Nghiên cứu phương pháp trí tuệ tính toán xây dựng mô hình lập luận và ứng dụng trong chuẩn đoán bát cương

Trong chẩn đoán, các triệu chứng Âm và Dương được dùng để mô tả bản chất của bệnh..., một Lương y tốt với kỹ thuật chẩn đoán điêu luyện sẽ xem xét sắc thái của bệnh nhân và bắt mạch và s

VŨ TÙNG LÂM

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN

XÂY DỰNG MÔ HÌNH LẬP LUẬN VÀ ỨNG DỤNG

TRONG CHẨN ĐOÁN BÁT CƯƠNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH

THÁI NGUYÊN, 2018

VŨ TÙNG LÂM

NGHIÊN CỨU PHƯƠNG PHÁP TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN

XÂY DỰNG MÔ HÌNH LẬP LUẬN VÀ ỨNG DỤNG

TRONG CHẨN ĐOÁN BÁT CƯƠNG Chuyên ngành: Khoa học máy tính

Mã số: 8480101

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Người hướng dẫn khoa học: PGS TS NGUYỄN HOÀNG PHƯƠNG

THÁI NGUYÊN, 2018

Tôi xin cam đoan luận văn này của tự bản thân tôi tìm hiểu, nghiên cứu

Các tài liệu tham khảo được trích dẫn và chú thích đầy đủ Nếu không đúng tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Tác giả luận văn

Vũ Tùng Lâm

Trong thời gian nghiên cứu và thực hiện luận văn này, tôi đã nhận được sự giúp

đỡ nhiệt tình của cơ quan, gia đình và các cá nhân Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất tới tất cả các tập thể, cá nhân đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu luận văn này

Trước hết tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Giám Hiệu, các thầy giáo, cô giáo phòng Sau đại học trường Đại học Công Nghệ Thông Tin & Truyền Thông – Đại học Thái Nguyên, cùng các thầy cô giáo, những người đã trang bị kiến thức cho tôi trong suốt quá trình học tập

Đặc biệt, tôi xin bày tỏ sự kính trọng và lòng biết ơn chân thành nhất đến Thầy - PGS TS Nguyễn Hoàng Phương, Thầy đã tận tình hướng dẫn khoa học và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận văn

Xin chân thành cảm ơn đến gia đình, người thân, bạn bè đã giúp đỡ và động viên tôi trong suốt thời gian học tập cũng như trong thời gian thực hiện luận văn

Do thời gian nghiên cứu có hạn, luận văn của tôi không tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể bạn đọc

Xin chân trọng cảm ơn!

Thái Nguyên, ngày … tháng … năm 2018

TÁC GIẢ LUẬN VĂN

Vũ Tùng Lâm

LỜI CAM ĐOAN… i

LỜI CẢM ƠN… ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG… vi

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ… vii

LỜI MỞ ĐẦU… 1

1 Tính cấp thiết của đề tài 1

2 Mục tiêu nghiên cứu 2

3 Phương pháp nghiên cứu 2

4 Bố cục và tóm tắt từng chương trong luận văn 2

Chương I MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ… 4

1.1 Sơ lược về Y học cổ truyền Việt Nam 4

1.2 Một số khái niệm về Chẩn đoán Bát Cương trong Y học cổ truyền 4

1.3 Các hội chứng cơ bản trong chẩn đoán Bát Cương 5

1.3.1 Biểu và lý 5

1.3.2 Hàn và nhiệt 6

1.3.3 Hư và thực 6

1.3.4 Âm dương 6

1.4 Qui trình Chẩn đoán Bát Cương 7

1.4.1 Xem và đọc kỹ các thông tin thu được từ việc khám bệnh 7

1.4.2 Cần nắm vững tám cương lĩnh chẩn đoán (bát cương) 7

1.4.3 Cần nắm vững được sự phối hợp của các cương lĩnh, hiện tượng chân giả, bán biểu bán lý 7

1.4.3.1 Sự phối hợp giữa các cương lĩnh 7

1.4.3.2 Sự lẫn lộn (thác tạp) giữa các cương lĩnh 8

1.4.3.3 Hiện tượng chân giả 8

1.4.3.4 Hiện tượng bán biểu bán lý 8

1.5 Sơ lược về các phương pháp trí tuệ tính toán 9

1.6 Logic mờ 10

1.6.1 Khái quát về Logic mờ 10

1.6.2.1 Phép phủ định 11

1.6.2.2 Phép hội 11

1.6.2.3 Phép tuyển… 12

1.7 Hệ chuyên gia… 13

1.7.1 Giới thiệu về Hệ chuyên gia 13

1.7.2 Định nghĩa Hệ chuyên gia 13

1.7.3 Lí do xây dựng và phạm vi ứng dụng của Hệ chuyên gia 14

1.7.4 Cấu trúc của Hệ chuyên gia 15

1.7.4.1 Cơ sở tri thức 16

1.7.4.2 Bộ nhớ làm việc 16

1.7.4.3 Mô tơ suy diễn 17

1.7.4.4 Cơ chế giải thích 17

1.7.4.5 Giao diện 18

1.8 Kết luận chương I 18

Chương II: MÔ HÌNH HỆ CHUYÊN GIA KẾT HỢP LUẬT DƯƠNG VÀ LUẬT ÂM CHO CHẨN ĐOÁN BÁT CƯƠNG … 19

2.1 Mở đầu 19

2.2 Cơ sở tri thức và sự lan truyền tri thức 19

2.2.1 Cơ sở tri thức 19

2.2.2 Cơ chế suy diễn 20

2.2.3 Cấu trúc đại số của các hệ giống MYCIN 21

2.3 Kết hợp tri thức dương và tri thức âm cho chẩn đoán Bát cương 22

2.4 Kết luận chương II 37

Chương III: XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM HỆ CHUYÊN GIA CHO CHẨN ĐOÁN BÁT CƯƠNG 38

3.1 Mô tả các thành phần của Hệ chuyên gia cho chẩn đoán Bát Cương 38

3.1.1 Thành phần thu nhận tri thức 39

3.1.2 Thành phần Cơ sở tri thức 41

3.1.3 Thành phần Cơ chế suy diễn 41

3.1.4 Thành phần Giải thích suy diễn chẩn đoán 42

3.2 Cài đặt thử nghiệm hệ thống Hệ chuyên gia cho chẩn đoán Bát Cương 44

3.2.1 Lựa chọn ngôn ngữ lập trình 44

3.2.2 Thử nghiệm hệ thống Hệ chuyên gia cho chẩn đoán Bát Cương 44

3.3 Đánh giá hệ thống Hệ chuyên gia hỗ trợ cho chẩn đoán bát cương 47

3.4 Kết luận chương III 47

KẾT LUẬN 48

TÀI LIỆU THAM KHẢO… 49

PHỤ LỤC 52

Bảng 1.1: So sánh chuyên gia người và Hệ chuyên gia … 14 Bảng 3.1: Bảng các triệu chứng và trọng số kèm theo của bệnh nhân 44 Bảng 3.2: Bảng kết luận chẩn đoán 46

Hình 1.1: Minh họa cho việc mềm dẻo của logic mờ … 11

Hình 1.2: Lược đồ cơ bản của Hệ chuyên gia 13

Hình 1.3: Giải quyết vấn đề của chuyên gia 15

Hình 3.1: Sơ đồ Hệ chuyên gia cho chẩn đoán Bát Cương 38

Hình 3.2: Các triệu chứng của chứng biểu được thêm và cơ sở tri thức 39

Hình 3.3: Danh sách các luật Dương đi kèm trọng số của Chứng biểu 40

Hình 3.4: Danh sách các luật Âm đi kèm trọng số của Chứng biểu 40

Hình 3.5: Kết quả chẩn đoán 41

Hình 3.6: Liệt kê các luật Dương thỏa mãn Hội Chứng Nhiệt 42

Hình 3.7: Liệt kê các luật Âm thỏa mãn Hội Chứng Lý 42

Hình 3.8: Quá trình tính toán mức độ của Hội Chứng Hư 43

Hình 3.9: Giao diện Người dùng và Hệ chuyên gia 43

Hình 3.10: Các triệu chứng kèm mức độ của từng triệu chứng trên người bệnh 45

Hình 3.11: Kết luận của Hệ chuyên gia 46

LỜI MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trên thế giới, hệ thống trợ giúp sử dụng các phương pháp của trí tuệ tính toán trong chăm sóc sức khỏe đang phát triển với tốc độ chóng mặt Ngay từ những thập niên cuối thế ký trước, các hệ thống trợ giúp chẩn đoán bệnh sử dụng phương pháp của trí tuệ tính toán đã được đầu tư nghiên cứu và được đưa vào thử nghiệm đạt tỷ lệ khá cao

Đến năm 2013, Amato và các cộng sự đã có đánh giá sự hữu ích của mạng

nơ ron (ANNs) trong trợ giúp chẩn đoán y học Cụ thể là ANNs đã được áp dụng trong việc phân tích máu và mẫu nước tiểu của bệnh nhân tiểu đường, trong chẩn đoán bệnh lao, trong phân loại bệnh bạch cầu, phân tích các mẫu tràn dịch phức tạp,

và hình ảnh phân tích của X quang và thậm chí cả các mô sống

Phương pháp Fuzzy Logic (FL) và các ứng dụng của nó trong y học đã được nghiên cứu [5],[6],[8],[9]

Có một vấn đề nghiên cứu nhiều tiềm năng đó là nghiên cứu các phương pháp của trí tuệ tính toán trong y học cổ truyền Việt Nam Y học Việt Nam bao gồm Y học hiện đại kết hợp với Y học cổ truyền Việt Nam Trên thực tế Y học cổ truyền Việt Nam cùng với y học hiện đại đã đóng góp đáng kể trong việc chăm sóc sức khỏe nhân dân

Theo Y học cổ truyền Việt Nam, Âm và Dương là hai khái niệm đối lập và tồn tại xen kẽ nhau Trong chẩn đoán, các triệu chứng Âm và Dương được dùng để

mô tả bản chất của bệnh , một Lương y tốt với kỹ thuật chẩn đoán điêu luyện sẽ xem xét sắc thái của bệnh nhân và bắt mạch và sau đó sẽ phân loại tất cả các triệu chứng vào bản chất Âm và Dương như bước đầu tiên trong việc chẩn đoán theo Y học cổ truyền Dựa trên lý thuyết Âm - Dương, cơ thể con người có thể cùng một thời điểm có lẫn lộn các triệu chứng/hội chứng Âm và Dương, do đó Lương y trong

y học cổ truyền cần kết hợp các triệu chứng Âm và Dương dùng trong chẩn đoán Bát Cương

Trong nghiên cứu của luận văn này, chúng tôi đưa ra một cách tiếp cận mới kết hợp các luật Dương (khẳng định kết luận) và các luật Âm (loại trừ kết luận) và

áp dụng chúng trong chẩn đoán Bát Cương trong Y học cổ truyền bao gồm chẩn đoán Âm - Dương, Hàn - Nhiệt, Hư - Thực, Biểu - Lý

2 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu của luận văn sẽ mở ra một hướng mới trong nghiên cứu là áp dụng phương pháp trong trí tuệ tính toán để trợ giúp chẩn đoán bệnh, đặc biệt là việc áp dụng kết hợp các luật Dương và luật Âm trong chẩn đoán Bát Cương trong

Y học cổ truyền Việt Nam Mục tiêu cụ thể:

+ Nghiên cứu áp dụng phương pháp Trí tuệ tính toán trong y học cổ truyền đặc biệt là chẩn đoán Bát cương

+ Đề xuất mô hình mờ cho chẩn đoán Bát cương

+ Dựa trên mô hình đề xuất, xây dựng hệ hỗ trợ tư vấn cho các bác sỹ đưa ra kết luận chẩn đoán Bát cương bao gồm chẩn đoán các Hội chứng Âm - Dương, Hàn - Nhiệt, Hư - Thực, Biểu - Lý với cách tiếp cận kết hợp các luật Dương và các luật Âm

+ Đóng góp việp áp dụng các phương pháp hiện đại của Trí tuệ nhân tạo góp phần làm sáng tỏ lý thuyết của Y học cổ truyền Việt Nam

+ Hỗ trợ cho việc giảng dạy, mô phỏng cho các sinh viên Y học cổ truyền về quá trình chẩn đoán Bát Cương

3 Phương pháp nghiên cứu

Sử dụng cả nghiên cứu lý thuyết, thực nghiệm mô phỏng trên máy tính

Nghiên cứu lý thuyết:

+ Tập trung nghiên cứu các phương pháp của trí tuệ tính toán như: Fuzzy Logic, Hệ chuyên gia… ứng dụng của các phương pháp này trong trợ giúp chẩn đoán bệnh nói chung và chẩn đoán Bát cương nói riêng Nghiên cứu các mặt tích cực và các mặt còn hạn chế của mỗi phương pháp

+ Đề xuất mô hình là sự kết hợp giữa các luật Dương và luật Âm gần với thực tế hơn trong trợ giúp chẩn đoán Bát Cương

Nghiên cứu thực nghiệm: Mô phỏng trên máy tính bằng cách:

+ Xây dựng các bộ luật Dương - Âm cho chẩn đoán Bát Cương

+ Cài đặt trên máy tính chương trình thử nghiệm hỗ trợ chẩn đoán Bát Cương

4 Bố cục và tóm tắt từng chương trong luận văn

Ngoài phần mở đầu giới thiệu ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài nghiên cứu, bài toán cần giải quyết Phần kết luận trình bày các kết quả thu được của luận văn và hướng phát triển tiếp theo, nội dung chính của luận văn gồm ba

chương như mô tả dưới đây:

Mở đầu

- Tính cấp thiết của đề tài

- Mục tiêu nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu

- Bố cục và tóm tắt từng chương trong luận văn

Chương I MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ

- Sơ lược về Y học cổ truyền

- Các nguyên tắc về Chẩn đoán Bát Cương trong Y học cổ truyền

- Các Hội chứng cơ bản trong chẩn đoán Bát Cương

- Qui trình Chẩn đoán Bát Cương

- Sơ lược về các phương pháp trí tuệ tính toán

- Vấn đề biểu diễn tri thức

- Cơ chế suy diễn

- Kết hợp luật Dương với luật Âm

Chương I MỘT SỐ KIẾN THỨC CƠ SỞ 1.1 Sơ lược về Y học cổ truyền Việt Nam [26]

Nền y học cổ truyền được bắt nguồn từ một nền y học dân gian phong phú Thông qua thực tiễn nhiều đời, các kinh nghiệm được đúc kết thành lý luận phong phú Mặt khác các lý luận triết học duy vật cổ đại (thuyết âm dương, ngũ hành ) lại được các nhà y học cổ phương Đông vận dụng vào y học trong mọi lĩnh vực từ phòng bệnh đến chẩn trị, bào chế thuốc men, làm phong phú thêm cho kho tàng lý luận của Y học cổ truyền Từ đó Y học cổ truyền có một nền tảng vững chắc dựa trên hệ thống lý luận đã đươc ghi chép thành văn bản, trên cơ sở đó nền Y học cổ truyền Việt Nam có điều kiện phát triển Do vậy có thể khẳng định rằng đây là một nền y học của dân, do dân và vì dân Nó có tính chất quần chúng rộng rãi, tính sáng tạo và tính nhân đạo sâu sắc Nó tiếp thu tinh hoa của nền Y học cổ truyền Phương Đông, trong đó công đầu phải kể đến Đại y tôn Hải Thượng Lãn Ông người đã có công Việt Nam hóa nền y học cổ truyền Trung hoa vào Việt Nam Chính ông là một tài năng, đã đúc kết và sáng tạo các di sản quý báu vừa mang sắc thái phi vật thể và vật thể của nền Y học cổ truyền Việt Nam Nền Y học cổ truyền Việt Nam dưới ánh sáng của các Nghị quyết của Đảng cộng sản Việt Nam và được sự quan tâm của Bác

Hồ vĩ đại, đã ngày càng được phát triển mạnh mẽ

Hệ thống Y học cổ truyền dựa trên cơ sở triết học duy vật biện chứng cổ đại bao gồm các tác phẩm Kinh dịch, Khổng tử, Lão tử… một số luận thuyết đã được vận dụng trong Y học cổ truyền như: âm, dương, ngũ hành kinh lạc, thiên nhân hợp nhất…Những quy luật của luận thuyết đó được vận dụng vào việc tìm hiểu sinh lý, bệnh lý của con người, chỉ đạo việc chữa bệnh, phòng bệnh bằng thuốc hoặc không dùng thuốc Phương pháp chữa bệnh bằng Y học cổ truyền được sử dụng chữa các bệnh cấp và mãn tính

1.2 Một số khái niệm về Chẩn đoán Bát Cương trong Y học cổ truyền

Để đưa ra những chẩn đoán thì việc đầu tiên là Bác sỹ phải thực hiện khám bệnh cho người bệnh

Khám bệnh trong Y học cổ truyền chủ yếu là khám lâm sàng nhưng là khâu rất quan trọng để giúp người thầy thuốc xác định chẩn đoán (mặc dù y học ngày nay

có rất nhiều phương tiện và phương pháp hóa sinh để xác định chẩn đoán nhưng phần khám lâm sàng là không thể thiếu được)

Tứ chẩn là 4 nội dung hỏi và khám bệnh gồm vấn (hỏi bệnh), vọng (nhìn), văn (nghe, ngửi), thiết (sờ nắn, bắt mạch) Hỏi bệnh (vấn chẩn) là ngoài phần hỏi về mặt hành chính còn hỏi về bệnh lý chính, thời gian mắc bệnh, tình hình đau, tình hình ăn, uống, tiêu, tiểu Khám bệnh trong Y học cổ truyền gồm ba phần: Vọng (nhìn): Nhìn toàn thân, nhìn từng bộ phận và nhìn chất xuất tiết; Văn (nghe và ngửi): Nghe âm thanh và ngửi mùi vị; Thiết chẩn (Sờ nắn và bắt mạch): Sờ nắn là dùng cảm giác của bàn tay mà người thầy thuốc biết được vị trí và tính chất của bệnh Bắt mạch là để biết được tình trạng khỏe yếu của cơ thể người bệnh và tính chất của bệnh

Mục đích của “tứ chẩn” là giúp người thầy thuốc tìm hiểu tính chất bệnh lý của bệnh nhân, tình hình sinh hoạt cũng như hoàn cảnh sinh sống của người bệnh, những nguyên nhân gây bệnh để dựa trên cơ sở đó mà xác định chẩn đoán theo các hội chứng bệnh lý: hàn - nhiệt, hư - thực, biểu - lý, âm - dương hoặc bệnh thuộc tạng phủ nào, đường kinh nào [7]

Trước triệu chứng phức tạp của bệnh tật được thu thập qua khám bệnh, người thầy thuốc phải dựa vào bát cương để đánh giá được vị trí, tính chất, trạng thái và xu thế hướng tiến triển của bệnh tật, giúp cho công việc chẩn đoán nguyên nhân bệnh và

đề ra được các phương pháp chữa bệnh chính xác và có hiệu quả Bát cương bao gồm: biểu và lý (ngoài, trong); hàn và nhiệt (nóng, lạnh); hư và thực; âm và dương Trong đó âm và dương là hai cương lĩnh tổng quát, nên gọi là tổng cương

1.3 Các hội chứng cơ bản trong chẩn đoán Bát Cương

1.3.1 Biểu và lý

Chẩn đoán về giai đoạn của bệnh biểu và lý là hai cương lĩnh đầu tiên trong

8 cương lĩnh để xác định về bệnh tật, chức năng của nó là đánh giá và xác định vị trí nông sâu của bệnh tật, giúp cho khả năng tiên lượng bệnh và đề ra phương pháp chữa bệnh thích hợp (bệnh tại biểu thường dùng các phép phát tán, bệnh tại lý thì hay dùng các phép thanh, hạ, ôn, bổ )

Các triệu chứng của Chứng Biểu: Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau

mình mẩy, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng

Các triệu chứng của Chứng Lý: Sợ lạnh và thích ấm, Miệng nhạt không

khát, Tay chân lạnh, Nước tiểu trong dài và đại tiện thì lỏng, Chất lưỡi thì nhạt, Rêu lưỡi trắng trơn ướt, Mạch trầm trì

1.3.2 Hàn và nhiệt

Chẩn đoán tính chất bệnh hàn và nhiệt là hai cương lĩnh đánh giá tính chất của bệnh, giúp cho thầy thuốc chẩn đoán các loại hình của bệnh và đề ra phương pháp chữa bệnh hợp lý (bệnh hàn dùng thuốc nhiệt, bệnh nhiệt dùng thuốc hàn; nhiệt thì châm, hàn thì cứu)

Các triệu chứng của Chứng hàn: Sợ lạnh và thích ấm, Miệng nhạt không

khát, Tay chân lạnh, Nước tiểu trong dài và đại tiện thì lỏng, Chất lưỡi thì nhạt, Rêu lưỡi trắng trơn ướt, Mạch trầm trì

Các triệu chứng của Chứng nhiệt: Sốt hoặc sốt cao nhưng thích mát (ăn và

uống …), Sắc mặt đỏ, Tay chân nóng, Tiểu tiện ngắn đỏ và đại tiện thì táo, Chất lưỡi đỏ, Rêu lưỡi vàng và khô, Mạch sác

1.3.3 Hư và thực

Đánh giá trạng thái người bệnh và tác nhân gây bệnh - mức độ bệnh Hư và thực là hai cương lĩnh dùng để đánh giá trạng thái người bệnh và tác nhân gây bệnh,

để thấy thuốc áp dụng nguyên tắc điều trị bệnh (hư thì bổ, thực thì tả)

Các triệu chứng của Chứng Hư: Tinh thần thì yếu đuối và người thì mệt

mỏi, Sắc mặt thì trắng bợt và tự ra mồ hôi hoặc mồ hôi trộm, Thể trạng sút cân gầy, Hay hồi hộp thở ngắn và Đoản hơi khí - ngại nói, Tiểu nhiều lần hoặc không tự chủ, Chất lưỡi nhạt, Mạch thì tế nhược

Các triệu chứng của Chứng Thực: Tiếng thở thô mạnh và phiền toái, Ngực

bụng đầy chướng, Phân táo và mót rặn, Bí tiểu tiện - đái buốt và rắt, Rêu lưỡi vàng, Mạch thực hữu lực

1.3.4 Âm dương

Âm dương là hai cương lĩnh tổng quát để đánh giá xu thế chung của bệnh tật,

vì những hiện tượng, hàn, nhiệt, hư, thực, luôn luôn phối hợp và lẫn lộn với nhau

Sự mất thăng bằng của âm dương biểu hiện bằng sự Thiên thắng (âm thịnh và dương thịnh) Thiên suy (âm hư, dương hư, vong dương và vong âm)

Các triệu chứng của Chứng Âm: Người lạnh và tay chân lạnh, Tinh thần

mệt mỏi và thở nhỏ, Thích ấm và không khát, Tiểu tiện trong dài và đại tiện lỏng, Sắc mặt trắng, Lưỡi nhạt, Mạch trầm nhược

Các triệu chứng của Chứng Dương: Tay chân ấm, Tinh thần hiếu động

(hưng phấn, kích động), Thở to và thô, Sợ nóng và khát nước, Nước tiểu đỏ, đục, ít

và đại tiện thì táo, Sắc mặt đỏ, Mạch hoạt sác và phù sác hữu lực

1.4 Qui trình Chẩn đoán Bát Cương

Chẩn đoán Y học cổ truyền là một mắt xích quan trọng trong chuỗi mắt xích thăm khám lâm sàng, chẩn đoán và điều trị góp phần đáng kể vào kết quả trị liệu Quá trình chẩn đoán được thực hiện tiếp sau các bước thăm khám lâm sàng (Tứ chẩn: Vọng, Văn, Vấn, Thiết) và làm nền tảng cho mắt xích điều trị và dự phòng

Để công việc chẩn đoán được chính xác đòi hỏi mắt xích khám lâm sàng (tứ chẩn) phải chính xác và đầy đủ không bỏ sót và bỏ qua bất cứ khâu nào, đồng thời cần tôn trọng tính khách quan trong quá trình thăm khám, dữ liệu thông tin về bệnh tật

Để có một kết quả chẩn đoán đúng hợp lý và logic cần tuân thủ các nguyên tắc

cơ bản của quy trình chẩn đoán, nắm chắc cương lĩnh của bát cương nói riêng và hệ thống lý luận của Y học cổ truyền nói chung đặc biệt là lý luận học thuyết âm dương

và ngũ hành, bởi nó xuyên suốt toàn bộ lĩnh vực Y học cổ truyền từ sinh lý, bệnh lý đến thăm khám lâm sàng, chẩn đoán, điều trị và dự phòng

Để đảm bảo cho việc chẩn đoán được chính xác đầy đủ không bỏ sót cần tuân thủ các quy trình sau:

1.4.1 Xem và đọc kỹ các thông tin thu được từ việc khám bệnh

Việc xem xét và thẩm định kỹ các thông tin (triệu chứng) thu được từ việc thăm khám là công việc quan trọng và cần thiết, bởi trên cơ sở của việc làm này sẽ giúp thầy thuốc thiết lập các mối liên hệ từ các thông tin rời rạc thành một hệ thống các thông tin có mối liên hệ với nhau tạo nên các hội chứng bệnh lý qua đó giúp thầy thuốc hướng đến việc lựa chọn một chẩn đoán phù hợp nhất và giúp cho việc chẩn đoán loại trừ

1.4.2 Cần nắm vững tám cương lĩnh chẩn đoán (bát cương)

Nội dung tám cương lĩnh giúp cho các thầy thuốc trong khi chẩn đoán cần phải chỉ ra được vị trí nông sâu, tính hàn nhiệt, trạng thái hư thực và xu thế chung của bệnh thuộc âm hay dương, từ đó giúp cho việc chẩn đoán nguyên nhân và đề ra các phương pháp chữa bệnh chính xác

1.4.3 Cần nắm vững được sự phối hợp của các cương lĩnh, hiện tượng chân giả, bán biểu bán lý:

1.4.3.1 Sự phối hợp giữa các cương lĩnh

* Biểu lý hàn nhiệt:

Biểu hàn: Sợ lạnh nhiều, sốt ít, đau người, không có mồ hôi, trời lạnh bệnh tăng lên, rêu lưỡi trắng mỏng, mạch phù khẩn…

Biểu nhiệt: Sợ lạnh ít, sốt nhiều, miệng hơi khát, lưỡi đỏ rêu vàng mỏng, mạch phù sác…

Lý hàn: Người lạnh, tay chân lạnh, đại tiện lỏng, tiểu tiện trong dài, lưỡi nhạt bệu, rêu trắng dày, mạch trầm trì…

Lý nhiệt: Người nóng, mặt đỏ, miệng khô khát, chất lưỡi đỏ, rêu vàng dày, đại tiện táo, tiểu vàng, mạch sác…

* Biểu lý hư thực:

Biểu hư: Sợ gió, tự ra mồ hôi, rêu lưỡi mỏng, mạch phù hoãn… Biểu thực: Sợ lạnh, sợ gió, đau mình, không có mồ hôi, rêu mỏng, mạch phù hữu lực…

Lý hư: Người mệt mỏi, ăn ít, giọng nói nhỏ yếu, hồi hộp mất ngủ, thân lưỡi thon hoặc bệu, mạch trầm vô lực

Lý thực: Táo bón, đầy bụng ấn đau, sốt cao mê sảng hoặc phát cuồng, rêu lưỡi vàng dày, mạch trầm có lực

1.4.3.2 Sự lẫn lộn (thác tạp) giữa các cương lĩnh

Biểu lý lẫn lộn: Vừa có bệnh ở biểu vừa có ở lý

Hàn nhiệt lẫn lộn: Bệnh vừa có chứng hàn vừa có chứng nhiệt

Hư thực lẫn lộn: Bệnh vừa có cả hư vừa có cả thực

1.4.3.3 Hiện tượng chân giả

Là hiện tượng triệu chứng bệnh xuất hiện không phù hợp với bản chất, với nguyên nhân của bệnh Có hai hiện tượng sau:

* Chân hàn giả nhiệt: Bản chất của bệnh là hàn (chân hàn) nhưng biểu hiện

ra bên ngoài là các triệu chứng thuộc về nhiệt (giả nhiệt) Ví dụ đau bụng ỉa chảy do lạnh (chân hàn) gây mất nước, mất điện giải dẫn đến sốt cao (giả nhiệt)

* Bệnh nhiệt giả hàn: Nhiễm trùng gây sốt cao, vật vã, khát nước (chân

nhiệt) bệnh diễn biến nặng gây sốc nhiễm trùng rét run, mạch nhanh tay chân lạnh,

vã mồ hôi, huyết áp tụt (giả hàn)

1.4.3.4 Hiện tượng bán biểu bán lý: Bệnh tà không ở biểu mà cũng không

ở lý, bệnh thuộc kinh thiếu dương, lúc nóng, lúc rét

1.5 Sơ lược về các phương pháp trí tuệ tính toán [27]

Các phương pháp của trí tuệ tính toán bao gồm chính là các hệ mờ, mạng nơ ron nhân tạo và tính toán di truyền Trong nghiên cứu của chúng tôi chỉ đề cập đến Logic mờ và Hệ chuyên gia áp dụng Logic mờ

Khái niệm đầu tiên của Logic mờ và các phương pháp luận Trí tuệ tính toán khác là xử lý các tình huống trong đó hiểu biết của chúng ta là không chính xác Thường thì những số thực được sử dụng để diễn tả mức độ tin cậy Trong thực tế, chỉ có những giá trị xấp xỉ của độ tin cậy mới được biết đến, trong khi việc hình thức hóa Trí tuệ tính toán hiện có lại thường dựa trên giả thiết cho rằng chúng ta đã biết những giá trị chính xác của các các mức độ này Sự khác nhau này đã tạo ra một khoảng cách giữa lý thuyết và ứng dụng

Để lấy ví dụ về phương pháp luận chủ đạo của Trí tuệ tính toán, chúng ta hãy xem xét logic mờ và điều khiển mờ Trong phương pháp luận này, chúng ta bắt đầu bằng những phát biểu của chuyên gia được hình thức hóa bằng ngôn ngữ tự nhiên Bản thân các chuyên gia cũng không chắc chắn 100% về những phát biểu này Sự chắc chắn tương đối của các phát biểu khác nhau là một phần quan trọng của tri thức chuyên gia: ví dụ: nếu hai tri thức dẫn đến những kết luận khác nhau thì chúng

sẽ chấp nhận kết luận được chứng minh bởi phát biểu chắc chắn hơn Do đó, chúng

ta phải mô tả các mức độ chắc chắn này cho máy tính Chắc chắn đúng thường được biểu diễn bằng 1, chắc chắn sai được biểu diễn bằng 0 Vì vậy, một cách tự nhiên để

mô tả độ tin cậy tùy ý là gán cho chúng những số từ 0 tới 1 Những giá trị này được gọi là độ tin cậy hoặc giá trị của các hàm thuộc Có nhiều cách gán một mức độ tin cậy t(S) cho một phát biểu S, ví dụ chúng ta có thể thăm dò ý kiến của nhiều (N) chuyên gia trong đó M người tin tưởng S và lấy tỉ lệ M/N làm giá trị cho t(S) Chúng ta cũng có thể yêu cầu một chuyên gia mô tả độ tin cậy S của anh ta theo một thang đo nào đó, ví dụ từ 0 đến 10 và nếu anh ta cho là 8 thì t(S) sẽ là 8/10=0,8

Sau khi chúng ta gán độ tin cậy t(A), t(B), cho các phát biểu nguyên tử A,B, chúng ta phải có khả năng đánh giá mức độ tin cậy trong các kết hợp logic của chúng A&B, A v B, Khi đánh giá chúng, ta chỉ có thể sử dụng những giá trị t(A), Do đó chúng ta phải có các hàm f&(a,b), fv(a,b), f¬(a,b) chuyển đổi những giá trị số t(A) và t(B) thành những ước lượng mong muốn f&(t(a),t(b)), fv(t(a),t(b)) Những hàm này được gọi là các phép toán & và v (hoặc, sử dụng một thuật ngữ toán học hơn, chuẩn tam giác (t-norms) và đối chuẩn tam giác (t-conorms))

Nếu cần độ tin cậy của một phát biểu phức tạp hơn,ví dụ A v (¬A&B), thì chúng ta có thể áp dụng những phép toán này từng bước một

Toàn bộ những phép toán này tạo ra các tri thức mờ mới từ tri thức hiện tại Với những Hệ chuyên gia mà mục đích của chúng là cung cấp gợi ý (có thể mờ) cho một người ra quyết định thì đây là tất cả những gì chúng ta cần Tuy nhiên, với một điều khiển tự động, chúng ta phải chuyển đổi những chỉ dẫn mờ thành một quyết định rõ ràng Bước cuối cùng này được gọi là giải mờ Một tình huống ra quyết định đặc trưng là khi chúng ta muốn đưa ra một quyết định tối ưu Trong trường hợp này,

sự giải mờ được gọi là tối ưu với các ràng buộc mềm

Chúng ta có thể tóm tắt những điều này trong các bước sau:

Bước 1: Đánh giá độ tin cậy

Bước 2: Ước lượng các hàm thuộc

1.6.1 Khái quát về Logic mờ

Logic mờ (Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo logic vị từ cổ điển Logic mờ có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp

Người ta hay nhầm lẫn mức độ đúng của logic mờ với xác suất Tuy nhiên, hai khái niệm này khác hẳn nhau; Độ đúng đắn của logic mờ biểu diễn độ liên thuộc với các tập được định nghĩa không rõ ràng, chứ không phải khả năng xảy ra một biến cố hay điều kiện nào đó

Logic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1, và ở

hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như “hơi hơi”, “khoảng”, “rất”

Nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp Tính chất này có liên quan đến tập mờ và lý thuyết xác suất Logic mờ đã được đưa ra lần đầu vào năm 1965 bởi GS Lotfi Zadeh tại đại học Califomia, Berkeley [15]

Một ví dụ để minh họa cho việc mềm dẻo của logic mờ là việc xác định lứa tuổi

Hình 1.1: Minh họa cho việc mềm dẻo của logic mờ Nhìn ở hình trên, nếu như với Boolean logic quy định ở tuổi 23 mới được gọi

là “trẻ tuổi” thì ở logic mờ, có sự xác định mềm dẻo hơn khi không quy định chính xác bao nhiêu tuổi mới gọi là trẻ Điều này hợp với thực tế vì đôi khi tuổi tác là do con người cảm nhận, có người coi dưới 23 tuổi là trẻ, có người coi trên 23 tuổi một vài năm vẫn là trẻ, hoặc dưới 23 tuổi một vài năm đã không còn trẻ nữa Qua ví dụ

này ta thấy các giá trị mờ mềm dẻo hơn rất nhiều

Sau đây chúng ta xem xét một số khái niệm cơ bản của tập mờ sẽ được phát triển để xây dựng các Hệ chuyên gia mờ

Giả sử X là tập không rỗng, được gọi là tập vũ trụ Một tập mờ A trong vũ trụ

X là hàm:

]1,0[:X 

A

Hàm Athường được gọi là hàm thuộc của tập mờ A Mỗi phần tử

Phủ định là một trong những phép toán cơ bản Để suy rộng chúng ta cần tới

toán tử v(NOT P) xác định giá trị chân lý của NOT P đối với mỗi mệnh đề P

Định nghĩa 1.6.2.1: Hàm n:[0,1][0,1]mà thỏa mãn các điều kiện n(0) = 1, n(1) = 0, gọi là hàm phủ định

Hàm n là phép phủ định mạnh, nếu n giảm chặt và n(n(x)) = x với mỗi x

1.6.2.2 Phép hội

Phép hội (vẫn quen gọi là phép AND - conjunction) là một trong mấy phép

toán logic cơ bản nhất

Định nghĩa: Hàm T :[0,1]2 [0,1]là một t-chuẩn (hay t-norm), nếu thỏa mãn các điều kiện sau:

a) T(1,x) = x, với mọi 0x1

b) T có tính giao hoán, tức là T(x,y)T(y,x)với mọi 0x,y1

c) T không giảm theo nghĩa T(x,y)T(u,v)với mọi xu,yv

b) S có tính giao hoán, tức là S(x,y)S(y,x)với mọi 0x,y1,

c) S không giảm theo nghĩa S(x,y)S(u,v)với mọi 0x,u1và 0 y,v1d) S có tính kết hợp S(x,S(y,z))S(S(x,y),z)với mọi 0x,y,z1

Một số thí dụ về phép hội, phép tuyển và phép phủ định:

* Phép toán đơn giản [15]:

},min{

),

Z t 

},max{

),

Z s 

x x

Z N( )1

* Các phép toán xác suất (Probabilistic Operators)

y x y

x

A t( , )

y x y x y

x

A s( , )  

x x

A N( )1

* Các phép toán Lukasiewicz (Lukasiewicz Operators)

},1max{

),

(x y  x y

L t

},min{

),

x x

L N( )1

Trên đây là một số phép toán mờ thường dùng để xây dựng các Hệ chuyên gia mờ

1.7 Hệ chuyên gia

1.7.1 Giới thiệu về Hệ chuyên gia

Hệ chuyên gia là một chương trình máy tính có khả năng “bắt chước” những suy nghĩ của con người khi giải quyết vấn đề

MYCIN là Hệ chuyên gia trong lĩnh vực y học đầu tiên ra đời đã thành công trong việc áp dụng khoa học trí tuệ nhân tạo vào lĩnh vực Y học, cụ thể là lĩnh vực chẩn đoán và điều trị bệnh nhiễm trùng máu [2]

CADIAG-2 là Hệ chuyên gia áp dụng tập mờ và logic mờ cho chẩn đoán các bệnh trong y học [3] INTERNIST-1 là Hệ chuyên gia hỗ trợ chẩn đoán các bệnh nội khoa Đó là những Hệ chuyên gia tiêu biểu trong lĩnh vực chẩn đoán trong y học

Sau đây chúng ta xem xét một số khái niệm và các chức năng chính của một

Hệ chuyên gia nói chung

1.7.2 Định nghĩa Hệ chuyên gia

Hệ chuyên gia là một chương trình máy tính được thiết kế để mô hình hóa khả năng giải vấn đề của chuyên gia người

Chuyên gia con người có hai phần cơ bản: Tri thức của chuyên gia và lập luận

Từ đó Hệ chuyên gia cũng có hai phần chính: một cơ sở tri thức và một mô tơ suy diễn

Cơ sở tri thức chứa các tri thức chuyên sâu về lĩnh vực như chuyên gia Cơ

sở này gồm các sự kiện, các luật, các khái niệm và các quan hệ Người ta cần thể hiện các tri thức này ở dạng thích hợp Chẳng hạn, trong lĩnh vực chẩn đoán trong Y học cổ truyền Việt Nam, nó có thể chứa tri thức sách vở cũng như tri thức kinh nghiệm của một bác sĩ chẩn đoán bệnh về Bát cương

Mô tơ suy diễn (hay cơ chế suy diễn) là bộ xử lý tri thức được mô hình hóa theo cách lập luận của chuyên gia Mô tơ suy diễn hoạt động trên thông tin về vấn

đề đang xem xét, so sánh với tri thức lưu trong cơ sở tri thức rồi rút ra kết luận Như vậy người ta cần có kỹ thuật về suy diễn Thuật ngữ mô tơ được dùng với nghĩa bộ phận quan trọng trong hệ thống tự động

Hình 1.2: Lược đồ cơ bản của Hệ chuyên gia

Hệ Chuyên gia

Cơ sở tri thức Mô tơ suy diễn

1.7.3 Lí do xây dựng và phạm vi ứng dụng của Hệ chuyên gia

Hệ chuyên gia yêu cầu đầu tư và vật tư tối thiểu, nhưng nó phục vụ nhiều cho con người trong các lĩnh vực khác nhau như dự báo, robot, quân sự, y học, nông nghiệp lĩnh vực công nghệ thông tin Về nguyên nhân đầu tiên khiến người ta đầu

tư vào xây dựng Hệ chuyên gia có thể gồm:

- Hệ chuyên gia có thể hoạt động như một chuyên gia trong việc truy tìm thông tin từ nhiều nguồn, từ nhiều chuyên gia

- Hệ chuyên gia lưu trữ lâu dài các tri thức chuyên gia, ngay cả khi chuyên gia mất đi

- Hệ chuyên gia cho kết quả bền vững, không bị cảm tính và thất thường như con người

- Tốc độ của Hệ chuyên gia tỏ ra ưu việt, nhất là khi xử lý nhiều vấn đề cùng lúc

- Đóng góp của chuyên gia là cao và có xu hướng tăng lên, trong khi chi phí xây dựng Hệ chuyên gia giảm

So sánh chung giữa chuyên gia và Hệ chuyên gia, người ta có thể nêu ra:

Nhân tố so sánh Chuyên gia Hệ chuyên gia

Thời gian sẵn sằng Trong giờ làm việc Suốt ngày đêm

Độ an toàn Không thay thế được Linh hoạt và thay thế được

Bảng 1.1: So sánh chuyên gia người và Hệ chuyên gia Một vài lý do để Hệ chuyên gia được phát triển nhằm thay thế các chuyên gia người là:

- Người ta cần có chuyên gia cả ngoài trời hay tại những nơi xa, nguy hiểm

- Việc tự động hóa công việc trong dây chuyền cần đến chuyên gia, mà con người không đáp ứng được

- Cần tạo điều kiện để chuyên gia nghỉ ngơi và khi cần đến chuyên gia thì có thể thuê với giá cao

Hệ chuyên gia không những trợ giúp người bình thường mà còn sử dụng cho các chuyên gia Người ta xây dựng Hệ chuyên gia để giúp bản thân chuyên gia do nhu cầu:

- Hỗ trợ chuyên gia trong công việc nhỏ để nâng cao công suất

- Hỗ trợ chuyên gia trong công việc phức tạp để quản lý sự phức tạp một cách hiệu quả

- Dùng lại các tri thức chuyên gia khi không còn nhớ được

Tuy nhiên con người có ưu điểm đặc biệt, không thể thay thế được, là linh cảm trước vấn đề; điều này giúp con người linh hoạt hơn trong lựa chọn Ngay trong cách mạng công nghiệp, không phải máy đã thay thế người trong toàn bộ dây chuyền được

1.7.4 Cấu trúc của Hệ chuyên gia

Trong lĩnh vực Hệ chuyên gia, các chuyên gia chú trọng vào tri thức của vấn

đề Loại tri thức này được gọi là tri thức lĩnh vực, được lưu trong bộ nhớ vĩnh cửu LTM (long term memory) của Hệ chuyên gia

Trên thực tế, người ta coi cơ sở tri thức trong Hệ chuyên gia là trái tim của

hệ Khi tri thức về lĩnh vực nào đó của Hệ chuyên gia càng đầy đủ, Hệ chuyên gia càng trở nên “thông minh” hơn

Lúc đưa ra lời khuyên trong chẩn đoán y tế, chuyên gia cần thu thập các triệu chứng từ bệnh nhân và lưu nó trong bộ nhớ tạm thời STM (short term memory) Hệ chuyên gia lập luận về vấn đề bằng cách kết hợp với các sự kiện thu được trong bộ nhớ tạm thời với tri thức lưu trong bộ nhớ vĩnh cửu Trong quá trình suy diễn này,

Hệ chuyên gia suy diễn ra thông tin mới về vấn đề và đưa ra kết luận

Hình: 1.3: Giải quyết vấn đề của chuyên gia

Tri thức trong Hệ chuyên gia thông thường được biểu diễn trong dạng logic, luật IF-THEN, dạng khung (frame) hoặc đồ thị Trong nghiên cứu của luận văn, chúng tôi sử dụng cách biểu diễn IF-THEN (trọng số luật) để xây dựng Hệ chuyên gia chẩn đoán Bát cương, vì cách biểu diễn này gần với cách suy nghĩ của các lương y trong Y học cổ truyền Việt Nam

Các “kỹ sư tri thức” thực hiện việc thu thập các tri thức và mã hóa chúng theo một vài kỹ thuật xây dựng Hệ chuyên gia Một cách thể hiện tri thức điển hình

để biểu diễn các kinh nghiệm của chuyên gia người trong việc giải quyết vấn đề là dùng luật IF-THEN Một luật có cấu trúc IF… THEN cho phép thể hiện mối quan

hệ giữa thông tin trong phần tiền đề IF và thông tin khác trong phần kết luận THEN

Ví dụ: IF Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng

THEN chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.8) Câu IF…THEN được hiểu là nếu Tiền đề thì Kết luận với mức độ tin cậy mờ nào đó; chẳng hạn như ví dụ trên là nếu gặp đầy đủ các triệu chứng: Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng thì người bệnh sẽ gặp phải hội chứng Biểu với mức độ tin cậy “mờ” là 0.8 Điều này có nghĩa nếu bệnh nhân có các triệu chứng trên, thì “hầu như khẳng định” có khả năng bệnh ở Biểu theo thang đo giá trị của tập mờ trong khoảng [0,1] Chúng ta có thể thấy biểu diễn của các mức độ này trong khoảng [0,1] ở Đồ thị 1

con người

Bộ nhớ làm việc là một phần trong Hệ chuyên gia chứa các sự kiện của vấn

đề đang được Hệ chuyên gia xem xét, xử lý

Khi trao đổi với Hệ chuyên gia, người dùng thu thập thông tin về vấn đề cần giải quyết hiện tại vào bộ nhớ làm việc Hệ thống khớp thông tin này với tri thức trong cơ sở tri thức (các luật IF - THEN) để suy diễn ra sự kiện mới Hệ thống lại nhập sự kiện mới này vào bộ nhớ làm việc và tiếp tục quá trình “suy diễn” Vậy bộ nhớ làm việc sẽ có các thông tin do người dùng đưa vào và các thông tin này do máy

“suy luận” ra Các thông tin này thường được gọi là ngữ cảnh của phiên làm việc

Hệ thống dựa trên tri thức là các hệ thống phần mềm và Hệ chuyên gia là một dạng của hệ tri thức; trong đó các tri thức về lĩnh vực bài toán được thu nhận và lưu trữ trong cơ sở tri thức, và được xử lý, đánh giá nhờ thành phần giải vấn đề gọi

là cơ chế suy diễn hay mô tơ suy diễn

1.7.4.3 Mô tơ suy diễn

Hệ chuyên gia mô hình hóa quá trình lập luận của con người trong khối mô

tơ suy diễn

Mô tơ suy diễn là được coi như một bộ xử lý tri thức quá trình trong Hệ chuyên gia cho phép khớp các sự kiện trong bộ nhớ làm việc với các tri thức về lĩnh vực trong cơ sở tri thức, để rút ra các kết luận về vấn đề

Mô tơ suy diễn làm việc trên các sự kiện trong bộ nhớ làm việc và tri thức về lĩnh vực trong cơ sở tri thức để rút ra thông tin mới Vậy nó cần tìm các luật để khớp với phần giả thiết của luật với thông tin có trong bộ nhớ Khi phát hiện thấy khớp, kết luận của luật này là thông tin mới được ”suy ra”

1.7.4.4 Cơ chế giải thích

Nói đến Hệ chuyên gia người ta thường đề cập đến khả năng giải thích các kết luận của nó Trong mô hình giải quyết vấn đề của Hệ chuyên gia, người ta có thể bổ sung một khối gọi là “phương tiện” giải thích Dùng phương tiện này, Hệ chuyên gia giải thích cho người dùng “tại sao” (HOW) kết luận được đưa ra (suy diễn lùi), và “bằng cách nào” (WHY) đi đến kết luận [2]

Khác với mạng nơ ron, Hệ chuyên gia có khả năng giải thích được HOW và WHY hệ đưa ra kết luận, còn mạng nơ ron không có cơ chế này Điều này giúp cho người dùng tin tưởng hơn vào kết luận mà Hệ chuyên gia đưa ra khi giải quyết vấn đề

1.7.4.5 Giao diện

Tương tác giữa Hệ chuyên gia và người dùng thường lý tưởng nhất là được thiết kế theo kiểu như ngôn ngữ tự nhiên, giống giao tiếp giữa người với người Yêu cầu đặt ra đối với người thiết kế là đảm bảo tương tác này càng giống như tương tác giữa người với người, càng tốt Để đạt được độ tin cậy cao về ý kiến chuyên gia, cũng như đạt được tin tưởng cao từ phía người dùng, việc thiết kế câu hỏi sao cho người dùng dễ sử dụng và dễ hiểu, cũng cần được lưu ý Các loại giao diện như hướng đồ họa, thực đơn, biểu tượng hay tự xác định …là các loại được dùng

1.8 Kết luận chương I

Chương này đã nhắc lại một số khái niệm về Y học cổ truyền, đặc biệt là trình bày các nguyên tắc về Chẩn đoán Bát Cương trong Y học cổ truyền Việt Nam Ngoài ra, qui trình Chẩn đoán Bát Cương cũng như các Hội chứng cơ bản trong chẩn đoán Bát Cương cũng được đề cập làm cơ sở để áp dụng một số phương pháp trí tuệ tính toán trong chẩn Bát cương

Ngoài ra, một số khái niệm của trí tuệ tính toán như logic mờ và Hệ chuyên gia cũng được đề cập Đây là hai phương pháp được sử dụng để xây dựng mô hình lập luận Hệ chuyên gia chẩn đoán Bát cương ở các chương sau

Về phần biểu diễn tri thức trong Hệ chuyên gia, phương pháp biểu diễn theo luật IF - THEN được thảo luận

Chương II MÔ HÌNH HỆ CHUYÊN GIA KẾT HỢP LUẬT DƯƠNG VÀ

LUẬT ÂM CHO CHẨN ĐOÁN BÁT CƯƠNG 2.1 Mở đầu

Hệ chuyên gia là một nhánh của Trí tuệ nhân tạo được Giáo sư Edward Feigenbaum của Trường Đại học Stanford, Mỹ định nghĩa “ là một chương trình máy tính thông minh sử dụng tri thức và các thủ tục suy diễn để giải quyết vấn đề

đủ khó đòi hỏi kỹ năng con người để giải quyết chúng” [13]

Theo Y học cổ truyền Trung quốc [23] và các phương pháp chẩn đoán và điều trị Nội khoa cổ truyền [23], Âm và Dương là hai khái niệm đối lập nhau

“Trong chẩn đoán, các triệu chứng Âm và Dương được dùng để mô tả bản chất của bệnh , một lương Y học cổ truyền tốt thành thạo kỹ thuật chẩn đoán sẽ khám sắc thái ở bệnh nhân và bắt mạch, đồng thời phân loại tất cả các triệu chứng vào dạng

Âm hay Dương như là bước đầu tiên để ra quyết định chẩn đoán” Theo Y học cổ truyền Phương Đông, trong đó có Y học cổ truyền Việt Nam, con người bị bệnh khi

bị mất cân bằng âm dương, để chữa bệnh thì cần phải dùng các phương pháp điều trị của Y học cổ truyền như dùng thuốc đông y, châm cứu, xoa bóp, bấm huyệt, khí công để cân bằng Âm Dương

Chẩn đoán Bát Cương Âm - Dương, Hàn - Nhiệt, Hư - Thực, Lý - Biểu được coi như bước đầu tiên để ra quyết định chẩn đoán và hướng điều trị trong Y học cổ truyền Phương Đông (dùng bài thuốc bản chất Âm, nếu bệnh thuộc Dương và ngược lại)

Trong chương này, cách tiếp cận nghiên cứu là xây dựng mô hình Hệ chuyên gia kết hợp luật Dương và luật Âm cho chẩn đoán Bát cương Ở mô hình này, các luật Dương dùng để khẳng định kết luận của luật và các luật Âm dùng để loại trừ cùng kết luận bệnh Ở mục 2 cấu trúc đại số của các hệ giống MYCIN được trình bày Ở mục 3 cách tiếp cận kết hợp các luật Dương và luật Âm cho Hệ chuyên gia dựa trên luật mờ cho chẩn đoán Bát cương được đề xuất

2.2 Cơ sở tri thức và sự lan truyền tri thức [25]

trong đó S là mệnh đề gọi là kết luận của luật, tiền đề A của luật là sự kết hợp đơn giản của các mệnh đề không chứa S, nghĩa là kết hợp của các mệnh đề Dương và

các mệnh đề Âm từ tập các mệnh đề Prof (ví dụ: A1A2), trong đó mỗi mệnh đề xuất hiện chỉ có một lần

Một luật có trọng số bao gồm luật và trọng số của luật wG, trong đó G là tập trọng số có thứ bậc tuyến tính

Dạng luật là tập luật không có chu trình, nghĩa là một tập B của các luật sao cho không có chuỗi of R 0 R ncủa các luật trong tập B sao cho kết luận của mỗi luật

i

R xuất hiện trong tiền đề của luật R i1(in)và kết luận của luật R nxuất hiện trong tiền

đề của luậtR0 Chúng ta giả thiết rằng mỗi một mệnh xuất hiệt ít nhất trong một luật

Nhận xét rằng dạng luật bao gồm tất cả các mệnh đề xuất hiện trong các luật được chia vào 3 tập tách biệt:

Ques – là tập các câu hỏi - là các mệnh đề không xuất hiện trong kết luận luật Goal – là tập các đích - là các mệnh đề không xuất hiện trong tiền đề luật Intermediate propositions - là mệnh đề trung gian xuất hiện trong cả hai tiền đề

và kết luận của luật

Gán trọng số trong tập B là phép ánh xạ k:BG gán cho mỗi luật trọng số của nó

Một cơ sở luật là cặp đôi (B,k), trong đó B là dạng luật và k là phép

gán trọng số cho từng luật trong tập B (S|A)w nghĩa là luật AStrong tập luật B và phép gán trọng số k(AS)w

Bản câu hỏi là phép ánh xạ q:QuesGnghĩa là phép gán cho mỗi câu hỏi trọng số của nó

2.2.2 Cơ chế suy diễn

Các phép toán sau được giả thiết trên tập các trọng số cho sự lan truyền tri thức: Các sự thể hiện hàm chân lý của các kết nối lô-gic (bảng chân lý tổng quát, các phép toán phủ định NEG và kết hợp CONJ)

Một phép toán nhị phân CTR tính sự đóng góp của một luật (thường gọi là hàm đánh giá modus ponens), từ trọng số của luật và trọng số của tiền đề của luật

Một phép toán nhị phânđối với sự kết hợp các đóng góp của các luật có

cùng kết luận

Trọng số tổng thể của công thứcSđược cho bởi bộ câu hỏi qvà sự đóng góp của luậtRđược tính với các trị q(được xác định bởi cơ sở luật và cấu trúc của các trọng số) được định nghĩa như sau:

1)W ,G(S|q) q(S)nếu như S là câu hỏi, (trọng số tổng thể của câu hỏi

được cho bởi bộ câu hỏi)

(Đóng góp của một luật R được tính bởi trọng số k (R)của luật và trọng số

tổng thể của tiền đề A của luật đó khi sử dụng phép toán CTR)

2.2.3 Cấu trúc đại số của các hệ giống MYCIN

Giả sử có cấu trúc các trọng số:

Nhắc lại rằng G được cho là thỏa mãn thứ bậc tuyến tính  Chúng ta giả sử tập trọng số G có hai phần tử đặc biệt: phần tử lớn nhất T (true) và phần tử nhỏ nhất (false) và ít nhất một phần o (không ưu tiên) Các trọng số w > o là các trọng

số dương, w < o là các trọng số âm Từ đó chúng ta xem xét phép toán , chúng ta đưa ra các giả thiết có thể đơn giản nhất trên các phép toán khác:

- NEG là phép toán không đơn điệu, NEG(o) = o, NEG(NEG(x)) = x

- CONJ(x,y) = min(x,y)

- CTR(a,w) = o if a < o, w < o

- CTR(a,w) = min(a,w) if a > o, w  o

- CTR(a,w) = NEG(max(NEG(a),w)) if a > o, w < o

x   (giao hoán)

z y x z y

x(  )(  ) (kết hợp)

x o

Định nghĩa 3:

Các hệ giống MYCIN được cho bởi tập các mệnh đề Prop, nhóm Abel có thứ

bậc mở rộng (an extended oag) Gcủa các trọng số và cơ sở luật (B,k), trong đó

B là dạng luật và k là phép gán trọng số

2.3 Kết hợp tri thức dương và tri thức âm cho chẩn đoán Bát cương

Dựa trên sự hợp thành Max-Min của các luật của Hệ chuyên gia mờ CADIAG-2 [3] và các phép toán của hệ giống MYCIN mô tả ở mục trên, chúng tôi

đề xuất một cách tiếp cận kết hợp tri thức dương và tri thức âm cho hệ chẩn đoán Bát cương trong Y học cổ truyền Việt Nam Cho phép xem xét một số định nghĩa sau:

Định nghĩa 4:

Dữ liệu bệnh nhân mờ đối với bệnh nhânP q(Patient) cho tất cả các triệu chứng S i(i = 1,…m) (S là viết tắt của triệu chứng trong tiếng Anh: Symptoms) là mức độ mờ R (P q,S i)

P S

 Nó nhận các giá trị trong khoảng [0,1]

) , ( q i

P S

 =1 nghĩa là triệu chứng S i thể hiện chắc chắn với bệnh nhân P q

) , ( q i

Thí dụ về các triệu chứng cơ bản của Chẩn đoán Bát Cương như sau:[7]

- Các triệu chứng của Chứng Biểu: Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng

- Các triệu chứng của Chứng hàn: Sợ lạnh và thích ấm, Miệng nhạt không

khát, Tay chân lạnh, Nước tiểu trong dài và đại tiện thì lỏng, Chất lưỡi thì nhạt, Rêu lưỡi trắng trơn ướt, Mạch trầm trì

- Các triệu chứng của Chứng Nhiệt: Sốt hoặc sốt cao nhưng thích mát (ăn

và uống …), Sắc mặt đỏ, Tay chân nóng, Tiểu tiện ngắn đỏ và đại tiện thì táo, Chất lưỡi đỏ, Rêu lưỡi vàng và khô, Mạch sác

- Các triệu chứng của Chứng Lý: Sốt cao-khát, Mê sảng-Vật vã, Chất lưỡi

đỏ rêu vàng, Nước tiểu đỏ-ít, Nôn-Đau bụng, Phân táo hoặc ỉa chảy, Mạch trầm

- Các triệu chứng của Chứng Hư: Tinh thần thì yếu đuối và người thì mệt

mỏi, Sắc mặt thì trắng bợt và tự ra mồ hôi hoặc mồ hôi trộm, Thể trạng sút cân gầy, Hay hồi hộp thở ngắn và Đoản hơi khí - ngại nói, Tiểu nhiều lần hoặc không tự chủ, Chất lưỡi nhạt, Mạch thì tế nhược

- Các triệu chứng của Chứng Thực: Tiếng thở thô mạnh và phiền toái,

Ngực bụng đầy chướng, Phân táo và mót rặn, Bí tiểu tiện - đái buốt và rắt, Rêu lưỡi vàng, Mạch thực hữu lực

- Các triệu chứng của Chứng Âm: Người lạnh và tay chân lạnh, Tinh thần

mệt mỏi và thở nhỏ, Thích ấm và không khát, Tiểu tiện trong dài và đại tiện lỏng, Sắc mặt trắng Lưỡi nhạt, Mạch trầm nhược

- Các triệu chứng của Chứng Dương: Tay chân ấm, Tinh thần hiếu động

(hưng phấn, kích động), Thở to và thô, Sợ nóng và khát nước, Nước tiểu đỏ, đục, ít

và đại tiện thì táo, Sắc mặt đỏ, Mạch hoạt sác và phù sác hữu lực

Trong trường hợp chẩn đoán Bát cương, để đơn giản tình huống thực tế, chúng

ta giả thiết rằng sự kết hợp các mệnh đề không bao gồm các mệnh đề phủ định

 nghĩa là kết hợp cơ bản E qcủa các triệu chứng S i

khẳng định kết luận bệnh D jvới mức độ mờ nào đó

Tương tự, đối với luật phủ định, chúng ta có các giá trị cho trường hợp loại trừ kết luận bệnh, như sau:

Luật dương: (khẳng định chứng Biểu)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ =1)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.83)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy, Ngạt mũi và ho Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.67)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu, Đau mình mẩy Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.5)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió, Sợ lạnh, Đau đầu Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ

= 0.33)

+ Nếu Sốt nóng sợ gió Thì chứng Biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.16)

Luật âm: (phủ định chứng Biểu)

+ Nếu người và tay chân lạnh Thì chứng biểu (mức độ tin cậy mờ = 0.05)

 nhận các giá trị trong khoảng [0,1]

(Phép toán trừ sẽ được nhắc lại trong mục này), trong đó, E'i thay đổi trên tất cả các sự kết hợp cơ bản của các triệu chứng đối với các giá trị R c (E'i,D j)

- Phép toán là phép toán nhóm được định nghĩa bởi:

y x

7 Kết quả R tot (P q,D j) 

P D

 -1 nghĩa là Phủ định kết luận Bệnh D j Dựa trên bài toán thực tế và kinh nghiệm của bác sĩ, chúng ta sẽ gán giá trị cho phù hợp Trong trường hợp này, chúng ta đặt  = 0.2

Thí dụ minh họa hoạt động của hệ chẩn đoán Bát cương theo mô hình

Hệ chuyên gia ở mục 2.3 ở trên

Giả sử cơ sở tri thức của hệ có 16 luật theo Định nghĩa 6 để khẳng định/phủ định kết luận Chứng Biểu:

LuậtD 1: Nếu Sốt nóng sợ gió, Đau đầu, Ngạt mũi và ho, Rêu lưỡi trắng mỏng Thì Khẳng định chứng Biểu ( R c (E1 ,ChungBieu )