Xây dựng hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam của trẻ em

NGUYÊN ĐẠI HỌC THÁI TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG BÙI ĐỨC TRƢỜNG XÂY DỰNG HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN CHỨNG CAM CỦA TRẺ EM Chuyên ngành: Khoa học máy tính Mã số: 60 48 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS LÊ BÁ DŨNG Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Thái Nguyên - 2014 http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan luận văn cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tôi, không chép Luận văn tự nghiên cứu, đọc, dịch tài liệu, tổng hợp thực Nội dung lý thuyết luận văn có sử dụng số tài liệu tham khảo nhƣ trình bày phần tài lieuj tham khảo Chƣơng trình phần mềm kết luận văn trng thực chƣa đƣợc cơng bố cơng trình khác Thái Nguyên, ngày 16 tháng năm 2014 Học viên thực Bùi Đức Trƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ LỜI CẢM ƠN Đầu tiên, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cán hƣớng dẫn khoa học PGS.TS Lê Bá Dũng, ngƣời thầy tận tình hƣớng dẫn tơi từ buổi tiếp cận với đề tài khoa học Tôi xin bày tỏ lịng biết ơn đến thầy giáo trƣờng Đại học Công nghệ thông tin Truyền thông – Đại học Thái Nguyên, cán giảng viên chuyên viên Trƣờng Cao Đẳng Cộng Đồng Hải Phịng tận tình giảng dạy tạo điều kiện cho tơi học tập, nghiên cứu hồn thành luận văn Tôi xin chân thành cảm ơn bạn học viên lớp CK11B – Khoa học máy tính giúp đỡ, tạo điều kiện cho suốt trình học tập thực luận văn Cuối cùng, xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến gia đình, đồng nghiệp bạn bè tơi, ngƣời động viên, tạo điều kiện cho lao động học tập suốt thời gian qua Một lần nữa, xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 16 tháng năm 2014 Học viên thực Bùi Đức Trƣờng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH ẢNH DANH MỤC BẢNG BIỂU ĐẶT VẤN ĐỀ 11 Chƣơng 1: Tổng quan trí tuệ nhân tạo 12 1.1 Tổng quan hệ thông minh 12 1.1.1 Hệ chuyên gia 12 1.1.1.1 Khái niệm: 12 1.1.1.2 Xây dựng hệ chuyên gia 12 1.1.1.3 Những thành phần hệ chuyên gia 13 1.1.2 Hệ hỗ trợ định 14 1.1.2.1 Khái niệm: 14 1.1.2.2 Các thành phần hệ thống hỗ trợ định: 14 1.1.3 Hệ điều khiển thông minh 14 1.1.4 Hệ học 15 1.1.4.1 Khái niệm 15 1.1.4.2 Học giám sát 16 1.1.4.3 Học không giám sát 17 1.1.4.4 Các hình thức học 17 1.2 Chứng minh suy diễn tự động 18 1.2.1 Suy diễn dựa bảng giá trị chân lý 18 1.2.2 Suy diễn tiến, lùi dựa câu Horn 18 1.3 Phân tích đánh giá số hệ xử lý thơng minh 19 1.3.1 Lập luật dựa luật (rule-based reasoning) 19 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 1.3.3 Lập luật dựa mơ hình (model-based reasoning) 21 1.4 Kết luận chƣơng 21 Chƣơng 2: Hệ Chuyên Gia 22 2.1 Hệ chuyên gia 22 2.1.1 Khái niệm: 22 2.1.2 Những thành phần hệ chuyên gia 23 2.2 Cấu trúc hệ chuyên gia 24 2.2.1 Cấu trúc kiểu mẫu hệ chuyên gia 24 2.2.1.1 Một số mơ hình kiến trúc hệ chuyên gia 26 2.2.2 Hệ sở tri