Hệ suy luận mờ là công cụ mô hình hóa quan trọng nhất dựa trên lý thuyết tập mờ. Các hệ suy luận mờ thông thường được xây dựng dựa trên các chuyên gia lĩnh vực, nó đã được sử dụng trong điều khiển tự động, phân loại dữ liệu, phân tích quyết định, hệ chuyên gia, …
Hệ suy luận mờ Mamdani đã được thiết kế để điều khiển tổ hợp động cơ hơi nước và lò hơi. Đầu ra tổng hợp của Mamdani là một tập mờ. Vì vậy, cần giải mờ để được một số rõ đại diện cho tập mờ ở đầu ra tổng hợp. Giải mờ của Mamdani FIS rất phức tạp và tốn nhiều thời gian (xem mục 3.2.1). Vì vậy, STRESSDIAG đề xuất không sử dụng suy luận mờ Mamdani trong cơ chế suy diễn của STRESSDIAG.
Trong mô hình Sugeno bậc nhất, đầu ra của luật là một đa thức hoặc một hàm (xem công thức 3.4 và mục 3.2.2); mỗi luật có một đầu ra rõ, đầu ra tổng hợp là giá trị trung bình của các trọng số của mỗi luật, vì vậy, Sugeno FIS không tốn thời gian và thao tác giải mờ phức tạp về mặt toán học.
Luật của STRESSDIAG có dạng:
Luật khẳng định: IF (tiền đề) THEN (kết luận), FD
Luật phủ định: IF (tiền đề) THEN EXCLUDE (kết luận), FD
Mặc dù, Sugeno FIS không tốn thời gian giải mờ, nhưng dạng luật của STRESSDIAG và Sugeno FIS khác nhau, vì vậy, đề xuất không lựa chọn mô
hình mờ Sugeno cho cơ chế suy luận của STRESSDIAG.
Với mô hình mờ Tsukamoto, kết luận của mỗi luật mờ if-then được biểu diễn bằng một tập mờ với hàm liên thuộc đơn. Đầu ra của mỗi luật được xác định là một giá trị rõ. Kết quả tổng hợp là trung bình trọng số đầu ra của các luật. Do vậy tránh được quá trình giải mờ mất thời gian. Tuy nhiên, mô hình mờ Tsukamoto không trong suốt nên nó không được sử dụng trong cơ chế suy luận của STRESSDIAG (xem mục 3.2.3).
STRESSDIAG sử dụng suy diễn Max-Min trong cơ chế suy luận (xem diễn giải tại mục 2.2.2 chương 2).
Gọi quan hệ người bệnh và bệnh là RtPD. Xác định được mối quan hệ này cũng có nghĩa là đưa ra kết quả chẩn đoán về khả năng mắc bệnh của người bệnh. Quan hệ RtPD được xác định bởi giá trị μRt
PD(Pq , Dj) [-1, 1]. Giá trị này biểu diễn mức độ mắc độ mắc bệnh Dj của người bệnh Pq.
Quan hệ RtPD được hợp thành từ hai quan hệ thành phần: RSD là quan hệ khẳng định bệnh và RePD là quan hệ phủ định bệnh; trong đó: RSD được xác định như ở mục 2.2.2 chương 2 của luận án, RePD được xác định bởi giá trị μRePD(Pq, Dj) [0, 1].
RePD được xác định như sau: RePD = RePS o ReSD , trong đó: RePS là quan hệ phủ định người bệnh và triệu chứng, quan hệ này được xác định bởi giá trị μRePS(Pq, Si);
ReSD là quan hệ phủ định triệu chứng và bệnh. Quan hệ này được xác định bởi giá trị μReSD(Si, Dj), μReSD(Si, Dj) chính là trọng số của luật phủ định. Sử dụng suy luận Max-Min của CADIAG-2 để xác định giá trị của μRePD(Pq, Dj) như sau:
μRePD(Pq, Dj) = max min {μRePS(Pq, Si)μReSD(Si, Dj) } (3.5) Gọi SCe là tổ hợp triệu chứng phủ định, Sie là triệu chứng phủ định thứ i,
i = 1,…,m; Sie SCe thì giá trị của tổ hợp triệu chứng phủ định SCe được xác định bởi công thức:
μRPSCe(Pq, SCe) = minSie ∈ SCe(μRPSe(Pq, Sie) (3.6)
Trong đó: μRPSCe(Pq, SCe) là giá trị của tổ hợp các triệu chứng phủ định bệnh rối loạn trầm cảm SCe của bệnh nhân Pq; μRPSCe(Pq, Sie) là giá trị của triệu chứng phủ định rối loạn trầm cảm Sie của bệnh nhân Pq.
Với mỗi bệnh Dj có tập luật phủ định luậte = {luật1e,…, luậtte,…, luậtke), có cùng kết luận bệnh Dj, luậtt là luật thứ t, t=1..k. Khi đó μR
SDluậtte
e (Pq, Dj) là
mức độ phủ định khả năng mắc bệnh Dj của người bệnh Pq tính theo luật thứ t: μR PDluậtte e (Pq, Dj) = min {μRePS(Pq, Si) μR SDluậtte e (Si, Dj) (3.7) Trong đó: μR PDluậtte
e (Pq, Dj) là giá trị phủ định rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq tương ứng với luật thứ t; μRePS(Pq, Si) là giá trị của triệu chứng phủ định rối loạn trầm cảm Si của bệnh nhân PqμR
SDluậtte
e (Si, Dj) là giá trị phủ định rối loạn trầm cảm Dj khi mắc triệu chứng phủ định rối loạn trầm cảm Si tương ứng với luật t [28], [110].
