Tiểu luận môn CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN ĐỒ ÁN MÔN HỌC CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI: GVHD: GS.TSKH. Hoàng Kiếm HVTH: Vũ Phát Lộc MSHV: CH1301097 TP.HCM, 10/2014 HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM CHƯƠNG 1 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn GS.TSKH Hoàng Kiếm về những kiến thức và những kinh nghiệm quý báu mà thầy đã truyền đạt lại cho lớp trong phạm vi môn học “CÔNG NGHỆ TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG” thuộc chương trình đào tạo cao học ngành Công nghệ thông tin tại trường Đại học Công nghệ thông tin – Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh. Với những kiến thức đã tiếp thu được từ những bài giảng trên lớp cùng với những kiến thức tham khảo từ tài liệu em đã hệ thống lại thành bài đồ án “Hệ chuyên gia chẩn đoán và điều trị một số bệnh thường gặp ở trẻ em”. Em cũng xin cám ơn các anh, chị và các bạn trong lớp cao học Công nghệ thông tin khóa 8 về những ý kiến đóng góp trong quá trình học tập và trao đổi trên lớp, trên diễn đàn. Với khả năng và thời gian có hạn, bài đồ án chắc chắn còn có những thiếu sót nhất định, kính mong thầy góp ý để em có điều kiện hoàn thiện hơn. MỤC LỤC Chương 1 LỜI CÁM ƠN 2 Chương 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA 4 2.1 Hệ chuyên gia 4 Chương 3 THU THẬP TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG PROLOG 10 XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN 10 VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM 10 3.1 Thu thập tri thức một số bệnh thường gặp ở trẻ em 10 3.2 Xây dựng cơ sở tri thức dựa trên luật 13 3.3 Xây dựng ứng dụng hệ chẩn đoán bệnh trẻ em bằng Prolog và Java 17 3.4 Chương trình và kết quả thực nghiệm 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 2 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM LỜI MỞ ĐẦU Hệ chuyên gia là một trong những lĩnh vực của trí tuệ nhân tạo được nghiên cứu và phát triển từ giữa thập niên 60, góp phần tạo ra các hệ thống có khả năng trí tuệ của con người, giải quyết các vấn đề dựa trên một tập luật phân tích thông tin và đưa lời khuyên về trình tự các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề. Nhiều hệ chuyên gia đã được thiết kế và xây dựng để phục vụ trong nhiều lĩnh vực y học, kế toán, điều khiển tiến trình (process control), dịch vụ tư vấn tài chính (financial service), tài nguyên con người (human resources), trong đó y khoa là một trong những lĩnh vực được áp dụng đầu tiên, cung cấp các công cụ hữu hiệu cho những áp dụng chẩn đoán bệnh, với mục đích trợ giúp các bác sĩ trong việc chẩn đoán và điều trị bệnh. Hiện nay có nhiều chương trình chẩn đoán bệnh dành cho người lớn mà ít có chương trình chuyên biệt phục vụ riêng cho trẻ em. Chính vì lý do đó em chọn đề tài xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán và điều trị một số bệnh thường gặp ở trẻ em như bệnh: sởi, quai bị, rubella, thủy đậu, sốt xuất huyết,… Chương trình cho phép chẩn đoán, đưa ra kết luận bệnh, các triệu chứng và đơn thuốc cho trẻ em. HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 3 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Chương trình cải tiến và phát triển các mục tiêu “Hướng phát triển” của bài tiểu luận [5] chưa thực hiện. CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ HỆ CHUYÊN GIA 2.1 Hệ chuyên gia 2.1.1 Khái niệm cơ bản Hệ chuyên gia là một chương trình máy tính mô hình hóa khả năng giải quyết vấn đề của các chuyên gia, sử dụng các tri thức và các thủ tục suy diễn để giải quyết các bài toán khó khăn đòi hỏi chuyên gia mới giải quyết được, làm việc giống như một chuyên gia thực thụ và cung cấp các ý kiến dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia con người đã được đưa vào Hệ chuyên gia. Các chương trình thuộc loại này đã được phát triển từ các thập niên 1960 và 1970, và trở thành ứng dụng thương mại từ thập niên 1980. Dạng phổ biến nhất của hệ chuyên gia là một chương trình gồm một tập luật phân tích thông tin (thường được cung cấp bởi người sử dụng hệ thống) về một lớp vấn đề cụ thể, cũng như đưa ra các phân tích về các vấn đề đó, và tùy theo thiết kế chương trình mà đưa lời khuyên về trình tự các hành động cần thực hiện để giải quyết vấn đề. Đây là một hệ thống sử dụng các khả năng lập luận để đạt tới các kết luận. Ví dụ: Hệ chuyên gia trong y học: với mục đích trợ giúp các bác sĩ trong việc chẩn đoán bệnh và điều trị. Hệ chuyên gia chẩn đoán hỏng hóc đường dây điện thoại,… HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 4 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM 2.1.2 Cấu trúc hệ chuyên gia Hệ chuyên gia làm việc như một chuyên gia thực thụ và có thể cung cấp các ý kiến tư vấn hỏng hóc dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia đã được đưa vào hệ chuyên gia. Hệ chuyên gia có các thành phần cơ bản sau: (1) Bộ giao tiếp ngôn ngữ tự nhiên (2) Động cơ suy diển (3) Cơ sở tri thức (4) Cơ chế giải thích WHY-HOW (5) Bộ nhớ làm việc (6) Tiếp nhận tri thức Bộ phận giải thích sẽ trả lời hai câu hỏi là WHY và HOW, câu hỏi WHY nhằm mục đích cung cấp các lý lẻ để thuyết phục người sử dụng đi theo con đường suy diễn của hệ chuyên gia. Câu hỏi HOW nhằm cung cấp các giải thích về con đường mà hệ chuyên gia sử dụng để mang lại kết quả. HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 5 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Hình 1. Các thành phần của hệ chuyên gia 2.1.3 Các bước xây dựng hệ chuyên gia Thu thập tri thức của chuyên gia. Chuyển tri thức của chuyên gia vào máy tính. Suy diễn các tri thức thu thập được. Xây dựng các tập luật từ tri thức. Giải thích các tập luật. 1. Thu thập tri thức của chuyên gia Các kiến thức, tri thức có được từ sách vở, từ huấn luyện, từ kinh nghiệm tích lũy được. 2. Chuyển tri thức vào máy tính HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 6 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM Mục tiêu của hệ chuyên gia là chuyển kiến thức của các chuyên gia vào máy tính và sau đó đến mọi người. Tri thức có 2 loại là Sự kiện và Tập các luật. Tri thức được lưu trữ trong Knowledge base. 3. Suy diễn Các chương trình máy tính được tạo ra để thực hiện việc suy diễn các tri thức đưa vào, từ đó hỗ trợ ra quyết định cho người sử dụng, được biểu diễn bằng Inference Engine. 4. Tập các luật sinh Luật có dạng: Nếu thì "NẾU điều kiện xảy ra THÌ hành động sẽ được thi hành". Chẳng hạn : NẾU đèn giao thông là đỏ THÌ bạn không được đi thẳng, NẾU máy tính đã mở mà không khởi động được THÌ kiểm tra nguồn điện, v.v… Trong ngôn ngữ lập trình, mỗi một luật sinh là một câu lệnh. IF (P 1 AND P 2 AND AND Pn) THEN Q. 2.1.4 Cơ chế suy luận trên các luật sinh Suy diễn tiến : là quá trình suy luận xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, xác định các sự kiện có thể được "sinh" ra từ sự kiện này. Suy diễn lùi : là quá trình suy luận ngược xuất phát từ một số sự kiện ban đầu, ta tìm kiếm các sự kiện đã "sinh" ra sự kiện này. Một ví dụ thường gặp trong thực tế là xuất phát từ các tình trạng của máy tính, chẩn đoán xem máy tính đã bị hỏng hóc ở đâu. Ví dụ: Chẩn đoán các vấn đề gây ra lỗi để sửa chửa máy tính Tập các sự kiện: • Ổ cứng là "hỏng" hay "hoạt động bình thường". • Hỏng màn hình. • Lỏng cáp màn hình. HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 7 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM • Tình trạng đèn ổ cứng là "tắt" hoặc "sáng". • Có âm thanh đọc ổ cứng. • Tình trạng đèn màn hình "xanh" hoặc "chớp đỏ". • Không sử dụng được máy tính. • Điện vào máy tính "có" hay "không". Tập các luật: R1. Nếu ( (ổ cứng "hỏng") hoặc (cáp màn hình "lỏng")) thì không sử dụng được máy tính. R2. Nếu (điện vào máy là "có") và ( (âm thanh đọc ổ cứng là "không") hoặc tình trạng đèn ổ cứng là "tắt")) thì (ổ cứng "hỏng"). R3. Nếu (điện vào máy là "có") và (tình trạng đèn màn hình là "chớp đỏ") thì (cáp màn hình "lỏng"). Để xác định được các nguyên nhân gây ra sự kiện "không sử dụng được máy tính", ta phải xây dựng một cấu trúc đồ thị gọi là đồ thị