Tài liệu Xây dựng hệ thống trợ giúp chẩn đoán sơ bộ đột quỵ tại cộng đồng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 BÙI VĂN HÀO XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP CHẨN ĐOÁN SƠ BỘ ĐỘT QUỲ TẠI CỘNG ĐỒNG Chuyên ngành :í luận văn học LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học TS. Nguyễn Thị Kiều Anh HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÀ NỘI 2 BÙI VĂN HÀO XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP CHẨN ĐOÁN SƠ BỘ ĐỘT QUỲ TẠI CỘNG ĐỒNG Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60 48 01 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH Ngƣời hƣớng dẫn khoa học GS.TS. Vũ Đức Thi HÀ NỘI – 2015 Lời cảm ơn Hoàn thành khóa học và luận văn tốt nghiệp cao học này, tôi chân thành cảm ơn Đảng ủy, Ban Giám hiệu, Phòng sau đại học Trƣờng Đại học Sƣ phạm Hà Nội 2 đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quátrình học tập và nghiên cứu. Tôi bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS. TS. Vũ Đức Thi ngƣời thầy đã hết lòng dạy dỗ, dìu dắt, trực tiếp hƣớng dẫn và luôn tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành luận văn. Tôi chân cảm ơn khoa thần kinh bệnh viện Bạch Mai, Trung tâm Tim mạch Bệnh viên E, khoa thần kinh bệnh viện Việt Đứcvà các chuyên gia về bệnh đột quỳ đã nhiệt tình cung cấp thông tin giúp đỡ tôi hiểu biết về bệnh đột quỳ Tôi chân thành cảm ơnLãnh đạo Văn phòng Bộ Y tế, lãnh đạo phòng Công nghệ thông tin, tập thể phòng công nghệ thông tin đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình học tập. Đặc biệt tôi chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè và đồng nghiệp đã cổ vũ, động viên giúp đỡ tôi trong suốt thời gian qua. 1 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan rằng đề tài nghiên cứu của tôi dƣới sự hƣớng dẫn chỉ bảo của thầy GS. TS.Vũ Đức Thi. Những tài liệu về hệ chuyên gia, số liệu và qua quá trình nghiên cứu tìm hiểu kết quả trong luận văn này là trung thực và không trùng lặp với các đề tài khác. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc Tác giả Bùi Văn Hào 2 MỤC LỤC Lời mở đầu............................................................................................................ 1 Lời cam đoan ........................................................................................................ 2 MỞ ĐẦU ............................................................................................................... 6 1. Tính cấp thiết của đề tài ................................................................................... 6 2. Mục đích nghiên cứu ........................................................................................ 8 3. Nhiệm vụ nghiên cứu........................................................................................ 8 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .................................................................... 9 5. Giả thuyết khoa học ......................................................................................... 9 6. Phƣơng pháp nghiên cứu ................................................................................. 9 CHƢƠNG 1 ........................................................................................................ 10 TỔNG QUAN ..................................................................................................... 10 1.1. Một số thành tựu trong chẩn đoán bệnh .................................................... 10 1.1.1. Những nghiên cứu ở Nƣớc ngoài .......................................................................................................... 10 1.1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam ................................................................ 