tìm hiểu hệ chuyên gia và ứng dụng xây dựng hỗ trợ chẩn đoán bệnh tim bẩm sinh ở trẻ em

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học: - Nắm bắt và vận dụng được kiến thức về lĩnh vực công nghệ tri thức để phát triển một hệ thống ứng dụng hệ chuyên gia.. CHƯƠNG

Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các

số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từngđược ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả

nghệ thông tin và Phòng Quản lý Sau đại học Trường Đại học Khoa học Huế đã giảng dạy và gợi mở cho tôi nhiều ý kiến quý báu trong quá trình học tập tại Trường.

Tôi xin gửi lời cảm ơn đến những người thân trong gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã sẻ chia và động viên tôi trong thời gian học tập và thực hiện đề tài này.

Đặc biệt, tôi xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy giáo, PGS TS Lê Mạnh Thạnh, người đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện luận văn.

Văn Công Thanh

Trang phụ bìa

Lời cam đoan

Lời cảm ơn

Mục lục

Danh mục các từ viết tắt

Danh mục các bảng

Danh m c các hình v ục các hình vẽ ẽ

MỞ ĐẦU 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục đích nghiên cứu 2

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 3

4 Phương pháp nghiên cứu 3

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 4

6 Bố cục của luận văn 4

CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 6

1.1.Tìm hiểu về công nghệ tri thức 6

1.1.1 Khái niệm tri thức 6

1.1.2 Phân loại tri thức 6

1.1.3 Công nghệ tri thức 8

1.1.4 Quản lý tri thức 9

1.1.5 Biểu diễn tri thức 11

1.1.6 Các phương pháp để biểu diễn tri thức 11

1.1.6.1.Biểu diễn tri thức bằng bộ ba Đối tượng – Thuộc tính – Giá trị 11

1.1.6.2.Biểu diễn tri thức bằng logic 12

1.1.6.3.Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa 14

1.1.6.4.Biểu diễn tri thức bằng khung (Frame) 16

1.1.6.5.Biểu diễn tri thức bằng các luật 17

1.2.Hệ chuyên gia 20

1.2.1 Khái niệm hệ chuyên gia 20

1.2.4 Ưu điểm và hạn chế của hệ chuyên gia 22

1.2.5 Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia 23

1.3.Kết chương 26

CHƯƠNG 2 GIẢI PHÁP HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN BỆNH TIM BẨM SINH 27

2.1.1 Nguyên nhân BTBS ở trẻ em 27

2.1.2 Phân loại bệnh tim bẩm sinh 28

2.2.Các loại BTBS thường gặp 30

2.2.1 Thông liên thất 30

2.2.2 Thông liên nhĩ 32

2.2.3 Còn ống động mạch 34

2.2.4 Tứ chứng Fallot 36

2.3 Tiếp cận chẩn đoán tim bẩm 38

2.4 Đề xuất giải pháp 43

2.5 Tập luật cho bài toán 44

2.5.1 Các bước xây dựng tập luật cho bài toán 44

2.5.2 Tập luật 45

2.6.Kết chương 48

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ THỬ NGHIỆM 49

3.1.Thiết kế và cài đặt chương trình 49

3.1.1 Mô hình phân cấp chứng năng hệ thống 49

3.1.2 Xây dựng chương trình 50

3.1.3 Giao diện chính của chương trình 57

3.1.4 Chẩn đoán bệnh 58

3.2.Đánh giá kết quả chương trình 59

3.3.Kết chương 59

KẾT LUẬN 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

Số hiệu bảng Tên bảng Trang

Referenc

e source not found

hình vẽ

MỞ ĐẦU

1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kỹ thuật đã đem lại nhiều lợiích và thuận tiện cho cuộc sống của con người như: nhà cửa, ti vi, xe hơi, … Nhưng song song với sự phát triển đó, thế giới cũng phải gánh chịu nhữnghậu quả mà nó đem lại như ô nhiễm môi trường, thiên tai, bệnh tật…Thật vậy,môi trường sống đã tác động rất nhiều đến đời sống của con người, trong đó

có việc hình thành nên BTBS ở trẻ em Theo các chuyên gia y khoa cho biếtthì BTBS ngoài những yếu tố bị tác động bởi gia đình, di truyền, bất thườngnhiễm sắc thể, BTBS một phần cũng là do hậu quả của các yếu tố môi trườngđộc hại (tia phóng xạ, hóa chất, vi trùng, bệnh chuyển hóa…) ảnh hưởng lênngười mẹ trong quá trình mang thai

“Trẻ em hôm nay, thế giới ngày mai”, đó là khẩu hiệu thường được nhắcđến nhiều Thế nhưng, đã có nhiều em vì hoàn cảnh bệnh tật của mình màkhông thể nhìn được thế giới ngày mai nếu không có sự quan tâm của cộngđồng Chúng tôi đang nói đến BTBS ở trẻ em – đây là bệnh đã lấy mất niềm hyvọng tương lai của các em BTBS là các dị tật của buồng tim, van tim, vách tim

và các mạch máu lớn, xảy ra từ lúc còn ở bào thai Theo điều tra của Tổ chức Y

tế Thế giới, tim bẩm sinh chiếm khoảng 0,7 – 0,8% tổng số trẻ sơ sinh lúc chào

đời Tại Việt Nam, dù đã có nhiều nỗ lực từ công tác dự phòng, sàng lọc, điều

trị nhưng vẫn còn khoảng 10.000 trẻ mắc bệnh tim bẩm sinh trong số 1.000.000

trẻ ra đời mỗi năm và 80% trong số đó sẽ tử vong ngay năm đầu tiên nếu

không được can thiệp kịp thời Như vậy, thường xuyên có trên 20.000 trẻ emtại Việt Nam đang chờ được phẫu thuật tim bất cứ lúc nào Theo số liệu trong