thức 28 2.2.2.1 Tri thức chuyên gia 28 2.2.2.2 Các phƣơng pháp biểu diễn tri thức 29 2.2.3 Suy diễn lập luận 37 2.2.3.1 Phƣơng pháp suy diễn tiến 37 2.2.3.2 Phƣơng pháp suy diễn lùi 38 2.2.4 Giao diện ngƣời dùng 39 2.3 Phát triển hệ chuyên gia 41 2.3.1 Hệ chuyên gia đƣợc phát triển nhƣ 41 2.3.1.1 Quản lý dự án 41 2.3.1.2 Tiếp nhận tri thức 42 2.3.1.3 Phân phối 42 2.3.1.4 Bảo trì phát triển 43 2.4 Kết luận chƣơng 43 Chƣơng Xây dựng hệ chuyên gia cho chẩn đoán chứng cam 44 3.1 Chứng cam 44 3.2 Các biểu lâm sàng thông qua biểu thể trẻ 45 3.2.1 Gọi tên chứng cam theo vị 45 3.2.1.1 Cam mồm 45 3.2.1.2 Cam mắt: 46 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.2.1.3 Cam mũi: 46 3.2.2 Gọi tên chứng cam theo tạng 47 3.2.2.1 Khái niệm phủ tạng: 47 3.2.2.2 Ngũ tạng 47 3.2.2.5 Quan hệ lục phủ ngũ tạng với ngũ hành 55 3.2.2.6 Chứng cam theo tạng 55 3.3 Các biểu khác 55 3.4 Các phƣơng pháp chẩn đoán 56 3.4.1 Vọng chẩn (Nhìn, quan sát) 56 3.4.2 Văn chẩn (Nghe, ngửi) 58 3.4.3 Vấn chẩn (Hỏi bệnh) 58 3.3.4 Thiết chẩn (Xét đoán mạch) 60 3.3.4.1 Phép xem mạch trán: 60 3.3.4.2 Phép xem mạch hổ 60 3.5 Nguyên nhân phƣơng pháp điều trị 63 3.5.1 Nguyên nhân 63 3.5.2 Các phƣơng pháp điều trị 63 3.6 Thiết kế hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam 64 3.6.1 Đầu vào toán chẩn đoán chứng cam 64 3.6.1.1 Biểu diễn tri thức chứng cam 65 3.6.2 Xây dựng động suy diễn cho chứng cam 68 3.6.2.1 Thuật toán toán chẩn đoán chứng cam trẻ em 68 3.6.2.2 Hàm xử lý tốn 70 3.6.2.3 Hàm chẩn đoán chứng cam 71 3.6.2.3 Cây chẩn đốn triệu chứng“Ăn ít” – Chủ trị Tỳ cam Can cam 73 3.6.2.2 Cây chẩn đoán triệu chứng“Đêm ngủ giật mình"- Chủ trị Tâm cam 74 3.6.3.3 Cây chẩn đoánt triệu chứng “Đái dầm” – Chủ trị Thận cam 75 3.6.3.4 Cây chẩn đoán triệu chứng “Ho” – Chủ trị Phế cam 76 3.6.3.5 Cây chẩn đoán triệu chứng “Mụn nhọt”– Chủ trị Can cam 77 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 3.7 Giao diện kết kiểm thử trƣơng trình 79 3.8 Kết luận chƣơng 83 TỔNG KẾT 84 TÀI LIỆU THAM KHẢO 85 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC VIẾT TẮT STT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AI Artificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo HCG Hệ chuyên gia CTƢD Chƣơng trình ứng dụng KB MTSD UI User Interface Giao diễn ngƣời dùng DSS Decision Support System Hệ hỗ trợ định MBMS Model Base Management Hệ thống quản lý mơ hình System sở Object-Attribute-Value Đối tƣợng-Thuộc tính-Giá O-A-V Knowledge Base Cơ sở tri thức Mô tơ suy diễn trị RHS Right - Hand -Side Phần bên phải luật 10 OPS Official Production System Hệ thống sản xuất thức Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Thành phần hệ chuyên gia 23 Hình 2.2 Cấu trúc hệ chuyên gia .24 Hình 2.3 Mơ hình J.L.Ermine 26 Hình 2.4 Mơ hình C.Ernest………………………………………………….26 Hình 2.5 Mơ hình E.V.Popov 27 Hình2.6 Biểu diễn tri thức nhờ mạng ngữ nghĩa 33 Hình2.7 Nền tảng cơng nghệ hệ chun gia dựa luật đại 36 