10 1.2. Hệ chuyên gia............................................................................................... 11 1.2.1. Khái niệm .................................................................................................. 11 1.2.2. Cấu trúc của một hệ chuyên gia............................................................... 12 1.2.2.1. Cơ sở tri thức .......................................................................................................................................... 12 1.2.2.2. Môtơ suy luận ......................................................................................................................................... 13 1.2.2.3. Phƣơng tiện giải thích ............................................................................................................................ 13 1.2.2.4. Giao diện ................................................................................................................................................. 14 1.2.2.5. Phạm vi ứng dụng của hệ chuyên gia ................................................................................................ 14 1.2.3. Các đặc tính của hệ chuyên gia ................................................................ 15 1.2.3.1. Tách các tri thức ra khỏi điều khiển ...................................................................................................... 15 1.2.3.2. Tri thức chuyên gia................................................................................................................................. 16 1.2.3.3. Tập trung nguồn chuyên gia .................................................................................................................. 16 1.2.3.4. Lập luận may rủi..................................................................................................................................... 16 1.2.3.5. Lập luận không chính xác ...................................................................................................................... 17 3 1.2.4. Các giai đoạn xây dựng một hệ chuyên gia ............................................. 17 1.2.5. Phạm vi ứng dụng hệ chuyên gia ............................................................. 18 1.3. Các phƣơng pháp biểu diễn tri thức ........................................................... 19 1.3.1. Khái niệm .................................................................................................. 19 1.3.2. Các loại tri thức ........................................................................................ 19 1.3.3. Các kỹ thuật biểu diễn tri thức ................................................................ 20 1.3.3.1 Bộ ba Đối tƣợng – Thuộc tính – Giá trị ................................................................................................. 20 1.3.3.2. Các luật dẫn ............................................................................................................................................ 22 1.3.3.2. Mạng ngữ nghĩa...................................................................................................................................... 29 1.3.3.4. Frame ...................................................................................................................................................... 31 1.3.3.5. Logic ....................................................................................................................................................... 36 1.3.3.6. Lƣợc đồ ................................................................................................................................................... 46 3.3.4. Các luật trong hệ chuyên gia.................................................................... 48 3.3.4.1. Các hệ thống dựa trên luật ..................................................................................................................... 