10 năm (1984-1994) ở Bệnh viện Nhi đồng I và II Thành phố Hồ Chí Minh, cókhoảng 10.000 trẻ bị bệnh tim nằm điều trị, trong đó có 5.442 trẻ bị bệnh tim

bẩm sinh, chiếm 54% tổng số bệnh tim ở trẻ em Theo thống kê tại Bệnh việnPhụ sản Từ Dũ TP HCM, bệnh tim bẩm sinh chiếm tỷ lệ 0,8% trong các trườnghợp mang thai đầu tiên và 2-6% các trường hợp mang thai lần 2 Nếu trong giađình đã có 2 người có dị tật tim bẩm sinh, nguy cơ này ở đứa trẻ sẽ ra đời là 20-

30% Đa số trẻ em mắc bệnh này đều được sinh ra trong những gia đình khó

khăn, điều kiện sống không được đảm bảo

Bệnh tim bẩm sinh nếu được phát hiện sớm và được can thiệp kịp thờithì sẽ mang lại kết quả cao, nếu không, đối với các BTBS nặng, nếu khôngđiều trị kịp thời sẽ dẫn đến suy tim, tăng áp ĐMP, tím tái nặng do thiếu oxy,chậm tăng trưởng, chậm phát triển tâm thần, vận động, nhiễm trùng phổi và

nặng nhất có thể gây tử vong Nói như vậy không có nghĩa là hết hy vọng, trẻ

mắc BTBS nếu được phát hiện sớm, điều trị đúng cách có thể giúp trẻ pháttriển như những trẻ cùng trang lứa, hòa nhập tốt vào xã hội vì hiện nay, ngànhphẫu thuật tim rất phát triển, phần lớn các BTBS được điều trị khỏi hẳn nhờphẫu thuật

Với mong muốn giúp các em sớm phát hiện BTBS của mình thông quacác triệu chứng bên ngoài để các em sớm có các biện pháp điều trị thích hợp,

nên tôi quyết định chọn đề tài: “Tìm hiểu hệ chuyên gia và ứng dụng xây dựng hỗ trợ chẩn đoán bệnh tim bẩm sinh ở trẻ em” để giúp nhiều người, nhất

là các bậc cha mẹ tiện tham khảo về tình hình sức khỏe của con em mình

thức có kiến trúc mở và xây dựng hệ thống trợ giúp người dùng chẩn đoán vàcách chữa trị phù hợp.

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu:

- Lý thuyết về công nghệ tri thức, hệ chuyên gia

- Các loại BTBS thường gặp: TLT, TLN, còn ÔĐM, tứ chứng Fallot

- Các phương pháp quản lý và vận hành cơ sở tri thức

Phạm vi nghiên cứu:

- Cách biểu diễn và lưu trữ tri thức, cơ chế suy diễn tiến

- Cài đặt giao diện người dung

- Triệu chứng các bệnh: TLT, TLN, còn ÔĐM, tứ chứng Fallot

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Phương pháp lý thuyết:

- Thu thập, chọn lọc, đánh giá, phân tích và tổng hợp các tài liệu liênquan đến đề tài

Phương pháp chuyên gia:

- Trao đổi với các chuyên gia về lĩnh vực BTBS ở trẻ em để lựa chọnhướng giải quyết vấn đề

Phương pháp thực nghiệm:

- Triển khai xây dựng hệ thống Hệ chuyên gia với nội dung của đề tài.

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Ý nghĩa khoa học:

- Nắm bắt và vận dụng được kiến thức về lĩnh vực công nghệ tri thức

để phát triển một hệ thống ứng dụng hệ chuyên gia

Ý nghĩa thực tiễn:

- Giúp cho người sử dụng, không cần thiết phải có chuyên môn y học,

có thể sử dụng sản phẩm này để chẩn đoán bệnh Hay giúp cho những người

có chuyên môn về y học có thể tham khảo thêm về cách chẩn đoán bệnh

- Sản phẩm triển khai đơn giản, dễ dàng sử dụng và có thể phát triểnchẩn đoán và nhiều cách chữa trị khác

6 BỐ CỤC CỦA LUẬN VĂN

Toàn bộ luận văn được chia làm ba chương được tóm tắt nội dung như sau:

MỞ ĐẦU

Phần này giới thiệu về nhu cầu cẩn thiết để thực hiện đề tài, xác địnhmục tiêu, nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, phương pháp nghiên cứu, cơ sởnghiên cứu và kết quả mong muốn đạt được

CHƯƠNG 1 – CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Chương này trình bày những cơ sở lý thuyết có liên quan đến đề tàinhư: công nghệ hệ chuyên gia, tìm hiểu kho dữ liệu tri thức …

CHƯƠNG 2 – GIẢI PHÁP HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN BỆNH TIM BẨM SINH

Trong chương này, phân tích các triệu chứng của các bệnh tim thườnggặp mà đề tài nghiên cứu, từ đó có thể kết luận được tên bệnh cụ thể Đối vớitừng bệnh, sẽ có lời khuyên về cách chữa bệnh đó

CHƯƠNG 3 – XÂY DỰNG HỆ THỐNG VÀ THỬ NGHIỆM

Phân tích chức năng của hệ thống, thiết kế kiến trúc hệ thống và thựchiện xây dựng ứng dụng theo cách thức hệ chuyên gia, sau đó thử nghiệm vàđánh giá kết quả đạt được của chương trình

CHƯƠNG 1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1.TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ TRI THỨC

1.1.1 Khái niệm tri thức

Chúng ta có một số khái niệm về tri thức như sau:

- Tri thức là kết quả của quá trình thu nhận, xử lý và lưu trữ thông tin

- Tri thức là những dữ liệu, thông tin được cấu trúc hóa, kiểm nghiệm

và sử dụng được vào một mục đích cụ thể tạo ra giá trị

- Tri thức là các thông tin, các tài liệu, các cơ sở lý luận, các kỹ năngkhác nhau, đạt được bởi một tổ chức hay một cá nhân thông qua các trảinghiệm thực tế hay thông qua sự giáo dục đào tạo; các hiểu biết về lý thuyếthay thực tế về một đối tượng, một vấn đề, có thể lý giải được về nó [20]

