cho z at nh logic mờ lập luận mờ z Để đáp ứng phần nhu cầu xây dựng sở toán học cho việc @ gm lập luận ngôn ngữ, N.Cat Ho Wechler đề xuất cách tiếp cận dựa l cấu trúc tự nhiên miền giá trị biến ngôn ngữ, giá trị m co biến ngôn ngữ thực tế có thứ tự định mặt ngữ nghĩa, ví dụ ta http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN an Lu hoàn toàn cảm nhận rằng, „trẻ‟ nhỏ „già‟, „nhanh‟ ac th si lớn „chậm‟ Xuất phát từ quan hệ ngữ nghĩa tác giả phát triển lý thuyết đại số gia tử (ĐSGT) Với việc định lượng từ ngôn ngữ xác định đoạn [0, 1] Trên sở đại số gia tử, ta nghiên cứu chế lập luận suy diễn mờ dựa biến ngôn ngữ thông qua dạng tập mờ để xây dựng chế chuyển đổi từ tập mờ thành giá trị định lượng khoảng [0, 1] , [5] Trong mơ hình hỗ trợ định theo tiếp cận đại só gia tử xây dựng hai phần xây dựng hệ sở tri thức xây dựng chế lập luận lu tương ứng với sở tri thức Đối với sở tri thức ta xây dựng dựa an qui tắc luật IF … THEN …., chế lập luận suy diễn ta xây va n dựa việc lập luận ngôn ngữ tự nhiên miền giá trị biến ngôn ngữ Xuất phát từ phân tích quan sát trên, nhiệm vụ nghiên cứu ie gh tn to xây dựng sở đại số gia tử p đề tài “cách tiếp cận đại số gia tử xây dựng hệ hỗ trợ định nl w chẩn đoán bệnh viêm gan B”, nhằm góp phần phát triển phương pháp luận d oa dựa đại số gia tử phục vụ việc thu thập trí thức chuyên gia y tế ll u nf va bệnh Viêm gan B an lu môi trường thông tin mờ, không chắn xây dựng hệ hỗ trợ chẩn đoán oi m z at nh z m co l gm @ an Lu http://www.lrc.tnu.edu.vn n va Số hóa Trung tâm Học liệu – ĐHTN ac th si 44 Biến ngôn ngữ Giá trị Hơi thở có mùi gan tươi Yes,no Bilirubin máu tăng Yes, no Sắc tố mật,muối mật nước tiểu Âm tính, dương tính Tỉ lệ prothrombin giảm Yes, no Albumin máu giảm Yes, no Tỉ lệ A/G