48 3.3.4.2. Mô hình giải bài toán mang tính ngƣời ................................................................................................. 54 CHƢƠNG 2 ........................................................................................................ 56 SƠ LƢỢC BỆNH HỌC VỀ ĐỘT QUỲ ............................................................ 56 2.1. Khái niệm, định nghĩa, các triệu chứng của đột quỳ ................................. 56 2.1.1. Khái niệm.................................................................................................................................................. 56 2.1.2. Định nghĩa ................................................................................................................................................ 56 2.1.3. Triệu chứng: ............................................................................................................................................. 57 2.1.3.1.Các tiền triệu xảy ra đột ngột thuộc về thần kinh ............................................................................ 57 2.1.3.2.Diễn tiến .................................................................................................................................................. 60 2.1.3.3.Tiền sử/ yếu tố thuận lợi:...................................................................................................................... 60 2.2. Nguyên nhân dẫn đến bệnh đột quỳ ............................................................ 60 2.2.1. Nguyên nhân và các yếu tố nguy cơ ...................................................................................................... 60 2.2.1.1.Các yếu tố không thể tác động thay đổi đƣợc gồm........................................................................... 60 2.2.1.2. Di truyền: ............................................................................................................................................... 61 2.2.2. Cơ chế sinh bệnh...................................................................................................................................... 62 2.2.3. Chẩn đoán sơ bộ ...................................................................................................................................... 62 2.2.3.1. Chẩn đoán xác định ............................................................................................................................. 62 4 2.2.3.2. Chẩn đoán phân biệt lâm sàng đột quỳ chảy máu và nhồi máu não. ........................................... 63 CHƢƠNG 3 ........................................................................................................ 65 XÂY DỰNG HỆ THỐNG TRỢ GIÚP .............................................................. 65 CHẨN ĐOÁNSƠ BỘ ĐỘT QUỲ TẠI CỘNG ĐỒNG ..................................... 65 3.1. Khái niệm ..................................................................................................... 65 3.2. Thông tin đầu vào ........................................................................................ 66 3.2.1. Danh sách các chuyên gia ....................................................................................................................... 66 3.2.3. Danh mục dấu hiệu, triệu chứng ........................................................................................................... 67 3.3. Thông tin đầu ra .......................................................................................... 67 3.4. Yêu cầu của hệ thống................................................................................... 67 3.4.1. Đối với chuyên gia y tế ............................................................................................................................ 