ĐỀ TÀI ÁP DỤNG TRI THỨC XÂY DỰNG BỘ MÁY DỰ ĐOÁN KHOA KHÁM CHỮA BỆNH

Hiểu rõ vấn đề đó, nhóm chúng em quyết định ứng dụng kiến thức môn học Hệ cơ sở tri thức để thực hiện đồ án “Áp dụng tri thức xây dựng bộ máy dự đoán khoa khám chữa bệnh” nhằm kiểm tra,

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ CƠ SỞ TRI THỨC

KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TÊN ĐỀ TÀI: ÁP DỤNG TRI THỨC XÂY DỰNG BỘ MÁY DỰ ĐOÁN

KHOA KHÁM CHỮA BỆNH

GVHD: Th.S Võ Minh QuânNHÓM: 04

TP Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH

ĐỒ ÁN MÔN HỌC: HỆ CƠ SỞ TRI THỨC

KHOA: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

TÊN ĐỀ TÀI: ÁP DỤNG TRI THỨC XÂY DỰNG BỘ MÁY DỰ ĐOÁN

3 Nguyễn Hoàng Vương

4 Lê Tuấn Kiệt

5 Nguyễn Đình Vũ

BẢNG ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ HOÀN THÀNH CÔNG VIỆC

ST

T MSSV Họ và tên Công việc

Mức độ hoàn thành

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1 Thực trạng và sự cấp thiết của đề tài

2 Mục đích của đề tài

3 Đối tượng của đề tài

4 Phạm vi của đề tài

5 Các phương pháp thực hiện đề tài

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Khái quát tri thức

2 Khái quát hệ cơ sở tri thức

3 Khái quát hệ chuyên gia

4 Mô hình COKB

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CƠ SỞ TRI THỨC

1 Thiết kế mô hình tri thức

2 Tổ chức lưu trữ tri thức trên máy tính

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ SUY DIỄN

1 Suy diễn tiến

2 Suy diễn lùi

DANH MỤC HÌNH

DANH MỤC BẢNG

LỜI CẢM ƠN

Nhóm em chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Võ Minh Quân đã tận tình giúp đỡtụi em trong môn học Hệ cơ sở tri thức Nhờ sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy mà emcũng như cả lớp hiểu biết nhiều hơn về khối kiến thức mới này Trong thời gian học tập

và làm việc cùng thầy, nhóm không ngừng tiếp thu được những điều bổ ích khác từchuyên ngành Công nghệ thông tin Bởi thế trong quá trình thực hiện đồ án môn học Hệ

cơ sở tri thức, cả nhóm đã đạt được kết quả cần thiết Tuy nhiên vẫn sẽ không tránh khỏinhững sai sót trong việc nghiên cứu đề tài nhưng nhóm mong thầy sẽ chỉ rõ và nhận xétmột cách thẳng thắn nhất để tụi em có thể hoàn thiện cho những đồ án sau này Nhóm 4xin chân thành cảm ơn thầy và chúc thầy công tác thật tốt!

LỜI MỞ ĐẦU

Ở thời đại công nghệ 4.0 như hiện nay thì việc số hoá các dữ liệu càng nhanh càng tốt làđiều cần thiết Khi quá trình đó diễn ra thì sẽ đạt được hiệu quả tối ưu với mọi ngành, mọinghề Để làm được điều này đòi hỏi phải có sự can thiệp của ngành công nghệ thông tin,các kỹ thuật tiên tiến nhất Việc ứng dụng khoa học công nghệ này, ngành y tế thực hiệnđạt kết quả rõ rệt đáng kể

Như mọi người cũng biết, ngành y tế là một ngành hết sức phức tạp, yêu cầu kỹ năngchuyên môn cao và máy móc thiết bị hiện đại để phục vụ nhu cầu khám chữa bệnh củacon người Bên cạnh đó, trong đại dịch Covid – 19 vừa qua, việc hạn chế tiếp xúc giữangười với người và người với sự vật được đẩy mạnh nhằm bảo vệ sức khoẻ, tránh lây lan

“cơn dịch” này Hiểu rõ vấn đề đó, nhóm chúng em quyết định ứng dụng kiến thức môn

học Hệ cơ sở tri thức để thực hiện đồ án “Áp dụng tri thức xây dựng bộ máy dự đoán

khoa khám chữa bệnh” nhằm kiểm tra, đánh giá tình trạng người bệnh như thế nào và

tiến thành đưa ra gợi ý về việc đến khoa nào phù hợp nhất cho người khám nhằm đẩynhanh quá trình khám chữa bệnh cho mọi người

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1 Thực trạng và sự cấp thiết của đề tài