- Theo định nghĩa của Oxford English Dictionnary thì tri thức là những

sự kiện, thông tin và kỹ năng có được thông qua kinh nghiệm hoặc giáo dục,

sự hiểu biết lý thuyết hoặc thực hành về một vấn đề nào đó [21]

Tuy nhiên hiện nay chưa có định nghĩa chính xác về tri thức được mọingười chấp nhận và có thể bao quát được toàn bộ, vẫn còn nhiều học thuyết

và lý luận khác nhau về tri thức

1.1.2 Phân loại tri thức

Tâm lý học nhận thức đã hình thành vô số các lý thuyết giải thích cách

mà con người sử dụng để giải quyết vấn đề Nó bao gồm loại tri thức mà conngười thường xuyên sử dụng, cách con người tổ chức các tri thức và cách họ

sử dụng các tri thức đó nhằm giải quyết vấn đề một cách hiệu quả Những nhànghiên cứu trí tuệ nhân tạo đã sử dụng những kết quả nghiên cứu trên, pháttriển chúng để có thể biểu diễn tri thức vào bên trong máy tính Mặc dù vậy,không một kỹ thuật riêng lẻ nào có thể giải thích đầy đủ cơ chế tổ chức tri

thức trong các chương trình máy tính Để giải quyết vấn đề này, chúng ta chỉchọn dạng biểu diễn nào thích hợp nhất Sau đây là các dạng biểu diễn tri thứcthường gặp [8, tr.174]:

- Tri thức thủ tục: mô tả cách thức giải quyết một vấn đề, loại tri thứcnày đưa ra một giải pháp để thực hiện một công việc nào đó Các dạng trithức thủ tục tiêu biểu thường là các luật, chiến lược, lịch trình và thủ tục

- Tri thức khai báo: cho biết một vấn đề được thấy như thế nào, loại trithức này bao gồm các phát biểu đơn giản, dưới dạng các khẳng định logicđúng hoặc sai Tri thức khai báo cũng có thể là một danh sách các khẳng địnhnhằm mô tả đầy đủ hơn về đối tượng hay một khái niệm nào đó

- Siêu tri thức: mô tả về tri thức, loại tri thức này giúp lựa chọn tri thứcthích hợp nhất trong số các tri thức khi giải quyết một vấn đề Các chuyên gia

sử dụng tri thức này để điều chỉnh hiệu quả giải quyết các vấn đề bằng cáchhướng các lập luận về miền tri thức có khả năng hơn cả

- Tri thức heuristic: mô tả các “mẹo” để dẫn dắt tiến trình lập luận Trithức heuristic là tri thức không bảo đảm hoàn toàn 100% chính xác về kết quảgiải quyết vấn đề, các chuyên gia thường dùng các tri thức khoa học như sựkiện, luật, … sau đó chuyển chúng thành các tri thức heuristic để thuận tiệnhơn trong việc giải quyết một số bài toán

- Tri thức có cấu trúc: mô tả tri thức theo cấu trúc Loại tri thức này mô

tả mô hình tổng quan hệ thống theo quan điểm của chuyên gia bao gồm kháiniệm, khái niệm con và các đối tượng; diễn tả chức năng và mối liên hệ giữacác tri thức dựa theo cấu trúc xác định

Và có cách khác chia tri thức dựa theo dạng tồn tại của nó thì tri thứcđược chia thành hai loại, đó là tri thức hiện (Explicit Knowledge) và tri thức

ẩn (Tacit Knowledge) [13]:

- Tri thức hiện: là những tri thức được giải thích và mã hóa dưới dạngvăn bản, tài liệu, âm thanh, phim, ảnh,… thông qua ngôn ngữ có lời hoặckhông lời, nguyên tắc hệ thống, chương trình máy tính, chuẩn mực hay cácphương tiện khác Đây là những tri thức đã được thể hiện ra ngoài và dễ dàngchuyển giao, thường được tiếp nhận qua hệ thống giáo dục và đào tạo.

- Tri thức ẩn: là những tri thức thu được từ sự trải nghiệm thực tế, dạngtri thức này thường ẩn trong mỗi cá nhân và rất khó “mã hóa” và chuyển giao,thường bao gồm: niềm tin, giá trị, kinh nghiệm, bí quyết, kỹ năng Ví dụ nhưtrong bóng đá, các cầu thủ chuyên nghiệp có khả năng cảm nhận bóng rất tốt.Đây là một dạng tri thức ẩn, nó nằm trong mỗi cầu thủ Nó không thể “mãhóa” thành văn bản, không thể chuyển giao, mà người ta chỉ có thể có bằngcách tự mình luyện tập

1.1.3 Công nghệ tri thức

Công nghệ tri thức có thể xem là một nhánh nghiên cứu của trí tuệ nhântạo, phân tích tri thức lĩnh vực và chuyển nó thành những mô hình tính toánđưa vào máy tính để phục vụ những nhu cầu cần thiết [12]

Công nghệ tri thức được định nghĩa năm 1983 bởi Edward Feigenbaum

và Pamela McCorduck: “Công nghệ tri thức là khía cạnh của các hệ thốngcông nghệ trong đó có sự tích hợp của tri thức vào các hệ thống máy tính đểgiải quyết những vấn đề phức tạp mà thông thường yêu cầu cao về mặtchuyên môn loài người” [23]

Hiện nay, cùng với sự phát triển nhanh chóng, vượt bậc của ngành côngnghiệp máy tính, nhu cầu của người dùng đối với máy tính ngày một cao hơn,không chỉ giải quyết những công việc lưu trữ, tính toán bình thường, ngườidùng còn mong đợi máy tính có khả năng thông minh hơn, có thể giải quyếtvấn đề như con người Và từ đó trí tuệ nhân tạo nói chung và đặc biệt là côngnghệ tri thức ra đời và phát triển Công nghệ tri thức đóng vai trò hết sức quan

trọng trong việc phát triển Công nghệ thông tin, nâng cao sự hữu dụng củamáy tính, giúp con người gần gũi với máy tính hơn Thêm vào đó công nghệtri thức còn góp phần thúc đẩy nhiều ngành khoa học khác phát triển, khảnăng phát triển khoa học dựa trên tri thức liên ngành.