67 3.4.2. Đối với lựa chọn bệnh án. ....................................................................................................................... 68 3.5. Tổ chức dữ liệu và sơ đồ thiết kế hệ thống ................................................. 68 3.5.1. Hình thức biểu diễn dữ liệu ................................................................................................................... 68 3.5.2. Phƣơng án tổ chức dữ liệu ..................................................................................................................... 68 3.6. Thuật toán .................................................................................................... 69 3.7. Kết quả cụ thể .............................................................................................. 70 KẾT LUẬN ......................................................................................................... 72 Tài liệu tham khảo.............................................................................................. 75 5 MỞ ĐẦU 1.Tính cấp thiết của đề tài - Hiện nay, hệ thống khám - chữa bệnh của ngành y tế Việt Nam có tới hơn 1400 bệnh viện trong toàn quốc, đƣợc phân chia theo nhiều tuyến (trung ƣơng - địa phƣơng; tỉnh - huyện) bao gồm nhiều chuyên ngành khác nhau (nội; ngoại; sản; nhi; đông y, …) nhằm đáp ứng nhu cầu khám, chữa bệnh và chăm sóc sức khỏe ngƣời dân ngay từ tuyến cơ sở. Tuy nhiên do rất nhiều lý do mà công tác chăm sóc, quản lý ngƣời bệnh ở tuyến cơ sở chƣa đáp ứng đƣợc yêu cầu mà Bộ Y tế đặt ra. Đây là một lý do chính mà ngƣời bệnh với mọi cách đã ―đổ dồn‖ về các bệnh viện lớn và đặc biệt tuyến trung ƣơng để khám chữa bệnh. - Chính vì lý do này sẽ dẫn đến những bất cập nhƣ sau: - Đối các bệnh viện tuyến trung ƣơng: thƣờng xuyên quá tải, có những bệnh viện bệnh nhân phải nằm 2 thậm chí 3,4 ngƣời một giƣờng nhƣ Viện Tim mạch quốc gia, bệnh viện Phụ sản Trung ƣơng… đi đôi với việc này là với định biên bị ―bó cứng‖ khiến mỗi thầy thuốc sẽ phải tăng cƣờng cƣờng độ làm việc của mình thậm chí lên gấp đôi, gấp ba công suất làm việc của bản thân làm cho ngƣời thầy thuốc không đủ sức khoẻ và sự minh mẫn cần thiết để khám những ca bệnh sau, dẫn đến sai sót chuyên môn là một điều không thể tránh khỏi. - Đối với tuyến y tế cơ sở: trình độ chuyên môn chƣa đáp ứng đƣợc lại càng ngày mai một đi, kinh nghiệm thực tiễn lâm sàng đã bó hẹp dần dẫn đến chẩn đoán chậm, sai. Có những sai sót mới chỉ dừng lại ở lãng phí thời gian, tiền của nhƣ không bệnh lại chẩn đoán thành bệnh; nhƣng nguy hiểm hơn là có bệnh này nặng lại chẩn đoán nhẹ hơn hoặc nhầm bệnh khác khiến bệnh thêm trầm trọng, thậm chí dẫn đến tử vong. 6 - Đối với cộng đồng: hiện nay khi đời sống đƣợc nâng lên, mức thu nhập ngƣời dân ngày càng tăng thì nhu cầu hiểu biết kiến thức y học để tự phòng tránh, chăm sóc và bảo vệ sức khoẻ của ngƣời dân và cộng đồng đã đƣợc nâng lên rõ rệt. Ngƣời dân có thể nâng cao kiến thức, hiểu biết của mình thông qua tƣ vấn sức khoẻ, các buổi truyền thông giáo dục sức khoẻ, tra cứu trên mạng, ...Do vậy nếu có những công cụ, phần mềm hỗ trợ để ngƣời dân tự có thể tra cứu, kiểm định thì cũng góp phần bảo vệ sức khoẻ nhân dân, phòng ngừa nguy cơ cao, ... - Đặc biệt nhƣđột quỳ là một cấp cứu tim mạch rất nguy hiểm, theo Tổ chức Y tế thế giới (WHO), bệnh tim mạch và đột quỳ là kẻ giết ngƣời khủng khiếp nhất hiện nay trên thế giới, vƣợt qua căn bệnh tả, HIV/AIDS, sốt xuất huyết và bệnh lao. Theo thống kê của một số bệnh viện, số ngƣời trẻ bị đột quỳ vào viện cũng tăng từ 20% đến 30% so với vài năm trƣớc đây. Đột quỳ đòi hỏi phải đƣợc thƣờng xuyên truyền thông, phổ biến kiến thức để mọi ngƣời có thể sơ bộ định hƣớng chẩn đoán; đến các cơ sở y tế; cấp cứu thật khẩn trƣơng và kịp thời, nếu không ngƣời bệnh có thể tử vong hoặc dẫn đến việc điều trị khó khăn, thậm chí để lại di chứng nặng nề cho ngƣời bệnh. - Đồng thời