Hình 3.1 Mơ hình quan hệ tri thức……………………………… 63 Hình 3.2 Cây nhị phân chẩn đốn chứng cam theo triệu chứng “Ăn ít”…….71 Hình 3.3 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Đêm ngủ giật mình”…72 Hình 3.4 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Đái dầm”…………… 73 Hình 3.5 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Ho” 74 Hình 3.6 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Mụn nhọt”………… 75 Hình 3.7 Giao diện chƣơng trình 77 Hình 3.8 Giao diện thuốc 78 Hình 3.9 Giao diện cơng cụ…………………………………………………78 Hình 3.10 Form thêm sở tri thức 79 Hình 3.11 Giao diện danh mục…………………………………………… 80 Hình 3.12 Form quản lý bệnh nhân 80 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 10 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Bảng minh họa vị từ………………………………………………31 Bảng 2.2 Biểu diễn tri thức nhờ ngôn ngữ nhân tạo MYCIN…………33 Bảng 3.1 Quan hệ lục phủ ngũ tạng với ngũ hành………………………51 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 72 else { //Tìm biểu tiếp dựa vảo Triệu Chứng Bệnh, ParentID (Biểu nhánh tiếp theo), NhanhTraLoi = Có Hoặc Khơng ad = newSqlDataAdapter("Select top BieuHienID,TenBieuHien,CauHoi From tblBieuHien Where TrieuChungID=@TrieuChungID And ParentID = @ParentID And NhanhTraLoi=@NhanhTraLoi", conn); ad.SelectCommand.Parameters.AddWithValue("TrieuChungID", TrieuChungID); ad.SelectCommand.Parameters.AddWithValue("ParentID", BieuHienID); ad.SelectCommand.Parameters.AddWithValue("NhanhTraLoi", TraLoi); dt = newDataTable(); ad.Fill(dt); //Nếu tìm thấy câu hỏi if (dt.Rows.Count > 0) { //Hiển thị câu hỏi vào ô textbox txtCauHoi txtCauHoi.Text = dt.Rows[0]["CauHoi"].ToString(); BieuHienID = (int)dt.Rows[0]["BieuHienID"]; } //Nếu khơng tìm thấy câu hỏi tiếp else { //Kết luận khơng tìm bệnh txtKetLuan.Text = "Khơng kết luận bệnh"; BenhID = 0; //Kết thúc vòng chuẩn đoán (disable số control) Finished(false); } } } Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 73 3.6.2.4 Cây chẩn đoán triệu chứng“Ăn ít” – Chủ trị Tỳ cam Can cam Ăn bụng ỏng Chậm tiêu Cam bổ tỳ (Mức nhẹ) Mặt vàng Hay nôn Cam bổ tỳ (Mức nặng) Phân Lỏng Cam bổ tỳ (Mức TB) Không kết luận đƣợc bệnh Phân sống Khát nƣớc Đầy trung tiện Cam khí (mức nhẹ) Cam khí (mức nhẹ) Khơng kết luận đƣợc bệnh Hơi mồm Cam nhiệt Hình 3.2 Cây nhị phân chẩn đoán chứng cam theo triệu chứng “Ăn ít” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Có giun Khơng kết luận đƣợc bệnh 74 3.6.2.5 Cây chẩn đoán triệu chứng“Đêm ngủ giật mình"- Chủ trị Tâm cam Đêm ngủ giật ăn Phân nhão Quấy khóc Hay sợ Tâm – Tỳ hƣ (Mức nặng) Nƣớc tiểu vàng Tâm – Tỳ hƣ (Mức nhẹ) Tâm – Tỳ hƣ (Mức TB) Miệng lở Không kết luận đƣợc bệnh Tâm nhiệt (Mức nhẹ) Lƣỡi đỏ Buồn phiền Tâm nhiệt – Tỳ hƣ Tâm nhiệt Tâm nhiệt – Tỳ hƣ (mức nhẹ) Khơng kết luận đƣợc bệnh Hình 3.3 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Đêm ngủ giật mình” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 75 3.6.3.6 