AND/OR như sau: Hình 2. Cơ chế suy diễn của suy diễn lùi Như vậy là để xác định được nguyên nhân gây ra hỏng hóc là do ổ cứng hỏng hay cáp màn hình lỏng, hệ thống phải lần lượt đi vào các nhánh để kiểm tra các điều kiện như điện vào máy "có", âm thanh ổ cứng "không". Tại một bước, nếu giá trị cần xác định không thể được suy ra từ bất kỳ một luật nào, hệ thống sẽ yêu cầu người dùng trực tiếp nhập vào. Chẳng hạn như để biết máy tính có điện không, hệ HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 8 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM thống sẽ hiện ra màn hình câu hỏi "Bạn kiểm tra xem có điện vào máy tính không (kiểm tra đèn nguồn)?(C/K)". Để thực hiện được cơ chế suy luận lùi, người ta thường sử dụng ngăn xếp (để ghi nhận lại những nhánh chưa kiểm tra). 2.1.5 Ưu điểm và nhược điểm của hệ chuyên gia Ưu điểm: • Cải thiện chất lượng về việc ra quyết định. • Tăng năng suất. • Giảm thiểu thời gian ra quyết định. • Tăng chất lượng sản phẩm và các tiến trình ra quyết định. • Nắm bắt được tri thức chuyên gia. • Có thể ra quyết định với tri thức không đầy đủ và không chắc chắn. • Tăng cường khả năng ra quyết định và giải quyết vấn đề. • Cải thiện tiến trình ra quyết định. • Sử dụng được tri thức của chuyên gia từ xa. • Tăng cường các hệ thống MIS khác. Nhược điểm: • Tri thức chuyên gia phải tìm kiếm khó khăn. • Con người nhiều khi khó có thể diễn tả được kinh nghiệm một cách đầy đủ. • Chỉ làm tốt trong một miền tri thức nhất định. • Các nhà tri thức thì ít ỏi. • Thiếu sự tin tưởng của người dùng cuối. • Có thể cho ra kết luận không hợp lý. • Một vài kiến nghị không chính xác. HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 9 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM CHƯƠNG 3 THU THẬP TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG PROLOG XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM 3.1 Thu thập tri thức một số bệnh thường gặp ở trẻ em 3.1.1 Bệnh sởi • Triệu chứng: sốt, phát ban lúc đầu ở mặt sau đó lan ra toàn thân, khi ban sởi biến mất sẽ để lại những vết thâm da. Ngoài ra trẻ còn có một số triệu chứng kèm theo gồm chảy mũi, ho và đỏ mắt • Biến chứng: những biến chứng có thể gặp phải là viêm phổi, viêm não, viêm tai giữa, tiêu chảy, mờ giác mạc, viêm thanh quản, suy dinh dưỡng nặng. • Chăm sóc: o Cho bé uống thuốc hạ sốt khi nhiệt độ ≥ 38.5 o C, liều lượng thuốc dùng được tính là 10 - 15 mg cho mỗi kí lô cân nặng của trẻ. o Nếu bé ho có thể cho dùng thuốc giảm ho. o Chế độ ăn uống phải đầy đủ chất dinh dưỡng và có thể chia nhỏ khẩu phần ăn làm nhiều lần trong ngày. o Giữ vệ sinh tốt để tránh nhiễm thêm vi trùng. 3.1.2 Bệnh quai bị • Triệu chứng: sốt, nhức đầu, sưng tuyến mang tai một hoặc cả hai bên, đau nhức khi nhai. • Biến chứng: viêm tinh hoàn với xác suất 1/5 nếu bệnh xảy ra ở trẻ lớn và người lớn, tình trạng này có thể dẫn đến vô sinh về sau nhưng với một tỷ lệ rất nhỏ. Ngoài ra bệnh còn có thể gây viêm màng não, viêm tụy và gây chứng điếc vĩnh viễn. • Chăm sóc: HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 10 [...]... thời gian có giới hạn nên chương trình chỉ mới hỗ trợ chẩn đoán, đưa ra gợi ý thuốc điều trị cũng như mô tả tri u chứng của một số bệnh thông thường ở trẻ em Em xin liệt kê một số kết quả em đạt được và hướng phát tri n cho đề tài này: Kết quả đạt được: • Giải quyết được bài toán xây dựng hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán và điều trị một số bệnh thường gặp ở trẻ em • Tìm hiểu kiến thức về một số bệnh thường. .. từng bệnh HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 14 Công nghệ tri thức và ứng dụng HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM Trang 15 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM 3.2.3 Sơ đồ mô phỏng chương trình chẩn đoán bệnh HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 16 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM 3.3 Xây dựng ứng dụng hệ chẩn đoán bệnh trẻ em bằng Prolog và. .. file prolog CSDL vào chương trình HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 20 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM 3.4.3 Chức năng và giao diện chương trình HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Trang 21 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM Chương trình xây dựng hai chức năng chính là: Chẩn đoán bệnh và Tri u chứng bệnh • Chẩn đoán bệnh: Người dùng sẽ trả lời một số câu hỏi liên... đoán bệnh 3.3.2 Phát biểu dưới dạng logic vị từ về bệnh Phát biểu X là các tri u chứng của bệnh sởi Vị từ trieuchungsoi(X) X là các tri u chứng của bệnh quai bị trieuchungquaibi(X) X là các tri u chứng của bệnh rubella trieuchungrubella(X) X là các tri u chứng của bệnh thủy đậu trieuchungthuydau(X) X là các tri u chứng của bệnh sốt xuất huyết X là các tri u chứng của một loại bệnh trẻ em Y Trẻ mắc bệnh. .. bệnh sởi khi có những tri u chứng của bệnh sởi trieuchungsotxuathuyet(X) Trẻ mắc bệnh quai bị khi có những tri u chứng của bệnh quai bị ∀X trieuchungquaibi(X) → trieuchungbenhtreem(X, quaibi) Trẻ mắc bệnh rubella khi có những tri u chứng của bệnh rubella ∀X trieuchungrubella(X) → trieuchungbenhtreem(X, rubella) Trẻ mắc bệnh thủy đậu khi có những tri u chứng của bệnh thủy đậu ∀Xtrieuchungthuydau(X) → trieuchungbenhtreem(X,... thân thiện và dễ dùng hơn Hướng phát tri n: • Xây dựng tập luật có thể xử lý bằng ngôn ngữ tự nhiên • Thu thập thêm các dữ liệu bệnh của trẻ em để mở rộng hệ chẩn đoán bệnh chuyên sâu hơn, cho nhiều đối tượng khác nhau và đưa ra chẩn đoán bệnh chính xác và cụ thể hơn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng môn học Hệ cơ sở tri thức và ứng dụng, GS.TSKH Hoàng Kiếm năm 2014 [2] Bài giảng môn học Hệ hỗ trợ ra quyết... trieuchungbenhtreem(X, thuydau) Trẻ mắc bệnh sốt xuất huyết khi có những tri u chứng của bệnh sốt xuất huyết ∀X trieuchungsotxuathuyet (X) → trieuchungbenhtreem(X, sotxuathuyet) HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 trieuchungbenhtreem(X,Y) ∀X trieuchungsoi(X) → trieuchungbenhtreem(X, soi) Trang 17 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM 3.3.3 Mô tả các sự kiện về tri u chứng các loại bệnh Mã luật.. .Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM o Nếu trẻ sốt hoặc đau nhiều có thể cho dùng thuốc hạ sốt giảm đau o Cho ăn thức ăn lỏng, dễ nuốt o Chăm sóc, vệ sinh răng miệng o Nằm nghỉ ngơi 3.1.3 Bệnh rubella • Tri u chứng: sốt nhẹ, phát ban lúc đầu ở mặt sau đó lan xuống dưới, có thể kèm theo sưng hạch, đau khớp • Biến chứng: Trẻ nhiễm rubella thường có tri u chứng nhẹ và tự khỏi bệnh, ... đang bị bệnh nào và thuốc điều trị ra sao Do chương trình còn hạn chế về mặt dữ liệu bệnh nên có thể xảy ra kết quả không chẩn đoán được bệnh của bé Chức năng này là chức năng mới được thực hiện trong bài tiểu luận này, vận dụng hệ chuyên gia thực hiện trao đổi giữa người dùng và chương trình, mà trong “Hướng phát tri n” của tiểu luận [5] có đặt ra • Tri u chứng bệnh: Chương trình đưa ra một số bệnh có... AND Sốt AND Nhức đầu IF Sưng hạch AND Phát ban AND Sốt AND Đau khớp IF Hồng ban AND Bóng nước AND Đau họng AND Nhức đầu AND Sốt IF Có chấm xuất huyết AND Gan to AND Sốt HVTH: Vũ Phát Lộc – CH1301097 Kết luận THEN Bệnh sởi THEN Bệnh quai bị THEN Bệnh rubella THEN Bệnh thủy đậu THEN Bệnh sốt xuất huyết Trang 13 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH HOÀNG KIẾM 3.2.2 Hình ảnh mô tả các tri u chứng . Trang 9 Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM CHƯƠNG 3 THU THẬP TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG PROLOG XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM 3.1. HỆ CHUYÊN GIA 4 2.1 Hệ chuyên gia 4 Chương 3 THU THẬP TRI THỨC VÀ ỨNG DỤNG PROLOG 10 XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN 10 VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM 10 3.1 Thu thập tri. CH1301097 TP.HCM, 10/2014 HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN VÀ ĐIỀU TRỊ MỘT SỐ BỆNH THƯỜNG GẶP Ở TRẺ EM Công nghệ tri thức và ứng dụng GVHD: GS.TSKH. HOÀNG KIẾM CHƯƠNG 1 LỜI CÁM ƠN Em xin chân thành cám ơn