Ở mọi giai đoạn, sức khoẻ luôn được quan tâm nhiều nhất Chính vì thế mà ngành dịch

vụ khám chữa bệnh, y tế sức khoẻ con người cần được cải tiến qua từng ngày Tuy nhiên,hiện nay, tình trạng quá tải khám, chữa bệnh là phổ biến tại hầu hết các bệnh viện ở cáctuyến, đặc biệt quá tải trầm trọng ở tuyến Trung ương và tuyến tỉnh Tỷ lệ sử dụnggiường nội trú thường xuyên trên 100% và dao động từ 120% đến 150% ở một số bệnhviện lớn, như Bệnh viện Bạch Mai, Bệnh viện K Hà Nội, Bệnh viện Ung bướu Thành phố

Hồ Chí Minh, Bệnh viện Nhi đồng 1 (Thành phố Hồ Chí Minh),

Một số nguyên nhân trọng điểm dẫn tới tình trạng quá tải tại các bệnh viện:

Một là, nhu cầu khám, chữa bệnh của người dân ngày càng tăng trong khi chỉ tiêugiường bệnh thấp và tăng không tương xứng với nhu cầu khám, chữa bệnh

Hai là, chính sách viện phí và bảo hiểm y tế, trong đó giá và cơ chế chi trả chưa phùhợp Các quy định của bảo hiểm trong việc chỉ chi trả các loại vật tư kỹ thuật cao, đắttiền với bệnh nhân nội trú Để được thanh toán những loại vật tư kỹ thuật cao nàybuộc phải cho bệnh nhân nằm nội trú, trong khi tình trạng của bệnh nhân chưa đếnmức lưu viện, từ đó dẫn đến quá tải

Từ đó kéo đến hệ luỵ gần mọi người có những dấu hiệu, triệu chứng chưa được cụ thể lạiđến nhầm khoa khám chữa bệnh làm cho việc “ùn tắc” càng thêm trầm trọng Bên cạnh

đó, trước tình hình Covid – 19, việc tránh tiếp xúc với nhiều người, giảm thiểu ở nơi côngcộng là điều cần thiết Hiểu được tình hình này mà đồ án môn học Hệ cơ sở tri thức lấychủ đề “Áp dụng tri thức dự đoán khoa khám chữa bệnh” để thực hiện với mong muốngiải quyết một phần khó khăn cho ngành y tế

Đẩy nhanh quá trình khám chữa bệnh cho mọi người, hạn chế việc mất thời gian và tiềnbạc khi đến nhầm khoa.

Làm bước đệm cho việc số liệu hoá dữ liệu, nâng cao trang thiết bị trong ngành y tế

3 Đối tượng của đề tài

Mọi người nếu họ có các triệu chứng không tốt về sức khoẻ như: ho, đau đầu, đauhọng… mà còn phân vân đó là những biểu hiện liên quan đến khoa bệnh nào thì có thể sửdụng Có thể sử dụng trước hoặc khi đã đến cơ sở khám chữa bệnh

4 Phạm vi của đề tài

Phạm vi kiến thức: một số triệu chứng thường gặp liên quan đến các bệnh lý trong ngành

y tế, sức khoẻ con người ở mọi lứa tuổi

Phạm vi phần mềm: biểu diện tri thức dưới dạng ngôn ngữ lập trình Prolog

5 Các phương pháp thực hiện đề tài

Tìm hiểu về mạng máy tính, các phương pháp suy diễn trên mạng tính toán: suy diễn tiến,suy diễn lùi

Thu thập tri thức về: biểu hiện bệnh lý, sự kết hợp của các biểu hiện

Chọn lọc, phân loại, xử lý tri thức thu thập được từ các biểu hiện để đưa đến khoa chínhxác cho người bệnh

Biểu diễn, lưu trữ miền tri thức đã thu thập để sử dụng cho chương trình

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Khái niệm về Tri thức

Tri Thức: hay còn gọi là kiến thus (tiếng anh: knowledge) bao gồm những kiến thus, thông tin, sự hiểu biết, hay kỹ năng có được nhờ trải nghiệm, thông qua giáo dục hay tự học hỏi Trong tiếng Việt, cả "tri" lẫn "thức" đều có nghĩa là biết Tri thức có thể chỉ sự hiểu biết về một đối tượng, về mặt lý thuyết hay thực hành

2 Khái quát Hệ cơ sở tri thức

Hệ cơ sở tri thức là chương trình máy tính được thiết kế để mô hình hoá khả năng giải quyết vấn đề của chuyên gia con người

Hệ cơ sở tri thức là hệ thống dựa trên tri thức, cho phép mô hình hoá các tri thức của chuyên gia, dùng tri thức này để giải quyết vấn đề phức tạp thuộc lĩnh vực cụ thể