Cây chẩn đoánt triệu chứng “Đái dầm” – Chủ trị Thận cam Đái dầm nghiến Nƣớc tiểu vàng Giật Thận dƣơng nhiệt Chân tay lạnh Thận dƣơng nhiệt (mức nhẹ) Tâm nhiệt (Mức nhẹ) Nƣớc tiểu Đêm nằm bị lạnh Thận âm hàn (mức nặng) Thận âm hàn (mức TB) Không kết luận đƣợc bệnh Hình 3.4 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Đái dầm” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Thận âm hàn (mức nhẹ) 76 3.6.3.7 Cây chẩn đoán triệu chứng “Ho” – Chủ trị Phế cam Ho tự chọc ngón tay vào tai Chảy nƣớc mũi Viêm tai Có mồ hôi Khát nƣớc Không kết luận đƣợc bệnh Phong nhiệt (Mức nhẹ) Tiểu tiện màu vàng Đầu ngón tay lạnh Không kết luận đƣợc bệnh Phong hàn (Mức nặng) Hình 3.5 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Ho” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên Phong hàn (Mức nhẹ) Ít uống nƣớc Phong nhiệt (Mức TB) Mu bàn tay nóng Phong nhiệt (Mức TB) Tiểu tiện http://www.lrc-tnu.edu.vn/ Không kết luận đƣợc bệnh Phong hàn (Mức TB) 77 3.6.3.8 Cây chẩn đoán triệu chứng “Mụn nhọt”– Chủ trị Can cam Mụn có rắn khơng Đầu mụn có trắng khơng? Có màu đỏ chƣa? Giai đoạn đầu Nƣớc tiểu có màu vàng khơng Đại tiện có táo khơng Giai đoạn hóa mủ Giai đoạn hóa mủ (mức nhẹ) Khơng kết luận đƣợc bệnh Chuẩn bị vỡ mủ Có sốt khơng Giai đoạn vỡ mủ Khơng kết luận đƣợc bệnh Hình 3.6 Cây nhị phân chứng cam theo triệu chứng “Mụn nhọt” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun Giai đoạn đầu Có hạch gần nơi mụn khơng http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 79 3.7 Giao diện kết kiểm thử trƣơng trình Phần thể vài chức phần demo phần mềm “Hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam cho trẻ em” Phần mềm sử dụng đơn giản không phức tạp phần mô đƣợc hệ chuyên gia Trong ứng dụng ngƣời sử dụng việc chọn triệu chứng ứng dụng đƣa câu hỏi tƣơng ứng với biểu liên quan đến triệu chứng ban đầu phần mềm tự chẩn đoán chứng cam dựa biểu hỏi Ở phần chọn liệu kiểm thử triệu chứng ban đầu “Ăn ít” với biểu kèm theo Hình 3.7 Giao diện chƣơng trình Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 80 Kết trả thuốc tƣơng ứng với chứng cam đƣợc chẩn đốn Hình 3.8 Giao diện thuốc Giao diện phần mô tả chức thêm sở tri thức Ở thêm “Chứng cam” triệu chứng kèm cho “chứng cam” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Ngun http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 81 Hình 3.9 Giao diện cơng cụ Giao diện phần thêm sở tri thức dƣới dạng nhị phân đƣợc nhập từ vào Hình 3.10 Form thêm sở tri thức Giao diện phần hiển thị cập nhật loại bỏ chứng cam ( hay gọi bệnh) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 82 Giao diện phần mô tả chức thêm ngƣời khám bệnh mở xem lại ngƣời bệnh đƣợc phần mềm chẩn đốn Hình 3.11 Giao diện danh mục Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 83 Hình 3.12 Form quản lý bệnh nhân 3.8 Kết luận chƣơng Chƣơng tìm hiểu quan điểm chữa bệnh đông y với quan niệm Tạng phủ Dựa vào quan niệm hình thành