1.1.4 Quản lý tri thức

Quản lý tri thức là một hoạt động quản lý nhằm phát triển, lưu truyền,chuyển giao, lưu trữ và ứng dụng tri thức; cũng giống như việc cung cấp chothành viên của tổ chức các thông tin cần thiết để có quyết định đúng đắn màthực hiện nhằm đạt được mục tiêu của tổ chức

Ngoài ra còn có nhiều định nghĩa khác nhau về quản lý tri thức, sau đây

là một vài định nghĩa:

“Quản lý tri thức là tạo ra tri thức, và việc này được nối tiếp với việcthể hiện kiến thức, truyền bá và sử dụng kiến thức, và sự duy trì (lưu giữ, bảotồn) và cải biến kiến thức” được định nghĩa bởi De Jarnett, năm 1996

“Quản lý tri thức là quá trình của việc quản lý một cách cẩn trọng trithức để đáp ứng các nhu cầu hiện hữu, để nhận ra và khai thác những tài sảntri thức hiện có và có thể đạt được và để phát triển những cơ hội mới” đượcđịnh nghĩa bởi Quintas et al, năm 1997

“Quản lý tri thức là hoạt động mà hoạt động này quan tâm tới chiếnlược và chiến thuật để quản lý những tài sản trọng tâm là con người” đượcđịnh nghĩa bởi Brooking, năm 1997

“Quản lý tri thức là quá trình có hệ thống của việc nhận dạng, thu nhận,

và chuyển tải những thông tin và tri thức mà con người có thể sử dụng để sángtạo, cạnh tranh, và hoàn thiện” (Trung tâm Năng suất và Chất lượng Hoa Kỳ)

Trên cơ sở tổng kết các định nghĩa khác nhau về quản lý tri thức,McAdam và McGreedy (1999) đã chỉ ra rằng các định nghĩa về quản lý trithức thể hiện một miền rộng lớn từ những quan điểm có tính cơ giới (coi tri

thức là tài sản) tới quan điểm thiên về định hướng xã hội (tri thức được tạo ratrong tổ chức thông qua những quan hệ xã hội) Các định nghĩa về quản lý trithức thể hiện nổi bật các đặc tính sau:

- Quản lý tri thức là một lĩnh vực có liên quan chặt chẽ với lý luận vàthực tiễn, và là một lĩnh vực mang tính đa ngành đa lĩnh vực

- Quản lý tri thức không phải là công nghệ thông tin, những tiến bộtrong công nghệ thông tin hỗ trợ cho việc này tốt hơn mà thôi

- Những vấn đề của con người và học tập là điểm trung tâm của quản

lý tri thức

Quản lý tri thức là công việc quan trọng, được áp dụng rộng rãi trongtất cả các lĩnh vực và ngành nghề Các tổ chức lớn trên thế giới đã đúc kếtmột số kinh nghiệm về quản lý tri thức như sau:

- Các chính sách và quy trình quản lý tri thức cần được văn bản hóa đểtránh những hiểu lầm không đáng có đồng thời dễ dàng cho việc phát hiện sailầm xảy ra ở giai đoạn nào

- Xây dựng hệ thống tài liệu thống nhất để nắm bắt tri thức Bằng cáchthể hiện tri thức đó qua viết tài liệu, trao đổi… tổ chức sẽ hoàn thiện được hệthống tài liệu và kho cơ sở dữ liệu tri thức chung

- Chú trọng đào tạo, chuyển giao tri thức để đảm bảo tri thức không bịmất đi

- Liên tục cập nhật thông tin mới và học hỏi kinh nghiệm từ nhữngviệc đã làm

- Chú trọng đến nhân tố con người Con người có thể tạo ra tri thứcmới và chỉ có con người mới có khả năng vận dụng tri thức đó để tiếp tục tạo

ra những tri thức mới hơn

- Ứng dụng CNTT Cuối cùng, để các hoạt động chia sẻ, diễn ra mộtcách hiệu quả thì không thể thiếu vai trò của CNTT Hơn nữa, tri thức được

kiến tạo liên tục làm cho lượng tri thức ngày càng khổng lồ mà chỉ CNTT mớicho phép lưu giữ, phân loại, cập nhật, chia sẻ, sử dụng và phát triển một cáchkịp thời và ổn định.

1.1.5 Biểu diễn tri thức

Biểu diễn tri thức là cách thể hiện tri thức trong máy dưới dạng sao chobài toán có thể được giải tốt nhất Biểu diễn tri thức trong máy phải:

- Thể hiện được tất cả các thông tin cần thiết

- Cho phép tri thức mới được suy diễn từ tập các sự kiện và luật suy diễn

- Cho phép biểu diễn các nguyên lý tổng quát cũng như các tình huốngđặc trưng

- Bắt lấy được ý nghĩa ngữ nghĩa phức tạp

- Cho phép lý giải ở mức cao hơn

1.1.6 Các phương pháp để biểu diễn tri thức

1.1.6.1 Biểu diễn tri thức bằng bộ ba Đối tượng – Thuộc tính – Giá trị

Đối tượng – Thuộc tính – Giá trị hay còn gọi là O-A-V là từ được viếttắt từ của ba từ Object – Attribute – Value

