Введение к работе
В связи с быстрым развитей химии в окружающую среду попадает все большее число новых биологически активных соединений, причем некоторые из них могут оказаться вредными для человека. В частности, при конструировании новых лекарственных соединений прогноз на канцерогенность, токсичность и мутагенность является необходимым. В настоящее время накоплено большое количество экспериментальных данных по воздействию химических веществ на человека и животных. Сведения об экспериментах обобщены в ряде справочников и специализированных баз данных (БД). Использование в этой области интеллектуальных систем (ИНТС) обусловлено длительностью (около трех лет) и высокой стоимостью экспериментов на лабораторных животных. Интеллектуальные системы способны, используя экспериментальные данные, осуществлять прогнозирование канцерогенности, мутагенности и токсичности химических соединений. Такой прогноз может быть реализован посредством ИНТС, основгшных на ДСМ-методе автоматического порождения гипотез.
ДСМ-метод автоматического порождения . гипотез реализует
автоматизированные правдоподобные рассуждения: порождение гипотез о причинах свойств, вывод по аналогии, процедуры объяснения начального состояния БД (основы метода сформулированы в [1, 2])
ИНТС ДСМ представляет собой интегрированную интерактивную систему, в которой посредством ДСМ-метода автоматического порождения гипотез (АПГ) осуществляется обработка знаний, представленных в БД с неполной информацией (БДНИ) и в базе знаний (БЗ)'. ИНТС ДСМ применяется для прогнозирования свойств
1 БЗ содержит декларативные (аксиомы предметной области) к ігроцеяурньіе(прелставленм правил) знания [1]
/
2 структурированных объектов из БДНИ в фармакологии, медицине, технической
диагностике и социологии.
Целью диссертационных исследований автора являлась модификация
процедур ДСМ-метода для исследований антипродуктивных свойств (канцерогенности,
мутагенности и токсичности) многокомпонентных химических соединений и
реализация этих процедур в виде программной системы на платформе ШМ PC под
управлением ОС Windows NT.
Актуальность работы определяется как теоретическими, так и практическими
трудностями решения этого класса задач. ДСМ-метод является адекватным средством
для построения программной системы, которая находит применение в области
прогнозирования канцерогенности, мутагенности и токсичности совокупностей
химических соединений2, т.к. знания содержащиеся в БД хорошо структурированы, но
плохо формализованы. Предлагаемый подход позволяет, сократив общее количество
экспериментов на лабораторных животных, проводить их более направленно, что
уменьшает временные и материальные затраты.
В процессе работы над диссертацией автором получены следующие научные
результаты:
1. Разработана и реализована "стандартная" программная оболочка для
применения ДСМ-метода автоматического порождения гипотез в таких
областях, как химия, социология и т.д. Система использует
унифицированный механизм хранения данных, что позволяет настраивать ее
почти на любую из существующих на сегодняшний день СУБД (Oracle, MS
Access и т.д.);
2 Пол совокупностью химических соединений здесь и далее мы понимаем одно или более веществ, одновременно вводимых одной и тон же особи, быть может, в разных дозах. .При наличии модели взаимодействий веществ друг с другом данную совокупность можно было бы назвать смесью
-
Сведена к классу задач, решаемых ДСМ-методом, задача прогаозирования антипродуктивньк свойств многокомпонентных химических соединений;
-
Произведена модификация "стандартной" программной оболочки ДСМ-системы для проведения экспериментов по прогнозированию антипродуктивных свойств многокомпонентных и однокомпонентних химических соединений;
-
Разработана подсистема отображения химических соединений в трехмерном пространстве, используемая как интерфейс интеллектуальных ДСМ-систем с пользователей;
-
Проведены эксперименты, подтверждающие целесообразность применения ДСМ-метода для распознавания канцерогенное, токсичности и мутагенности химических соединений.
Следующие особенности работы определяют ее научную новизну:
-
Для обработки данных о химических веществах, традиционно осуществляемой статистическими (вычислительными) средствами, применены логические средства, образующие ДСМ-метод;
-
Разработана и реализована "стандартная" программная оболочка для применения ДСМ-метода автоматического порождения гипотез в различных предметных областях. Оболочка поддерживает универсальное хранилище данных для сохранения результатов работы системы
-
Интеллектуальная система настроена на новую предметную область -прогнозирование антипродуктивных свойств (кацерогенность, токсичность, мутагенность) совокупностей химических соединений, при этом система может применяться и для предсказания свойств однокомпонентных соединений;
4 4. Разработана подсистема ЗБ-визуализации химических соединений для
применения в интеллектуальных системах типа ДСМ, ранее использовавших
20-визуализацию. Практическая значимость работы состоит в создании интеллектуальной партнерской системы для анализа и обработки экспериментальных данных, представляющих зависимости между совокупностью химических соединений с одной стороны и свойством химической, канцерогенности, токсичности, мутагенности и т.д. -с другой. Созданная система усиливает интеллектуальные возможности эксперта. По теме диссертации в настоящее время опубликовано пять статей.