Hai yếu tố quan trọng trong Hệ cơ sở tri thức là: tri thức chuyên gia và lập luận, tương ứng với hai khối chính là: cơ sở tri thức và động cơ suy diễn

3 Khái quát Hệ chuyên gia

Hệ chuyên gia là một hệ thống tin học có thể mô phỏng (emulates) năng lực quyết đoán (decision) và hành động (making abilily) của một chuyên gia (con người) Hệ chuyên gia

là một trong những lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo (Artificial Intelligence) như hình dưới đây:

Một số lĩnh vực ứng dụng của trí tuệ nhân tạo

Hệ chuyên gia sử dụng các tri thức của những chuyên gia để giải quyết các vấn đề (bài toán) khác nhau thuộc mọi lĩnh vực

Tri thức (knowledge) trong hệ chuyên gia phản ánh sự tinh thông được tích tụ từ sách vở, tạp chí, từ các chuyên gia hay các nhà bác học Các thuật ngữ hệ chuyên gia, hệ thống dựa trên tri thức (knowledge - based system) hay hệ chuyên gia dựa trên tri thức (knowledge - based expert system) thường có cùng nghĩa

Một hệ chuyên gia gồm ba thành phần chính là: cơ sở tri thức (knowledge base), máy suydiễn hay môtơ suy diễn (inference engine), và hệ thống giao tiếp với người sử dụng (user interface) Cơ sở tri thức chứa các tri thức để từ đó, máy suy diễn tạo ra câu trả lời cho ngườisử dụng qua hệ thống giao tiếp

Người sử dụng (user) cung cấp sự kiện (facts) là những gì đã biết, đã có thật hay những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời là những lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn (expertise).

Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau:

Mỗi hệ chuyên gia chỉ đặc trưng cho một lĩnh vực vấn đề (problem domain) nào đó, như

y học, tài chính, khoa học hay công nghệ, v.v , mà không phải cho bất cứ một lĩnh vực vấn đề nào Tri thức chuyên gia để giải quyết một vấn đề đặc trưng được gọi là lĩnh vực tri thức (knowledge domain)

Quan hệ giữa lĩnh vực vấn đề và lĩnh vực tri thức

4 Mô Hình COKB

Khái Niệm: Mô hình COKB là mô hình có thể sử dụng rất hiệu quả trong việc thiết kế các hệ cơ sở tri thus phức tạp, như các miền tri thus về Hình học, Giải tích, Vật lý

Giới thiệu sơ nét về mô hình COKB:

Trong nhiều vấn đề giải toán dựa trên tri thức ta thường đề cập đến các đối tượng khác nhau và mỗi đối tượng có cấu trúc bao gồm một số những quan hệ nhất định giúp ta thực hiện sự suy diễn, tính toán thuộc tính với cấu trúc đối tượng trên một số hành vi giải toán nhất định để tạo ra một đối tượng

Nhiều bài toán khác nhau có thể được biểu diễn dưới dạng mạng các đối tượng Cách biểu diễn ny có thể được áp dụng một cách có hiệu quả trong các hệ giải toán, chẳng hạn như các hệ giải các bài toán hình học

Định Nghĩa: Một đối tượng tính toán là đối tượng O có cấu trúc gồm:

Một danh sách các thuộc tính Attr(O) = x1, x2, , xn trong đó mỗi thuộc tính lấy giá trị trong một miền xác định nhất định, và giữa các thuộc tính ta có các quan hệ thể hiện qua các sự kiện, các luật suy diễn hay các công thức tính toán

Các hành vi liên quan đến sự suy diễn và tính toán trên các thuộc tính của đối tượng hay trên các sự kiện như:

 Xác định bao đóng của một tập hợp thuộc tính A Attr(O)

 Xác định tính giải được của bài toán suy diễn tính toán có dạng A Attr(O) và B Attr(O)

 Thực hiện các tính toán B với A

 Xem xét tính xác định của đối tượng, hay của một sự kiện

Ví dụ: Cấu trúc tam giác gồm các yếu tố như : 3 cạnh a, b, c; 3 góc tương ứng với 3 cạnh : , , ; 3 đường cao tương ứng : ha, hb, hc; diện tích S của tam giác, v.v … cùng với các công thức liên hệ giữa chúng sẽ trở thành một đối tượng tính toán khi ta tích hợp cấu

trúc ny với các hành vi xử lý liên quan đến việc giải bài toán tam giác cũng như các hành

vi xem xét một sự kiện nào đó liên quan đến các thuộc tính hay chính bản thân đối tượng