Một bộ ba O-A-V là một dạng mệnh đề phức hợp Nó chia một mệnh

đề ra thành ba phần là đối tượng, thuộc tính và giá trị Như vậy, O-A-V dùng

để chỉ sự kiện "Đối tượng" với "Thuộc tính" cho trước có "Giá trị" nào đó

Đối tượng Thuộc tính Giá trị

Hình 1.1 A-O-V của mệnh đề “Màu mặt của bệnh nhân rất đỏ”

Trong các sự kiện A-O-V, một đối tượng có thể có nhiều thuộc tính vớinhiều kiểu giá trị khác nhau Hơn nữa một thuộc tính cũng có thể có một hay

Mặt bệnh

nhiều giá trị Chúng được gọi là các sự kiện đơn trị (single – valued) hoặc đa

trị (multi – valued)

Hình 1.2 Đối tượng có ba thuộc tính và ba giá trị tương ứng

1.1.6.2 Biểu diễn tri thức bằng logic

Dạng biểu diễn tri thức cổ điển nhất trong máy tính là logic Có hai

dạng phổ biến là logic mệnh đề và logic vị từ Cả hai kỹ thuật này đều dùng

ký hiệu để thể hiện tri thức và các toán tử áp lên các ký hiệu để suy luận logic

Logic đã cung cấp cho nhà nghiên cứu một công cụ hình thức để biểu diễn và

suy luận tri thức

Bảng 1.1 Biểu diễn tri thức bằng logic

a Logic mệnh đề

Logic mệnh đề biểu diễn và lập luận với các mệnh đề toán học Mệnh

đề là một câu nhận giá trị đúng hoặc sai Giá trị này gọi là chân trị của mệnh

đề Logic mệnh đề gán một biến ký hiệu vào một mệnh đề Nhiều bài toán sử

dụng logic mệnh đề để thể hiện tri thức và giải vấn đề Bài toán loại này được

Đường kínhTrọng lượng

đưa về bài toán xử lý các luật, mỗi phần giả thiết và kết luận của luật có thể

có nhiều mệnh đề

Ví dụ:

IF Xe ô tô không khởi động được

AND Nơi làm việc quá xa

THEN Sẽ trễ giờ làm

Lôgic mệnh đề thiết lập các ký hiệu như sau:

A là "Xe ô tô không khởi động được"

B là "Nơi làm việc quá xa"

Trong logic vị từ thì các vị từ thường chứa hằng, biến hay hàm Người

ta gọi các vị từ không chứa biến (có thể chứa hằng) là các mệnh đề Mỗi vị từ

có thể là một sự kiện hay một luật Luật là vị từ gồm hai vế trái và vế phảiđược nối với nhau bởi một dấu mũi tên

Người ta sử dụng các ký hiệu và các phép toán logic tác động lên các

ký hiệu để thực hiện tri thức và suy luận logic

Bảng sau là một ví dụ minh họa cách thể hiện và phát biểu dưới dạng vị

từ [4, tr.8-9]

Bảng 1.2 Biểu diễn tri thức bằng logic vị từ

MAN(X) có nghĩa là <<X là một người>>

và MORTAL(X) có nghĩa <<X chết>>.MAN và MORTAL được gọi là các vị từđối với biến X

1.1.6.3 Biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa

Mạng ngữ nghĩa là một phương pháp biểu diễn tri thức sử dụng đồ thịgồm các nút và các cung Trong đó, các nút biểu diễn các đối tượng và cáccung biểu diễn mối quan hệ giữa các đối tượng Mạng ngữ nghĩa cung cấpmột cách nhìn dựa trên đồ thị thấy được các đối tượng, các thuộc tính và cácmối quan hệ của vấn đề Mở rộng ra, nút có thể biểu diễn đối tượng, thuộctính của đối tượng, hay giá trị của các thuộc tính còn cung biểu diễn quan hệgiữa các nút

Tính chất quan trọng của mạng ngữ nghĩa là tính kế thừa Nó cho phépcác nút được bổ sung sẽ nhận các thông tin của các nút đã có trước, và chophép mã hóa tri thức một cách dễ dàng

Ví dụ:

Hình 1.3 Ví dụ về biểu diễn tri thức bằng mạng ngữ nghĩa

Có hai loại quan hệ đặc biệt:

được biểu diễn bởi khái niệm b hoặc tập các đối tượng biểu diễn bởi kháiniệm a là tập con của tập đối tượng biểu diễn khái niệm b (quan hệ is-a)

b sẽ truyền lại cho a, nghĩa là a được thừa hưởng những gì b có Đó là một cơchế lan truyền thông tin trên mạng ngữ nghĩa

Phương pháp này có một số ưu điểm Cho phép biểu diễn một cách trựcquan các sự kiện và các mối liên hệ giữa chúng Có tính mô đun cao, theonghĩa các tri thức mới được thêm vào hoàn toàn độc lập với các tri thức cũ

Có thể áp dụng một số phương pháp suy diễn trên mạng như cơ chế truyền và

BaySẻ

Không khí

Con vậtChim

thừa hưởng thông tin giữa các đối tượng trên mạng Tuy vậy, nó cũng cónhững hạn chế Không có một phương pháp suy diễn chung cho mọi loạimạng ngữ nghĩa Khó kiểm soát quá trình cập nhập tri thức, dễ dẫn đến mâuthuẫn trong cơ sở tri thức.

1.1.6.4 Biểu diễn tri thức bằng khung (Frame)

Frame lần đầu tiên được đề nghị bởi M.Minsky (1975) dùng để thuthập và biểu diễn tri thức khái niệm trong hệ chuyên gia Nó là sự kết hợpphương pháp biểu diễn mô tả và biểu diễn thủ tục

Frame có thể được định nghĩa: "Là một cấu trúc dữ liệu dùng để biểudiễn tri thức có khuôn dạng cho một khái niệm hay đối tượng nào đó"

Cấu trúc của một frame về cơ bản bao gồm 3 thành phần là tên frame,lớp và thuộc tính Đi kèm với mỗi thuộc tính là một giá trị tương ứng

1.1.6.5 Biểu diễn tri thức bằng các luật

Biểu diễn tri thức bằng luật là cách biểu diễn phổ biến nhất trong các hệ

cơ sở tri thức Một luật chứa đựng (biểu diễn) tri thức về việc giải quyết mộtvấn đề nào đó, các luật được tạo nên khá dễ dàng và dễ hiểu

trong đó:

 Ai là các điều kiện (conditions, anteccedents, premises)

Mệnh đề điều kiện của một luật không cần sử dụng toán tử logic OR.Một luật với toán tử logic OR trong mệnh đề điều kiện thì sẽ được chuyển

Mệnh đề kết luận của một luật không cần sử dụng toán tử logic AND.Một luật với toán tử logic AND trong mệnh đề kết luận thì sẽ được chuyển

mệnh đề kết luận của một luật không cho phép sử dụng toán tử OR

a Phân loại luật

Luật được chia thành 5 loại khác nhau được liệt kê dưới đây:

- Hướng dẫn

IF Xe ô tô không khởi động được

AND Nhiên liệu còn

THEN Kiểm tra bộ nạp điện

- Chiến lược

IF Xe ô tô không khởi động được

THEN Đầu tiên hãy kiểm tra nhiên liệu sau đó kiểm tra bộ nạp điện

- Heuristic

IF Xe ô tô không khởi động được

AND Xe ô tô là FORD

THEN Kiểm tra phao

Ngoài ra, người ta cũng có thể chia luật theo bản chất việc giải quyếtvấn đề

b Biến của luật

Trong một số ứng dụng, để tránh thiết lập nhiều thao tác tương tự nhaucho một tập các đối tượng, người ta sử dụng các biến trong luật Chẳng hạn, ta

IF ?X là cán bộ của công ty B

AND ?X tuổi > 60

THEN ?X có thể về hưu

c Luật không chắc chắn

Như đã nói ở trên, chúng ta có các sự kiện không chắc chắn Điều nàydẫn tới cũng tồn tại những luật không chắc chắn Chẳng hạn, luật sau đây làkhông chắc chắn:

IF Lạm phát lên cao

THEN Hầu như chắc chắn là lãi suất lên cao

Để biểu diễn độ tin cậy vào luật người ta sử dụng hệ số chắc chắn CF

IF Lạm phát lên cao

THEN Lãi suất lên cao CF=0.8

Như vậy, CF=0.8 biểu diễn cho "Hầu như chắc chắn"

d Siêu luật

Phần trên đã trình bày siêu tri thức là những tri thức về những vấn đề

sử dụng và điều khiển tri thức lĩnh vực Từ đó, siêu luật là luật mô tả cách sửdụng các luật khác

IF Xe ô tô không khởi động được

AND Bộ nạp điện hoạt động bình thường

THEN Sử dụng luật kiểm tra nhiên liệu trong xe

e.Tập luật

Qua kinh nghiệm, các chuyên gia con người hình thành một số tập cácluật Mỗi tập luật giải quyết một vấn đề và không thể giải quyết vấn đề khác.Một tập luật cho trước phản ánh kỹ năng mà một chuyên gia có để giải quyếtmột vấn đề cho trước Sự lựa chọn và sử dụng các tập luật khác nhau phảnánh khả năng lập luận của chuyên gia con người Cần một chiến lược để biếtkhi nào và làm thế nào để áp dụng chúng

Tóm lại, biểu diễn tri thức bằng luật khá đơn giản và trực quan Có thểsuy diễn theo các chiến lược khác nhau như suy diễn tiến, suy diễn lùi, suydiễn hỗn hợp Có thể kiểm tra tính mâu thuẫn giữa các luật Có tính mô đun

cao, nghĩa là việc thêm, bớt một luật không ảnh hưởng tới các luật khác và cơchế suy diễn Biểu diễn bằng luật không tận dụng được các cấu trúc dữ liệu,năng suất xử lý thấp.

1.2 HỆ CHUYÊN GIA

1.2.1 Khái niệm hệ chuyên gia

Theo E.Feigenbaum thì hệ chuyên gia là một chương trình máy tínhthông minh sử dụng tri thức và các thủ tục suy luận để giải những bài toántương đối khó khăn, đòi hỏi những chuyên gia mới giải được [4, tr.7]

Hệ chuyên gia là một loại cơ sở tri thức được thiết kế cho một lĩnh vựcứng dụng cụ thể Hệ chuyên gia làm việc như một chuyên gia thực thụ vàcung cấp các ý kiến dựa trên kinh nghiệm của chuyên gia con người đã đượcđưa vào hệ chuyên gia Quá trình xây dựng một hệ chuyên gia thường đượcgọi là công nghệ hóa tri thức và nó được xem là một ứng dụng của trí tuệnhân tạo

1.2.2 Đặc trưng và ưu điểm của hệ chuyên gia

Một hệ chuyên gia được thiết kế phải có bốn đặc trưng cơ bản như sau[4, tr.9]:

- Hiệu quả cao (high performance): Khả năng trả lời với mức độ tinhthông bằng hoặc cao hơn so với chuyên gia (người) trong cùng lĩnh vực

- Thời gian trả lời thỏa đáng (adequate response time): Hệ chuyên gia là

hệ thống thời gian thực, thời gian trả lời hợp lý, bằng hoặc nhanh hơn so vớichuyên gia (người) để đi đến cùng một quyết định

- Độ tin cậy cao (good reliability): hệ chuyên gia phải có độ tin cậy cao

- Dễ hiểu (understandable): hệ thống có thể giải thích các bước suy luậncủa nó

1.2.3 Cấu trúc của hệ chuyên gia

Cấu trúc của một hệ chuyên gia bao gồm các thành phần sau [4, tr.12]:

Hình 1.4 Các thành phần cơ bản của một hệ chuyên gia

Cơ sở tri thức: Gồm các phần tử (hay đơn vị) tri thức, thông thườngđược gọi là luật (rule), được tổ chức như một cơ sở dữ liệu

Bộ nhớ làm việc: Cơ sở dữ liệu toàn cục chứa các sự kiện phục vụ chocác luật

Máy suy diễn: Công cụ (chương trình, hay bộ xử lý) tạo ra sự suy luậnbằng cách quyết định xem những luật nào sẽ làm thỏa mãn các sự kiện, cácđối tượng …, chọn ưu tiên các luật thỏa mãn, thực hiện các luật có tính ưutiên cao nhất

Lịch công việc: Danh sách các luật ưu tiên do máy suy diễn tạo ra thỏamãn các sự kiện, các đối tượng có mặt trong bộ nhớ làm việc

Khả năng giải thích: Giải nghĩa cách lập luận của hệ thống cho người

thích

Khả năng thu nhận tri thức: Cho phép người sử dụng bổ sung các trithức vào hệ thống một cách tự động thay vì tiếp nhận tri thức bằng cách mãhóa tri thức một cách tường minh Khả năng thu nhận tri thức là yếu tố mặcnhiên của nhiều hệ chuyên gia.

Giao diện người sử dụng: Là nơi người sử dụng và hệ chuyên gia traođổi với nhau

1.2.4 Ưu điểm và hạn chế của hệ chuyên gia

a.Ưu điểm của hệ chuyên gia

Những ưu điểm của hệ chuyên gia [4, tr.9]:

hiệu quả sử dụng không thể phủ nhận

thác đồng thời bất kể thời gian sử dụng

 Độ tin cậy: luôn đảm bảo độ tin cậy khi khai thác

giải rõ ràng, chi tiết, dễ hiểu

 Khả năng trả lời: Trả lời theo thời gian thực, khách quan

 Tính ổn định, suy luận có lý và đầy đủ mọi lúc mọi nơi

 Có thể truy cập như là một cơ sở dữ liệu thông minh

b.Hạn chế của hệ chuyên gia

Hầu hết các hệ chuyên gia không thể thực thi trong thời gian thực bởi

vì do thiết kế của máy suy diễn và yêu cầu xử lý một lượng lớn thông tin(Giarrantano and Riley, 1989) Tri thức hệ chuyên gia tập trung vào một lĩnhvực xác định, nó triển khai các giải pháp trên một vấn đề cụ thể Bởi vì hệchuyên gia không dựa trên các thuật toán, chúng thực thi dựa trên tri thức.Trippi và Turban (1990) trình bày một số mặt hạn chế của hệ chuyên gia nhưsau [11]:

hệ chuyên gia đó

mâu thuẫn nhau và nó không thể vận dụng khả năng trực giác

nhà thiết kế hệ chuyên gia có chất lượng, cũng như việc thiếu sự đầu tư vềquản lý và chi phí triển khai cao

Tanimoto (1987) đã phát biểu rằng: “Một hệ chuyên gia bị hạn chế bởichất lượng của tri thức trong chính nó Và tốc độ suy diễn là điểm yếu nhấttrong tình huống có cạnh tranh và tình huống mà cần thiết tối ưu trong lượngthời gian cố định” [11, tr.13-14]

1.2.5 Kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia

Mục đích của quá trình tìm kiếm là phát hiện đường đi từ cấu hình haytrạng thái xuất phát đến trạng thái đích Có hai hướng đó là suy diến tiến haysuy diễn lùi Có thể xem suy diễn tiến là chiến lược giải bài toán xử lý dữ kiệnhay dữ liệu; nó thiên về quá trình suy diễn lặp đi lặp lại từ tiên đề hay giả thiết

di chuyển về phía trước, từ giả thiết về phía kết luận Còn suy diễn lùi thiên

về quá trình đặt điều kiện hay giả thiết đã có đích bài toán rồi làm ngược vớicác luật nhằm thấy một tập các giả thiết thõa mãn dùng cho đích này

a Kỹ thuật suy diễn tiến

Là quá trình suy diễn bắt đầu bằng tập sự kiện đã biết, rút ra các sự kiệnmới nhờ dùng các luật mà phần giả thiết khớp với sự kiện đã biết, và tiếp tụcquá trình này cho đến khi thấy trạng thái đích, hoặc cho đến khi không cònluật nào khớp được các sự kiện đã biết hay được sự kiện suy diễn

Hình 1.5 Sơ đồ kỹ thuật suy diến tiến

Dựa vào sơ đồ, ta có hoạt động của hệ thống suy diễn tiến như sau:

- Trước tiên hệ thống lấy các thông tin và bài toán từ người sử dụng vàđặt chung vào bộ nhớ làm việc

- Suy diễn quét các luật theo dãy xác định trước; xem phần giả thiết cótrùng khớp với nội dung trong bộ nhớ

- Nếu phát hiện luật như mô tả trên, bổ sung kết luận của luật này vào

bộ nhớ Luật này gọi là luật cháy

SaiSai

Còn luật khácGiả thiết khớp với

bộ nhớ

- Tiếp tục quá trình này, có thể bỏ qua các luật đã cháy Quá trình tiếptục cho đến khi không còn khớp được luật nào.

Lúc này bộ nhớ có các thông tin của người dùng và thông tin do hệthống suy diễn

Ưu điểm của suy diễn tiến:

chất đi thu thập thông tin rồi thấy điều kiện cần suy diễn

Suy diễn tiến cho ra khối lượng lớn các thông tin từ một số thông tinban đầu Nó sinh ra nhiều thông tin mới

Suy diễn tiến là tiếp cận lý tưởng đối với loại bài toán cần giải quyếtcác nhiệm vụ như lập kế hoạch, điều hành điều khiển và diễn dịch

Nhược điểm của suy diễn tiến:

thống hỏi các câu hỏi có thể hỏi mà không biết rằng chỉ một ít câu đã đi đếnkết luận được

cũng quan trọng, nhưng làm người dùng lúng túng khi phải trả lời các câukhông dính đến chủ đề

b Kỹ thuật suy diễn lùi

Suy diễn lùi là chiến lược suy diễn để chứng minh một giả thiết bằngcách thu thập thông tin hỗ trợ

Hệ thống suy diễn lùi bắt đầu từ đích cần chứng minh:

- Trước hết nó kiểm tra trong bộ nhớ làm việc để xem đích này đãđược bổ sung trước đó chưa Bước này cần thiết vì cơ sở tri thức khác có thể

đã chứng minh đích này

- Nếu đích chưa hề được chứng minh, nó tìm các luật có phần THENchứa đích Luật này gọi là luật đích

- Hệ thống xem phần giả thiết của các luật này có trong bộ nhớ làmviệc hay không Các giả thiết không được liệt kê trong bộ nhớ gọi là các đíchmới, hoặc đích con, cần được chứng minh Các đích con này được cung cấp,tức giải, nhờ các luật khác.

Quá trình này tiếp tục đệ qui cho đến khi hệ thống tìm thấy một giảthiết không được luật nào cung cấp

Ưu điểm của suy diễn lùi:

Phù hợp với bài toán đưa ra giả thiết rồi xem hiệu quả giả thiết đó cóđúng không

Suy diến lùi tập trung vào đích đã cho Nó tạo ra một loạt câu hỏi chỉliên quan đến vấn đề đang xét, đến hoàn cảnh thuận tiện đối với người dùng

Nhược điểm của suy diễn lùi:

mà sang nhánh khác

1.3 KẾT CHƯƠNG

Trong chương 1, luận văn đã trình bày các tìm hiểu về cơ sở lý thuyếtliên quan đến đề tài, cụ thể gồm:

thức, phân loại tri thức, cách quản lý tri thức và biểu diễn tri thức

Tìm hiểu về hệ chuyên gia và các kỹ thuật suy luận trong hệ chuyên gia.Những nội dung trên là nền tảng lý thuyết quan trọng trong quá trìnhphát triển đề tài luận văn Ở chương tiếp theo, tôi sẽ phân tích cụ thể tình hìnhthực tế của BTBS, đồng thời đề xuất giải pháp khả thi để giải quyết vấn đề

CHƯƠNG 2

GIẢI PHÁP HỆ CHUYÊN GIA HỖ TRỢ CHẨN ĐOÁN

BỆNH TIM BẨM SINH

2.1 PHÂN TÍCH THỰC TẾ VỀ BTBS Ở TRẺ

Định nghĩa: BTBS là các dị tật của tim và mạch máu lớn xảy ra tronghai tháng đầu của thai kỳ, vào lúc hình thành các buồng tim, van tim, các nútthần kinh tự động tạo nhịp tim, hệ thần kinh dẫn truyền của tim và các mạchmáu lớn [1]

Tần suất mắc BTBS khoảng từ 0,7% – 0,8%, nam nữ mắc ngang nhau,không có sự khác nhau giữa các chủng tộc Tỷ lệ tử vong chung cho BTBScao từ 5% - 10% tổng số mắc BTBS, đa số tử vong trong hai năm đầu Theotổng kết 10 năm của viện nhi từ năm 1981 – 1991 tỷ lệ tử vong do BTBSchiếm 5,8% bệnh tim nằm viện [1]

Dấu hiệu để nhận biết trẻ bị mắc BTBS:

- Trẻ hay ho, khò khè tái đi tái lại, thở khác thường (thở nhanh, lồngngực rút lõm khi hít vào), thường bị viêm phổi

- Trẻ có làn da xanh xao, lạnh, vã mồ hôi Trẻ bị tím môi, đầu ngóntay, ngón chân, tăng lên khi khóc, khi rặn, khi bú…

- Trẻ bú hoặc ăn kém, chậm lên cân, thậm chí không tăng cân hay sụtcân Trẻ chậm phát triển hơn so với trẻ bình thường (chậm mọc răng, chậmbiết lật, bò…)

- Di truyền trên nhiễm sắc thể thường mang gien trội: thường gặp ở cáchội chứng đa dị tật mà trong đó BTBS là dị tật chính như hội chứng Noonan,hội chứng Marfan.

- Di truyền trên nhiễm sắc thể thường mang gien lặn: hội chứngJervell, hội chúng Ellis Van Creveld (tim chỉ có 1 nhĩ kèm các dị tật khác)

- Di truyền theo thể ẩn có liên quan đến nhiễm sắc thể giới tính:thường bị ở trẻ trai như hội chứng Hunter (dị tật ở nhiều van tim và độngmạch vành), bệnh cơ Duchenne

c.Các nguyên nhân ngoại lai xảy ra trong khi mang thai

- Các tác nhân vật lý như các loại tia phóng xạ, tia gama, tia quangtuyến X

- Nhiễm độc các loại hóa chất, độc chất, các thuốc kháng động kinh,thuốc an thần

- Nhiễm trùng virus, đặc biệt là Rubella trong ba tháng đầu có thai

- Các bệnh của mẹ mắc khi mang thai: đái tháo đường, bệnh Lupusban đỏ

2.1.2 Phân loại bệnh tim bẩm sinh

BTBS được phân thành hai loại BTBS cơ bản, đó là: BTBS có tím vàBTBS không tím Và trong mỗi loại BTBS trên lại được phân thành nhiều loạibệnh tim khác nữa

Trong luận văn này, tôi xin trình bày về những BTBS thường gặp nhất

ở trẻ em là: TLT (30,5%), TLN (9,8%), còn ÔĐM (9,7%), từ chứng Fallot(5,8%) Sau đây là sơ đồ BTBS thường gặp nhất ở trẻ em