Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время разработано множество
азличных систем, направленных на повышение уровня интеллектуальной
інформационной поддержки современного специалиста при принятии решений. Это
истемы интеллектуального анализа данных, позволяющие выявить скрытые
акономерности; системы компьютерного имитационного моделирования;
кспертные системы (ЭС), основанные на знаниях и опыте принятия решений
кспертов в определенных предметных областях, и другие системы, облегчающие
выбор лучшего решения из множества предложенных (Попов Э.В., 1990; Дюк В.,
Эммануэль В., 2003; Абдикеев Н.М., 2004).
Наиболее трудными для анализа и поддержки принятия решений являются слабоструктурированные предметные области, типичные для задач интерпретации, диагностики и прогнозирования в экономической, биологической, медицинской и других сферах деятельности, в которых данные могут быть представлены и количественно, и качественно. В слабоструктурированных областях знаний формализация модели (выявление основных факторов, связей между ними) должна происходить в тесном контакте с экспертами, причем для сложных предметных областей такая работа должна осуществляться при помощи компьютерной поддержки. Современные системы, предназначенные для работы со слабоструктурированной информацией, должны включать различные методы анализа, оценки и выработки решений, развитый пользовательский интерфейс, средства редактирования и настройки баз знаний (БЗ), а также визуализации всего процесса принятия решения, анализа результатов, их интерпретации и объяснения (Гаврилова Т.А., Червинская К.Р., 1992; Степанова М.Д., Самодумкин С.А., 2000). Архитектуры систем, удовлетворяющих указанным требованиям, в настоящее время находятся на этапе бурного развития, т.к. применение подобных систем открывает более широкие аналитические возможности для исследования сложных предметных областей. Поэтому тематика данной работы, посвященная разработке методологии построения БЗ сложных ЭС поддержки принятия решений в слабоструктурированных предметных областях биологии и медицины, является актуальной (Луценко Е. В., 2004).
Цель исследования. Разработка методологии построения БЗ сложных ЭС поддержки принятия решений, принимаемых в слабоструктурируемых предметных областях биологии и медицины на примере микроэлементных нарушений у человека для экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания. Исходя из цели, были поставлены следующие задачи:
Определить принципы построения ЭС моделирования слабоструктурированной информации.
Проанализировать существующие ЭС в области медицины, биологии и, в частности, в области микроэлементных нарушений у человека, выявить их основные достоинства и ограничения.
Выявить эффективные способы приобретения знаний от экспертов и определить методы обработки экспертной информации для создания структуры исходной базы данных (БД) микроэлементных нарушений у человека для экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания.
Исследовать существующие методы анализа данных и способы приобретения знаний из плохо формализуемых данных для построения БЗ ЭС микроэлементных ^
нарушений у человека на примере экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания.
Разработать методологию перехода от данных к знаниям, включающую ее компьютерную поддержку, с построением полных и непротиворечивых БЗ ЭС для слабоструктурированных предметных областей на примере экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания.
Экспериментально проверить предложенную методологию и качество получаемых результатов на практике при построении БЗ ЭС выявления микроэлементных нарушений у человека на примере экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания.
Научная новизна диссертации состоит в следующем:
Предложена и адаптирована процедура экспертного опроса для определения структуры исходной БД диагностики экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания по микроэлементам на основе согласованного коллективного решения.
Предложена новая методология анализа медико-биологических данных с учетом контекста по алгебраической модели конструктивной логики (АМКЛ), позволяющая проводить интерпретацию экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания по микроэлементам для построения полной непротиворечивой БЗ ЭС.
Доработан алгоритм АМКЛ в части его использования для построения БЗ ЭС: разработана методика вычисления обобщенной оценки результата, факторо: уверенности (ФУ), коэффициентов значимости (КЗ), анализа чувствительности каждого фактора.
Разработана архитектура модели ЭС, основанной на логике предикатов, и смоделирована БЗ диагностики экологически и производственно обусловленных заболевания органов дыхания по биологическому маркеру - концентрации солей тяжелых металлов в биосубстрате моча и кровь.
Показана адекватность предложенной методологии на основе проведенного аналитического контрольного расчета по диагностике микроэлементных нарушений у человека на примере экологически и производственно обусловленных заболеваний органов дыхания, подтверждающая правильность построенной модели и обеспечивающая объективность и достоверность получаемых результатов.
Практическая значимость работы. Разработанная ЭС может быть использована в научных медико-биологических исследованиях, а также может применяться при подготовке студентов медицинских вузов и колледжей. Внедрение технологии ЭС в процесс обработки и интерпретации медицинской информации повышает объективность и достоверность полученных результатов обследования на микроэлементозы, что можно использовать в клинической практике после соответствующих утверждений в виде методических рекомендаций.
Внедрение результатов работы. Результаты исследования внедрены в диагностическую и лечебную практику работы Городской больницы №10 г. Тулы. Материалы диссертационной работы также внедрены в учебный процесс на кафедре «Санитарно-гигиенические и профилактические дисциплины» Тульского государственного университета по дисциплине «Медицинская информатика».
Апробация материалов работы. Апробация и внедрение результатов .еследования осуществлялись на базе токсико-экологической лаборатории и Профцентра Городской больницы №10 г. Тулы.
Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных мероприятиях: II Всероссийской научно-технической конференции (Тула, 2004); III Всероссийской научно-технической конференции (Тула, 2006); V Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2006); II Всероссийском съезде врачей-профпатологов (Ростов-на-Дону, 2006); 1-ой магистерской научно-технической конференции (Тула, 2006); научных семинарах и конференциях кафедры «Автоматизированных информационных и управляющих систем» (Тула, 2004-2008): VII Всероссийском конгрессе «Профессия и здоровье» (Москва, 2008); Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, посвященной III Международному Полярному Году (Архангельск, 2009).
Результаты диссертационной работы апробированы на совместном заседании кафедр медико-биологических дисциплин, санитарно-гигиенических и профилактических дисциплин, автоматизированные информационные и управляющие системы Тульского государственного университета.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 13 печатных работ, из них 6 статей в рекомендованных ВАК журналах.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав,
заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы,
приложений. Работа изложена на 187 страницах, содержит 20 рисунков, 17 таблиц.
Список использованной литературы включает 235 источников, из них 53
зарубежных. .