nên phƣơng pháp chẩn đốn bệnh đặc thù cho trẻ em thông qua bôn phƣơng pháp chẩn đốn kinh điển “vọng, văn, vấn, thiết” Dựa vào quan niệm phƣơng pháp chẩn đoán bƣớc đầu xây dựng đƣợc triệu chứng chứng cam hình thành đƣợc động suy diễn theo phƣơng pháp suy diễn tiến kết chứng cam Đi kèm với chứng cam thuốc gia truyền chữa khỏi chứng cam đƣợc mô tả Xây dựng đƣợc chƣơng trình “ Hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam cho trẻ em ” với bƣớc kiểm thử đạt đƣợc kết nhƣ ý đồ đặt Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 84 TỔNG KẾT Kết thủ đƣợc Về luận văn xây dựng mô đƣợc hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam cho trẻ em Trong trình làm luận văn tơi thu đƣợc kết sau: - Có kiến thức hệ chuyên gia - Hiểu biết thêm hệ thông minh khác - Nắm rõ thêm đƣợc chứng cam trẻ em - Xây dựng đƣợc phần mềm mô hệ chuyên gia Hạn chế Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 85 Bên cạch vấn đề đạt đạt đƣợc luận văn tồn nhiều hạn chế: - Phần mềm xây dựng đơn giản chƣa ứng dụng vào thực tế Demo chƣa đáp ứng đƣợc với yêu cầu thực thay đổi đầu vào toán, thiếu yếu tố trực quan, chƣa mở rộng đƣợc hết chứng cam - Luận văn đơn xây dựng phƣơng pháp suy diễn tiến thiếu tính linh hoạt Hƣớng nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu ứng dụng phƣơng pháp biểu diễn tri thức lập luận suy diễn khác để xây dựng hệ chuyên gia có tính linh hoạt - Hồn thiện phần mềm với chức cụ thể sát với thực tế hơn, có hình ảnh trực quan Luận văn kết trình học hỏi, nghiên cứu làm việc nghiêm túc thân Song khơng mắc phải thiếu sót Tơi mong nhận đƣợc đóng góp ý kiến Thầy - Cơ, bạn bè, đồng nghiệp để luận văn đƣợc hồn thiện TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt [1] Lê Bá Dũng (2013), Knowledge Based System, Lecture in Bach khoa_Genetic Singapure joint education progam [2] Phan Huy Khánh (2004), Hệ chuyên gia, Đại học Đà Nẵng [3] Nguyễn Thiện Thành (2006), Trí tuệ nhân tạo hệ chuyên gia, Đại học Bách Khóa TP.HCM [4] Nguyễn Thanh Thủy ( 0 ) , Trí tuệ nhân tạo – ĐH BKHN [5] Phạm Thị Anh Lê (2011), Bài giảng Trí tuệ nhân tạo, Đại học sƣ phạm Hà Nội Tài liệu tiếng Anh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ 86 [5] Joseph C Giarratano and Gary D Riley (2004), Expert Systems: Principles and Programming, 4th Edition, PWS publishing company Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn/ ... phần hệ chun gia, số mơ hình kiến trúc hệ chuyên gia đƣợc xây dựng kỹ thuật suy luận hệ chuyên gia Cách thức phát triển hệ chuyên gia Chƣơng Xây dựng hệ chuyên gia cho chẩn đoán chứng cam 3.1 Chứng. .. Thiết kế hệ chuyên gia chẩn đoán chứng cam 64 3.6.1 Đầu vào toán chẩn đoán chứng cam 64 3.6.1.1 Biểu diễn tri thức chứng cam 65 3.6.2 Xây dựng động suy diễn cho chứng cam ... Chƣơng Xây dựng hệ chuyên gia cho chẩn đoán chứng cam 44 3.1 Chứng cam 44 3.2 Các biểu lâm sàng thông qua biểu thể trẻ 45 3.2.1 Gọi tên chứng cam theo vị 45 3.2.1.1 Cam