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ TRI THỨC

Triệu chứng Các bệnh lý có thể xảy ra

viemHongviemXoangviemAmidanviemDaiTrang

benhVanTimroiLoanNhipTim

6 oHoi traoNguocDaDayThucQuan

viemLoetDaDayThucQuan

viemAmidansuyTim

8 metMoi hoiChungRuotKichThich

viemDaiTrangsuyTimtangHuyetAproiLoanNhipTim

9 khoTieu hoiChungRuotKichThich

viemLoetDaDayThucQuan

10 nhucDau viemTaiGiua

viemHongtangHuyetAp

11 roiLoanTieuHoa viemDaiTrang

roiLoanNhipTim

Bảng …

Tập luật suy diễn:

neu sot va nhucDau va dauTai thi bi viemTaiGiua

neu sot va nhucDau va dauHong thi bi viemHong

neu sot va ho va ngatMui thi bi viemXoang

net sot va ho va dauHong thi bi viemAmidan

neu khoTho va metMoi va uTai thi bi tangHuyetAp

neu khoTho va metMoi va roiLoanTieuHoa thi bi roiLoanNhipTimneu khoTho va metMoi va nhipTimTang thi bi suyTim

neu buonNon va oHoi va oChua thi bi traoNguocDaDayThucQuanneu buonNon va oHoi va khoTieu thi bi viemLoetDaDayThucQuanneu dauBung va metMoi va khoTieu thi bi hoiChungRuotKichThichneu dauBung va metMoi va sot thi bi viemDaiTrang

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ BỘ SUY DIỄN

Bao gồm 2 loại: suy diễn tiến và suy diễn lùi

Suy diễn tiến (forward chaining hoặc forward reasoning): Xuất phát từ các mệnhđề/vị từ đã cho ban đầu, sử dụng các luật cho đến khi đưa ra kết luận mong muốn

 Ý tưởng:

Áp dụng các luật có vế trái nằm trong CSTT

Bổ sung vế phải của các luật áp dụng vào CSTT đến khi tìm thấy kết luật

Thông báo “Thành công” nếu KL có thể suy ra từ GT

Phương pháp: /*Tgian là tập các mệnh đề/vị từ đúng cho đến thời điểm đang xét*

if KL Tgian then exit(“Thành công”)

else exit(“Không thành công”)

}

Suy diễn lùi (backward chaining hoặc backward reason): Xuất phát từ các kết luậnmong muốn, xem những luật có khả năng suy ra chúng, them các tiền đề vào danhsách các KL cần CM và cứ như vậy tiếp tục đến khi danh sách KL cần CM rỗng.

 Ý tưởng:

- Suy diễn lùi từ kết luật KL

- Kiếm tra xem KL đã được biết chưa, nếu không

- Chứng minh bằng quay lui sử dụng các luật dẫn đến q

 Tránh lặp vô tận:

- Lưu trữ các đích đã được chứng minh

- Trước khi chứng minh kiểm tra xem đích cần chúng minh đã có tronggoal stack chưa?

 Tránh lặp lại công việc: kiểm tra xem KL mới

- Đã ở trong tập đã được chứng minh chưa

- Đã làm nhưng thất bại chưa

 Thuật toán:

- Input:

o Goal = tập các sự kiện cần CM=KL

o Goal = {f| f cần CM cho đến thời điểm hiện tại}

o Vet = {(f,j)| để CM f thì dung luật j: left ->f}

o Cờ back = true khi quay lui flase không quay lui

 Quá trình suy diễn lùi tương tự quá trình tìm cây/đồ thị lời giải trong đồ thị V/H

 Để tăng hiệu quả của thủ tục SDL, có thể đưa vào 2 tập:

- Tập Đúng chứa các sự kiện đã được khẳng định là đúng (đã xác định)

- Tập Sai chứa các sự kiện đã được khẳng định là sai (không thể xác định)

* So sánh giữa suy diễn tiến và suy diễn lùi:

 Suy diễn tiến hướng dữ liệu, tự động, không định hướng Ví dụ: nhận dạng đốitượng, xác định hành trình

 Có thể làm rất nhiều việc không liên quan đến KL

 Suy diễn lùi hướng KL, thích hợp cho các bài toán giải quyết vấn đề

Ví dụ: tìm chìa khoá, lập kế hoạch thi TOEFL

 Độ phức tạo của suy diễn lùi thường nhỏ hơn rất nhiều so với kích thước củaCSTT

Người sử dụng (user) cung cấp sự kiện (facts) là những gì đã biết, đã có thật hay những thông tin có ích cho hệ chuyên gia, và nhận được những câu trả lời là những lời khuyên hay những gợi ý đúng đắn (expertise).

Hoạt động của một hệ chuyên gia dựa trên tri thức được minh họa như sau: