Общие сведения

Экспертная система (Эс) – Это система, обеспечивающая принятие решения по исходной информации на основе базы знаний, хранящей знания Экспертов, путем применения Эвм, позволяющей интерпретировать Эти знания. Экспертная система - это одно из проявлений искусственного интеллекта – моделирования процессов мышления. Эс относятся к классу консультативно-диагностических систем.

В медицине врачи принимают важное решение, которое определяет успех всей работы: ставят диагноз. точность диагностики зависит от квалификации специалиста (Эксперта) – его умения правильно проанализировать имеющуюся информацию. Но бывают ситуации, когда нет высококвалифицированного специалиста по какой-либо специальности. поэтому, по мере развития вычислительной техники, возникла идея заложить знания специалистов в компьютер и использовать его в качестве Электронного Эксперта.

По способу решения задачи диагностики различают Вероятностные системы и Экспертные системы. В вероятностных системах диагностика осуществляется реализацией одного из методов распознавания образов или статистических методов принятия решений. В Экспертных системах – реализуется логика принятия диагностического решения опытным врачом.

Так как Эс основана на знаниях – те, в свою очередь, должны быть явными и доступными, высококачественными, полученными непременно на уровне профессионалов, более глубокими и полными, чем у обычного пользователя, и, таким образом, должны обеспечивать глубину и компетентность системы. система также должна уметь работать не только с количественной, но и с трудно формализуемой качественной информацией, что особенно важно для решения медицинских задач.

Экспертные системы принадлежат к классу систем искусственного интеллекта. разрабатываемые в настоящее время медицинские Экспертные системы просты и решают узкоспециализированные задачи медицинской диагностики. По сути дела Это диалоговые базы данных, сопряженные с базами знаний и подсистемами генерации отчетов.

Самые важные области применения Экспертных систем:

• - неотложные и угрожающие состояния;

• - дефицит времени;

• - ограниченные возможности обследования;

• - скудная клиническая симптоматика;

• - быстрые темпы развития заболевания.

Необходимо отметить, что работа с Экспертными системами может вестись удаленно.

Общий принцип, положенный в основу формирования Эс диагностических заключений, – включение в базу знаний синдромов, позволяющих контролировать все основные системы организма.

Выводы, основанные на опыте работы с Экспертной системой, весьма конкретны и обоснованы:

• - структурное представление медицинских знаний в виде иерархически организованных описаний;

• - Этап формирования Эталонных описаний развивает у молодых специалистов навыки систематизированного и логически обоснованного описания и представления клинической картины заболевания;

• - язык, встроенный в систему для описания заложенных в оболочку Эс алгоритмов вывода заключений, должен быть прост и доступен практикующему врачу.

Основные участники создания медицинских Экспертных систем:

• - врач;

• - математик;

• - программист.

Основная роль в разработке такой системы – роль врача – постановщика задач. Такая расстановка обязанностей не уменьшает значение разработчиков Эс, а лишь упорядочивает взаимоотношения между участниками совместной работы.

Прежде всего, важно правильно определить, в какой форме лучше хранить знания Эксперта и как ими пользоваться. Также важно обеспечить правильное применение знаний, позволяющее сформулировать достоверные выводы на основе часто противоречивой исходной информации. желательно, чтобы система по отдельному запросу объясняла свою линию рассуждения в понятном пользователю виде. хорошая Экспертная система имеет блок для пополнения базы знаний.

Области применения Экспертных систем

С помощью Экспертных систем эффективно решаются задачи, для которых нет строгой устоявшейся теории. наиболее эффективное применение Экспертные системы получили в диагностике, не только медицинской, но и технической и экономической.

Большое влияние на развитие Экспертных систем оказала разработанная еще в 1970-е годы в стенфордском университете система MyCIN, которую считают сейчас классической. Эта система диагностирует бактериальные инфекции крови и дает рекомендации относительно терапии. База знаний системы MyCIN составляет сотни правил типа если – то, которые являются вероятностными, что позволяет принимать правильные решения при ошибочности части данных. Система имеет блок объяснения рассуждений.

По типу MyCIN построена система PuFF, которая предназначена для диагностики заболеваний легких. практика показала: Экспертные системы, подобные MyCIN и PuFF, могут заменить человека в ряде областей, хотя их возможности и ограничены.

&NbSP;

Экспертные системы – диагностические программы высокого уровня, которые принадлежат к интеллектуальным информационным системам, основанным на знаниях.

Раздел информатики, изучающий интеллектуальные системы, называется искусственным интеллектом.

В состав Экспертной системы, кроме базы данных входит база знаний и развитая система программ ее обработки. Что собой представляет база знаний?

База знаний, бз (англ. kNOwledgebASe, kb) — это особого рода база данных, разработанная для управления знаниями (метаданными), т.е. сбором, хранением, поиском и выдачей знаний. наиболее важный параметр бз — качество знаний, содержащихся в ней. Лучшие бз включают самые научные и свежие знания, имеют совершенные системы поиска информации и тщательно продуманную структуру и формат знаний.

Под медицинскими знаниями понимают информацию, потенциально необходимую врачу, в частности, это может быть информация о состоянии здоровья пациента, некоторой предметной медицинской области, ситуации, проблемах, правилах их решения, а также о конкретных условиях, которые определяют выбор этих правил. Медицинские знания отличаются от медицинских данных большей сложностью, абстрактностью, полнотой и многосторонностью описания некоторой предметной области медицины. Напомним, что медицина с точки зрения информатики, не конкретная наука, поэтому создание баз знаний в медицине - довольно трудоемкий процесс. в реальной жизни число всяких ситуаций и «диагностических правил» оказывается иногда за пределами вложенных в систему знаний.

Экспертные системы, как правило, способны осуществлять дедуктивный вывод (умозаключение от общего к частному) на основании неполных, размытых и противоречивых знаний, полученных от профессионалов-экспертов. Если программы, работающие с базами данных, могут дать ответ на поставленный вопрос только в том случае, если такой заложен в базе, то Экспертная система реагирует на вопрос, осуществляя логический вывод в условиях неопределенности или неполноты знаний. Другими словами, она позволяет быть точной относительно неточностей. Кроме этого, обязательным условием функционирования Эс является ее способность пояснять причины того или иного вывода. Эс анализирует ситуацию и дает рекомендации по решению проблемы.

Любая Эс имеет обязательные программные блоки, которые изображены на схеме  функции каждого блока такие:

- база знаний отображает знания Эксперта о предметной области, способах анализа поступающих фактов, совокупности фактов, правил, законов, закономерностей;

- блок логических выводов распознает знания, проводит «обдумывание», делает логические выводы, обнаруживает взаимосвязь, принимает решения, проводит поисковые операции, проводит распознавание сложившейся ситуации, ее анализ. Для этого разработаны математические методики (нечеткая логика, коэффициенты уверенности, байесовская логика, меры доверия и т.д.);

- блок объяснений поясняет, как система пришла к тому или другому выводу, обосновывается решение;

- блок приобретения знаний осуществляет пополнение базы знаний, модификацию и ликвидацию устаревших Экспертных знаний из базы знаний;

- блок вывода (интерфейс Эксперта) осуществляет формирование диагноза, прогноза, рекомендации лечения. каждому уровню диагноза отвечает свой рецепт.

Схема  Экспертная система

Медицинские Экспертные системы используются с целью диагностики, мониторинга, прогнозирования, поддержки принятия решений, т.е. тех самых задач, которые представляют природу медицины. Качество диагностики оценивается на уровне квалифицированного врача, а это очень высокий показатель. Экспертные системы дорогие. пока они обеспечивают решение изолированных задач медицинской диагностики. используются в медицинских приборно-компьютерных системах. Наиболее важные области применения Эс - неотложные и угрожающие состояния, характеризующиеся дефицитом времени, ограниченными возможностями обследования и консультаций и нередко бедной клинической симптоматикой. Среди ИТ МИС (медицинские Экспертные системы) - самое перспективное направление. прогресс неумолим и, несомненно, будущее за медицинскими Экспертными системами.