đối với ngƣời thầy thuốc tuyến cơ sở hoặc không phải chuyên khoa cũng cần phải có kiến thức và phƣơng tiện trợ giúp để đƣa ra định hƣớng chẩn đoán sơ bộ: ―có‖ hoặc ―không‖ đột quỳ trên một ngƣời bệnh có những dấu hiệu hay triệu chứng chỉ điểm. - Để từng bƣớc khắc phục những bất cập, Bộ Y tế đã đƣa ra những giải pháp tổng thể cả về mặt chính sách cũng nhƣ nhân lực, tài chính, chuyên môn, kỹ thuật, nâng cao chất lƣợng chuyên môn tuyến dƣới (đề án 1816); trong đó việc ứng dụng công nghệ thông tin trong quản lý bệnh viện cũng đƣợc đặt ra, tuy nhiên mới chỉ dừng lại ở bƣớc điện tử hoá khâu giấy tờ chứ chƣa quan tâm hỗ trợ khâu chẩn đoán sơ bộ nhanh tại cộng đồng. 7 - Xuất phát từ vấn đề này, qua nghiên cứu chúng tôi nhận thấy nếu sử dụng hệ chuyên gia hỗ trợ cho chẩn đoán sơ bộ đột quỳ tại cộng đồng sẽ giúp cho tuyến y tế xã phƣờng, thậm chí y tế tuyến huyện ở vùng sâu, xa, đặc biệt khó khăn có những định hƣớng chẩn đoán sơ bộ ban đầu kịp thời với độ chính xác cao; điều này sẽ nhằm giảm thiểu sai sót đáng tiếc và phục vụ y học thƣờng thức cho đông đảo nhân dân tự tìm hiểu, chăm sóc, bảo vệ và nâng cao sức khoẻ của mình. 2. Mục đích nghiên cứu Tìm hiểu các phƣơng pháp biểu diễn tri thức, các kỹ thuật suy diễn thƣờng sử dụng trong hệ chuyên giađể cuối cùng xây dựng nên một chƣơng trình hệ chuyên gia ứng dụng trong y tế; trợ giúp phát hiện sớm, phòng ngừa bệnh tại các tuyến tuyến y tế xã phƣờng, thậm chí y tế tuyến huyện ở vùng sâu, xa, đặc biệt khó khăn có những định hƣớng chẩn đoán sơ bộ ban đầu kịp thời với độ chính xác cao. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu Luận văn tập trung nghiên cứu và giải quyết vào ba vấn đề chính nhƣ sau : 1. Tìm hiểu sơ bộ bệnh học đột quỳ 2. Tìm hiểu, nghiên cứu hệ chuyên gia, phân tích, đánh giá ƣu, khuyết điểm của các phƣơng pháp biểu diễn tri thức, các cơ chế suy luận trong hệ chuyên gia 3. Xây dựng Hệ thống trợ giúp chẩn đoán sơ bộ đột quỳ tại cộng đồng Phân tích, đánh giá ƣu khuyết của các phƣơng pháp biểu điễn tri thức và xây dựng một chƣơng trình ứng dụng vào trong thực tế của việc chẩn đoán bệnh về đột quỳ 8 4. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các bệnh án, dấu hiệu, triệu chứng bệnh đột quỳ; Lý thuyết hệ chuyên gia. Phạm vi nghiên cứu Chúng tôi sử dụng phƣơng pháp lƣợc đồ về để biểu diễn tri thức cách xây dựng một chƣơng trình ứng dụng trong việc Hệ trợ giúp thấy thuốc chẩn đoán sơ bộ bệnh đột quỳ tại cộng đồng. 5. Giả thuyết khoa học Chúng tôi nhận thấy việc lựa chọn đi sâu vào nghiên cứu đề tài ― Xây dựng hệ thống trợ giúp chẩn đoán sơ bộ đột quỳ tại cộng đồng‖ là mang tính cấp thiết, khả thi cao trong giai đoạn hiện nay và trong tƣơng lai. 6. Phƣơng pháp nghiên cứu Nghiên cứu các cơ sở khoa học của hệ chuyên gia: Các phƣơng pháp biểu diễn tri thức thƣờng dùng trong hệ chuyên gia và nghiên cứu tiếp cận ―đối với CNTT‖ từ đó xây dựng một chƣơng trình ứng dụng trong thực tế. 9 CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1.Một số thành tựu trong chẩn đoán bệnh 1.1.1.Những nghiên cứu ở Nƣớc ngoài Trên thế giới, các hệ chuyên gia đã xuất hiện khá sớm và nó đã đi sâu vào trong đời sống xã hội. MYCIN là hệ chuyên gia thành công đầu tiên trên thế giới. Nó đƣợc xây dựng tại trƣờng tổng hợp Stanford (Mỹ) vào giữa những năm bảy mƣơi nhằm giúp cho các thầy thuốc chẩn đoán các loại bệnh do vi khuẩn. Vấn đề chẩn bệnh thực chất là quá trình so sánh các triệu chứng của bệnh nhân với các triệu chứng của từng loại bệnh để tìm ra loại bệnh thích ứng. Vấn đề ở chỗ các thầy thuốc khó lòng chẩn đoán đƣợc nhanh và đúng tất cả các loại bệnh. MYCIN thỏa mãn đƣợc các yêu cầu đó bằng các kết luận đáng tin cậy. Một ví dụ khác là hệ chuyên gia hiện đã đứng vững trên thị trƣờng trong nhiều năm trƣớc đây là PROSPECTOR, do Richard Duds, Peter Hard, và Rene Roboh xây dựng. PROSPECTOR là một hệ chuyên gia trong lĩnh vực địa chất. Chƣơng trình này có nhiều dạng khác nhau, trong đó có các chƣơng trình phát triển hiện mỏ dầu, khí đốt tự nhiên, và khí heli. 1.1.2. Những nghiên cứu ở Việt Nam Ở nƣớc ta, một số tác giả đã ứng dụng hệ chuyên gia trong lĩnh vực y học. nhƣ chẩn đoán bệnh Thần kinh, chẩn đoán bệnh phổi…. Tuy nhiên, tính phổ cập của hệ chuyên gia này không lớn. Do vậy những ngƣời làm công nghệ thông tin, những nhà quản lý và những ngƣời làmchuyên môn cần phải kết hợp chặt chẽ với nhau tạo ra những sản phẩm tin học có giá trị thực tiễn thúc đẩy đời sống xã hội. 10 Xuất phát từ những lợi ích to lớn của hệ chuyên gia và từ nhu cầu của thực tế đời sống, chúng tôi đã chọn đề tài theo hƣớng làm ra một sản phẩm cụ thể để ứng dụng vào thực tế đời sống. Ở Việt Nam hiện nay, nền y học đã rất phát triển theo hƣớng hiện đại. Chúng ta đã có khá nhiều các chuyên gia giỏi đầu ngành với trình độ Quốc tế. Tuy nhiên vẫn còn nhiều bất cập về trình độ của đội ngũ y, bác sĩ ở các bệnh viện, trung tâm y tế, trạm y tế ở các tuyền tỉnh huyện, xã. Chúng tôi vẫn thƣờng đặt ra câu hỏi: Làm thê nào để sử dụng đƣợc một cách rộng rãi các tri thức y học của các chuyên gia trong tất cả các bệnh viện? Làm thế nào để nâng cao trình độ chuyên môn của độ ngũ thầy thuốc ở các tuyến tỉnh huyện, xã nghèo nhất là những nơi vùng sâu, vùng xa? Có nhiều cách làm khác nhau để tìm câu trả lời cho những câu hỏi trên. Cách giải quyết của chúng tôi là xây dựng một chƣơng trình ―Xây dựng hệ thống trợ giúp chẩn đoán sơ bộ bệnh đột quỳ tại cộng đồng‖. Trên cơ sở các triệu chứng thực tế của bệnh nhân. Thông qua chƣơng trình bác sĩ có thể ― nhờ‖ các chuyên gia nổi tiếng trong lĩnh vực đột quỳ chẩn đoán. Từ kết luận chẩn đoán của các chuyên gia và dựa trên những nhận định của mình, bác sĩ khám bệnh trực tiếp có thể đƣa ra nhanh đƣợc một kết luận tốt về hiện trạng bệnh tật của bệnh nhân. 1.2.Hệ chuyên gia 1.2.1. Khái niệm Hệ chuyên gia là một chƣơng trình máy tính biểu diễn và lập luận luật dựa trên tri thức trong một chủ đề thuộc một lĩnh vực cụ thể nào đó, với cách nhằm giải quyết vẫn đề hoặc đƣa ra những lời khuyên. 11 1.2.2. Cấu trúc của một hệ chuyên gia Trong lĩnh vực chuyên gia, các chuyên gia chú trọng vào các tri thức của vấn đề. Loại tri thức này đƣợc gọi là tri thức lĩnh vực, đƣợc chuyên gia lƣu trong bộ nhớ vĩnh cửu LTM (long term memory). Lúc cho lời khuyên, chuyên gia cần thu thập các sự kiện về lĩnh vực, lƣu nó trong bộ nhớ tạm thời STM ( short term memory). Chuyên gia lập luận về vấn đề bằng cách kết hợp các sự kiện STM với tri thức LTM. Dùng quá trình này, chuyên gia suy luận thông tin mới về vấn đề và đi đến kết luận. Bộ nhớ vĩnh cửu LTM (Các tri thức về lĩnh vực) Suy luận Lời khuyên (Các sự kiện, các kết luận) Ngƣời dùng (Các sự kiện các kết luận) Bộ nhớ tạm thời STM ( các sự kiện suy luận, các kết luận) Cơ sở tri thức (các tri thức về lĩnh vực) Mô tơ suy luận Bộ nhớ làm việc (các sự suy luận các kết luận) Giải vấn đề của chuyên gia Giải vấn đề của hệ chuyên gia Hình 1.1: So sánh về việc giải vấn đề giữa chuyên gia và hệ chuyên gia 1.2.2.1. Cơ sở tri thức Trong hệ chuyên gia các tri thức chuyên gia đƣợc bảo quản trong cơ sở tri thức. Nó cũng là khối LTM trong mô hình giải vấn đề của con ngƣời. Cơ sở tri thức là thành phần chính bên cạnh các thành phần giải vấn đề trong hệ thống dựa trên tri thức. Trong hệ chuyên gia thì cơ sở tri thức đƣợc định nghĩa là một phần trong hệ chuyên gia chứa các tri thức về lĩnh vực. 12 1.2.2.2. Môtơ suy luận Hệ chuyên gia mô hình hóa quá trình lập luận của con ngƣời trong khối môtơ suy luận, hay thƣờng đƣợc gọi là môtơ suy diễn. Môtơ suy luận (inference engine): Qúa trình trong hệ chuyện 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 kết luận về vấn đề. Môtơ suy luận làm việc dựa 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 tìm các luật để khớp phần giả thiết của luật với thông tin và trong bộ nhớ. Khi phát hiện thấy khớp, kết luận của thông tin này là mới. 1.2.2.3. Phƣơng tiện giải thích Là khả năng giải thích cho các suy luận trong hệ chuyên gia. Phƣơng tiện giải thích dùng giải thích cho ngƣời dùng tại sao nó yêu cầu câu hỏi và đi đến kết luận. Phƣơng tiện này tạo điều kiện thuận lợi cho cả ngƣời phát triển hệ thống lẫn ngƣời dùng. Ngƣời phát triển có thể dùng nó để phát hiện chỗ sai trong tri thức của hệ thống, khi đó ngƣời dùng dễ dàng hiểu lập luận của hệ thống. Giải thích về cách suy luận: Giải bài toán trong hệ chuyên gia không giống nhƣ trong chƣơng trình bình thƣờng. Chúng khác nhau ở chỗ hệ thống chuyên gia làm việc trên vấn đề không có cấu trúc giống nhau, trong khi bài toán trong chƣơng trình cổ điển đã có các bƣớc giải, tức bài toán có cấu trúc hoàn toàn đƣợc xác định. Việc giải thích ―thế nào‖ của hệ chuyên gia sẽ khiến ngƣời dùng tin tƣởng thêm vào khuyến cáo của hệ thống, và cũng là cách để nâng cao độ tin cậy của kết luận. Giải thích tại sao: Một hệ chuyên gia có thể giải thích tại sao nó đặt ra một câu hỏi. Khi tham vấn chuyên gia, sự tƣơng tác quan trọng ở chỗ nó giúp 13 chuyên gia cởi mở, thân thiện, có tác dụng gợi mở tri thức chuyên gia. Ngƣời ta cũng có thể hỏi chuyên gia ―tại sao‖ về các xét đoán, suy luận…khi thấy thuận tiện. Câu trả lời có tác dụng làm ngƣời dùng thoải mái thêm và có thể biết đƣợc điều mà chuyên gia đang cho là quan trọng. 1.2.2.4. Giao diện Tƣơng tác giữa hệ chuyên gia và ngƣời dùng thƣờng đƣợc thiết kế theo kiểu nhƣ ngôn ngữ tự nhiên. Yêu cầu cơ bản về thiết kế là trả lời đƣợc các câu hỏi. Để đạt đƣợc độ tin cậy cao về các ý kiến chuyên gia, cũng nhƣ đạt đƣợc uy tín cao từ phía ngƣời dùng, việc thiết kế câu hỏi cũng cần đƣợc lƣu ý. Các giao diện nhƣ; đồ họa, thực đơn, biểu tƣợng hay tự xác định…là các loại đƣợc dùng. Cơ sở tri thức trƣờng hợp Ngƣời dùng Các hệ thống khác Chuyên gia Giao diện ngƣời dùng Giao diện hệ thống Giao diện vơi chuyên gia Giải thích Bộ phận giải vấn đề Cơ sở tri thức lĩnh vực Thu thập tri thức Quan sát Bộ nhớ làm việc Hình 1.2: Các thành phần của một hệ chuyên gia 1.2.2.5. Phạm vi ứng dụng của hệ chuyên gia - Ngƣời ta cần chuyên gia cả ngoài giờ hay tại những nơi xa, nguy hiểm. 14 - Việc tự động hóa công việc trong dây chuyền cần đến chuyên gia, mà con ngƣời không đáp ứng đƣợc. - Cần tạo điều kiện để chuyên gia nghỉ ngơi và khi cần đến chuyên gia thì có thể thuê với giá cao. - Ngƣời ta xây dựng hệ chuyên gia để trợ giúp bản thân chuyên gia do nhu cầu: - Hỗ trợ chuyên gia trong công việc nhỏ để nâng cao năng 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 đƣợc.[2] 1.2.3. Các đặc tính của hệ chuyên gia 1.2.3.1. Tách các tri thức ra khỏi điều khiển Cơ sở tri thức và mô tơ suy luận là khối tách rời. Một khối chứa các tri thức về chuyên gia lĩnh vực, khối kia là cơ chế giải vẫn đề độc lập với khối cơ sở tri thức. Việc phân tách các tri thức của hệ thống với điều khiển là khía cạnh có giá trị trong hệ chuyên gia. Đó cũng là điển khác biệt của hệ chuyên gia với chƣơng trình bình thƣờng. Các chƣơng trình máy tính bình thƣờng nhập các tri thức của chƣơng trình cùng với thao tác điếu khiển trên tri thức đó. Điều náy không đảm bảo tính độc lập giữa việc mã hóa các tri thức và việc xử lý các tri thức đó. Do vậy mà khó xem xét các tri thức ở dạng mã hóa và rất khó để hiểu đƣợc đang dùng tri thức nào và cách dùng ra sao. Do trong hệ chuyên gia đã tách hai khối tri thức và xử lý, các nhiệm vụ bảo trì và thay đổi dễ đƣợc thực hiện. Ngƣời ta dễ dàng thay đổi một phần tri thức cũng nhƣ thêm bất kỳ tri thức nào tại bất cứ nơi đâu trong cơ sở tri thức. Nếu cần thay đổi điều khiển, ngƣời tathay đổi thuật toán trong môtơ suy luận. 15 1.2.3.2. Tri thức chuyên gia Điểm quan trọng trong hệ chuyên gia là thu thập đƣợc các tri thức của hệ chuyên gia. Tri thức này bao gồm tri thức về lĩnh vực và kỹ năng giải vấn đề. Các tri thức thu đƣợc từ nhiều chuyên gia không nhất thiết là các ý tƣởng sáng chói hay độc đáo, mà đặc biệt, sâu về lĩnh vực. Thuật ngữ ―chuyên gia‖ mô tả ngƣời có kỹ năng về giải đúng vấn đề và giải vấn đề theo cách hiệu quả. Họ có thể thể hiện khả năng lập luận và khả năng này là quá khó đối với những ngƣời trong cùng lĩnh vực. Các chuyên gia là ngƣời sở hữu các tri thức chuyên gia lĩnh vực. 1.2.3.3. Tập trung nguồn chuyên gia Hầu hết các chuyên gia có kỹ năng giải vấn đề trong lĩnh vực liên quan đến nguồn tri thức chuyên gia. Tuy nhiên, ngoài lĩnh vực này, các chuyên gia có thể không có khả năng giải vấn đề. Con ngƣời thƣờng cũng nhƣ vậy. Chẳng hạn không thể dùng hệ chuyên gia ngành y để trợ giúp sửa máy tính đƣợc. Một khó khăn chung đối với các nhà thiết kế hay phát triển hệ thống là thu thập các tri thức chuyên gia để giải các vấn đề khó, phức tạp. Một trong những phƣơng pháp đề xuất là trực tiếp làm việc với tri thức chuyên sâu về vấn đề và làm việc với bài toán đƣợc xác định tốt. 1.2.3.4. Lập luận may rủi Các chuyên gia tinh tƣờng trong việc dùng kinh nghiệm để giải đúng và hiệu quả bài toán đang xét. Qua kinh nghiệm đã dùng, họ hiểu vấn đề một cách thực tế và giữ dƣới dạng may rủi. Các may rủi điển hình dò chuyên gia dùng khi giải vấn đề có thể thể hiện trọng một số ví dụ sau: * Trong mùa hè, ngƣời ta thƣờng uống nhiều nƣớc. * Nếu gặp bệnh có tính di truyền, nên kiểm tra lịch sử bệnh của bệnh nhân. 16 * Với vấn đề hỏng xe ô tô, kiểm tra điện trƣớc tiên. May rủi thƣờng dùng trong hệ chuyên gia để giúp ngƣời ta đi nhanh đến giải pháp. Trong hệ chuyên gia, chiến lƣợc lập luận này không giống nhƣ các thủ tục chính xác của chƣơng trình bình thƣờng. Chƣơng trình xử lý dữ liệu theo luật bài toán, những hệ chuyên gia thƣờng dùng các kỹ thuật lập luận may rủi. 1.2.3.5. Lập luận không chính xác Hệ chuyên gia đƣợc coi là thành công trong ứng dụng cần đến lập luận không chính xác. Những loại ứng dụng này đặc trƣng bằng thông tin không chắc chắn, nhập nhằng hay không sẵn sàng, đặc trƣng bằng tri thức lĩnh vực so việc suy luận một cách không chính xác cung cấp. Thực tế thƣờng xảy ra nhƣ vậy, chẳng hạn bác sĩ khám bệnh nhân vào cấp cứu trong hoàn cảnh không có nhiều thông tin về bệnh nhân. 1.2.4. Các giai đoạn xây dựng một hệ chuyên gia Trên bình diện rộng, việc xây dựng một hệ chuyên gia sẽ phụ thuộc vào tài nguyên đƣợc cung cấp. Tuy nhiên cũng giống nhƣ bất kỳ một dự án nào khác, việc phát triển hệ cũng phụ thuộc vào quá trình xây dựng đƣợc tổ chức và quản lý nhƣ thế nào. Đối với phát triển một hệ chuyên gia, các hoạt động là những công việc cần yêu cầu để xây dựng hệ thống. Sơ đồ dƣới đây cho một cái nhìn cấp cao về các hoạt động yêu cầu xây dựng một hệ thống theo các giai đoạn mà hệ thống phải đi qua. 17 Khả năng thực thi Nghiên cứu tài liệu hoặc so sách để chỉ ra rằng dự án là khả thi Xác định mẫu Đặt các hệ chuyên gia gần nhau để trình bày các lý tƣởng, đánh thức sự hăng hái và gây ấn tƣợng với cấp quản lý trên α - test Kiểm tra nội bộ hệ chuyên gia trên các bài toán thực do các chuyên gia và kĩ sƣ tri thức tiến hành β - test Hệ thống đƣợc cho các user chọn lọc test chứ không phải do các chuyên gia và kĩ sƣ tri thức test Chất lƣợng thƣơng mai Bảo trì và hệ thống Test và hợp pháp hóa – tài liệu cho user – Đào tạo – hỗ trợ nhanh cho user Sửa lỗi Nâng cấp hệ thống Hình 1.3: Các giai đoạn xây dựng hệ chuyên gia[2] 1.2.5. Phạm vi ứng dụng hệ chuyên gia  Hệ chuyên gia có thể hoạt động nhƣ một chuyên gia trong việc truy tìm thông tin từ nhiều nguồn từ nhiều chuyên gia.  Hệ chuyên gia giữa các tri thức chuyên gia lâu dài, ngay khi chuyên gia mất đi.  Hệ chuyên gia cho kết quả bền vững, không bất thƣờng nhƣ con ngƣời.  Tốc độ của chuyên gia rất ƣu việt, nhất là khi xử lý nhiều vấn đề cùng một lúc. 18