Tính tương tự với các luật khác, ta có tập các mức độ phủ định bệnh Dj ứng với từng luậtt { μR PDluật1e e (Pq, Dj),…, μR PDluậtte e (Pq, Dj),… , μR PDluậtke e (Pq, Dj)}
Sử dụng suy luận Max-Min của CADIAG-2, tính μRePD(Pq, Dj) từ tập {μR PDluậtte e (Pq, Dj) } như sau: μRePD(Pq, Dj) = max {μR PDluật1e e (Pq, Dj),..., μR PDluậtke e (Pq, Dj)} (3.8) Trong đó: μRePD(Pq, Dj) là giá trị phủ định rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq; μR
PDluật1e
e (Pq, Dj) là giá trị phủ định rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq tương ứng với luật thứ nhất, μR
PDluậtke
cảm Dj của bệnh nhân Pq tương ứng với luật thứ k [28], [110].
Nếu μRePD(Pq, Dj) = 1 có nghĩa là phủ định người bệnh Pq mắc bệnh Dj.
Nếu μRePD(Pq, Dj) = 0 có nghĩa là lại trừ người bệnh Pq không mắc bệnh Dj.
Nếu 0 < μRePD(Pq, Dj) < 1 có nghĩa là phủ định người bệnh Pq mắc bệnh Dj với mức độ là μRePD(Pq, Dj).
Sử dụng toán tử nhóm Abel từ hệ giống MYCIN (MYCIN like systems) trong khoảng từ [-1, 1] [43], [45-46], [110],
X Y = X + Y – X. Y với X , Y 0
X Y = X + Y + X. Y với X , Y 0
X Y = 1 − min ( |X| , |Y| )X + Y với X * Y < 0
ta có μRtPD(Pq, Dj) = μRPD(Pq, Dj) - μeRPD(Pq, Dj), do μRPD(Pq, Dj) và -μRePD(Pq, Dj) trái dấu, nên
μRtPD(Pq, Dj) = μRPD(Pq,Dj)+(− μRPDe (Pq,Dj))
1 −min{|μRPD(Pq,Dj)| ,|μRPDe (Pq,Dj)|} (3.9)
Trong đó: μRtPD(Pq, Dj) là giá trị rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq; μRPD(Pq, Dj) là giá trị khẳng định rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq; μRePD(Pq, Dj) là giá trị phủ định rối loạn trầm cảm Dj của bệnh nhân Pq.
Cuối cùng, kết quả chẩn đoán như sau:
μRtPD(Pq, Dj) = 1 có nghĩa là hoàn toàn khẳng định kết luận bệnh Dj. 0.6 μRtPD(Pq, Dj) < 1 có nghĩa là hầu như khẳng định kết luận bệnh Dj. μRtPD(Pq, Dj) < 0.6 có nghĩa là có thể khẳng định kết luận bệnh Dj. - μRtPD(Pq, Dj) < có nghĩa là “không biết” khẳng định kết luận
-0.6 μRtPD(Pq, Dj) < - có nghĩa là có thể phủ định kết luận bệnh Dj. -1 < μRtPD(Pq, Dj) < -0.6 có nghĩa là hầu như phủ định kết luận bệnh Dj. μRtPD(Pq, Dj) = -1 có nghĩa là hoàn toàn phủ định kết luận bệnh Dj. Trong đó, là một giá trị kinh nghiệm. Dj là một trong 4 loại rối loạn trầm cảm: rối loạn trầm cảm nhẹ, rối loạn trầm cảm vừa, rối loạn trầm cảm nặng và rối loạn trầm cảm nặng có triệu chứng loạn thần.
3.3.3. Bộ giải thích
Để dễ hiểu hơn về quá trình suy luận và kết quả chẩn đoán, STRESSDIAG phải có thể giải thích cách thức và lý do đưa ra một kết luận nhất định về khả năng mắc rối loạn trầm cảm của người bệnh. Trong quá trình chẩn đoán, công cụ suy luận duyệt cơ sở luật và đánh dấu tất cả các luật thỏa mãn. Khi chẩn đoán được hoàn thành, lời giải thích được hình thành bằng cách thu thập tất cả các luật thỏa mãn và từng bước suy luận bằng cách sử dụng từng luật thỏa mãn. Trong phần giải thích này, STRESSDIAG cho thấy kết luận cuối cùng của ES, tất cả các tập hợp triệu chứng người bệnh được sử dụng trong suy luận và các luật thỏa mãn với từng loại rối loạn trầm cảm.
Do đó, người dùng có thể thấy các kết luận chẩn đoán trung gian từ cả ba bước của quy trình chẩn đoán và cách các luật ảnh hưởng đến kết luận cuối cùng.