Một số vấn đề về hệ chuyên gia ứng dụng trong y học

Đ Ạ I H Ọ C Q U O C G I A H A N Ọ I
K H O A C Ô N G N G H Ệ
*
<ì l ạ t u Ậ Ỉ M v 7 / t / ( Ì I q ấ l
M Ộ T 5 Ố V A N đ ề v i H Ệ C H U Y Ê N G I A
Ứ N G D Ụ N G T R O N G Y H Ọ C
w 9
• Chuyên ngành: Cõng nghệ thông tin
. Mã số: 1.10.01
L U Ậ N V Ă N T H Ạ C S Ỹ
NGƯỜI HUỐNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. VŨ ĐỨC THI
Hà nội, năm 2004
CÁC CHỮ VIẾT TẮT
T T N T
'Irituọnhanlạo.
H C G . Hệ chuyên gia.
C S T T

C ơ Ẵỏ tri thức
C S S K
.
Cư sả sự kiện.
K S T T .

Kỹ sư tri thức.
M SD

.

Mô tợ suy diễn.
G ĐN M



G iao diện người máy.
BGTgiải thích.
N SD.



> Người sử dụng.
C N TT v ^ C ổ n g nghệ thông tin.
C SD L-— . V . sở dữ liồu.
1.3.3 Danh sách hội ch ẩn 49
1.3.4 Danh mục triệu chứng
49
1.3.5 Danh mục bênh
.
49
1.4 Thông tin lưu chu yển
.

.
49
1.5 Phân tích thông tin đầu r a .



.

50
1.6 Q uan hệ giữa các thông tin

.

.

51
1.7 Y êu cầu và khả nâng của hệ th ống

«

.
51
CHƯƠNG II: TỔ CHỨC DỮ LIỆU VÀ sơ Bổ THIẾT KẾ HỆ THỔNG53
2.1 Phương án tổ chức đữ liệu
.

.

.

.
53
2.2 Thiết k ế hệ thống

.

.

.

.


55
2.2.1 Các khối của hệ Ihống
55
2.2.2 Giới thiệu các đầu chương trình và chức n ăn g 57
2.3 Thuật toán chẩn đoán b ện h

.

.

.

66
KẾT LUẬN 73
PHỤ LỤC
74
MỞ ĐẦU
Đặt vấn đề, ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
T h ế giới n gà y càn g phái triển vớ i cá c hoạt đông ngày càng đa dạng và
phức tạp đòi hỏi kh ả năng g iải q uyết những vấ n đ ề, n h iệ m vụ ở m ức độ tr í tuệ
n gày càng ca o. K h o a học tr í tuệ nhân tạo góp phần tạo ra cá c m áy có được
iihữ m ’ kh ả năng tr í tuệ củ a co n người và tăng thêm kh ả năng trí tuộ ch o con
ngư ời. C on đường hình thành tro ag nghiên cứu tr í tuệ nh ân tạo suốt hơn hai thập
k ỷ qua ch ính ỉà k h ởi nguồn từ n ghiên cứu cá c q ui lu ậl lớn , tổng quát cù a tư đ uy

đến nghệ thuật thiết k ế, x â y dựng các hệ chu yê n g ia . S ự xu ất hiện ngằ y càn g
nhiều cá c hệ ch u yê n g ia cùn g sự xâm nhập củ a cá c hệ n ầy vào m ọi lĩnh v ực của
cu ộ c sống đ ã ch ứn g tỏ tr í tuệ nhân tạo đang trở thành m ột lự c lượng sản xu ất m ới
rất năng động và đ ầy hứa hẹn củ a x ã hộ i.
N g ày n a y, cù n g vớ ị sự phát iriế n m ạnh m ẽ cù a C ôn g nghệ thông tin là sự
ứng dụng rộ ng rã i củ a nó vằo m ọi lĩn h vực củ a xã h ộ i: K in h tế, ch ín h trị, văn hoá,
x ã h ộ i, an n in h , qu ốc p h ò n g , .và do đó v iệ c đề cập đế n vấn đề C ôn g nghê thdng
tin vớ i Y học kh ôn g cồn là ỉĩnh vự c m ới m ẻ nữa. Ở những nướ c c ó nền kh oa học
côn g nghệ phát triể n , C ôn g nghệ thông tin đà trở thành côn g cụ đắc lực ch o cá c
thầ y ihuốe trong v iệc quản !ý , kh ám , chẩ n đ oán và điều trị bệnh. N ếu những năm
70 đà xu ất h iệ n co n c híp đ iệ n tử thì đến hôm n a y, các co n ch íp có kích thước cự c
nhỏ đ ã được tạo ra để thông qua đường tiêu hoá h oặ c m ạch m áu ien lỏi vào cơ
thể cù a ngư ời bệnh để “ kh ảo sá t" và “ ch iếu ch ụp ” c á c bộ phận nội tạng củ a c ơ
thể v à truyền ra ng oà i cho các thầy thuố c. H a y n hư c ác rob ol người m áy có thể
thay con người làm c ác k ỹ thuật g iải phẫu kh á tinh v i. V à đ ặc biệt là, việc vận
dụng trì thức m áy đ ể k há m , chẩn đoán và đ iều trị b ệnh.
Luận ván tốt nghiệp
Mội xế vấn đề về Hệ chuyén gia ứng dụng trong Y học
2
Ở nước ta, q ua những thông ùn m à ch úng tôi có đ ượ c, h iện những chương
trình tương tự n hư th ế chư a được áp dụng. M ột và i bệnh v iệ n lớn đã có những
chương trìn h ch ẩn đoán bệnh nhưng cung ch ưa đư ợc áp đ ụng nh iề u. Phần lớn
các ứng dụng đang dừng la i ở v iệ c quản lý bệnh n hân v à thống kê tổng kết.
T ro ng k h i đ ó, sang thiên n iên k ỷ m ới có ihê m nhiều đ án h g iá co i bệnh tim m ạch
như một vấ n đề toàn cầ u. C ác nhà kh oa học ước tính đến n ăm 2 0 2 0, bệnh tim
m ạch sẽ là căn ng uyên chủ yếu g ây tử vong . M uốn đ ối phó vớ i vấn đề nan giải
ấ y, ch ún g ta cần tận đ ụng tất cả m ọi kh ả năng về tr í tuệ, k ỹ thu ật, tài chính
trong lĩn h vực lâ m sàng cũn g như trong kh o a học c ơ b ản , đ ặc biệt là ứng dụng
của C N T T iron g Y học. T h iế t n gh ĩ, cá c nhà kh oa học v à ch uyê n gỉa Y học V iệ t
nam kết hựp ch ặt chẽ vớ i nhau để cbo ra những cô ng trìn h có ý n gh ĩa kh oa học

vằ ý Dghĩa thự c liễ n ch o lĩn h vự c Y học. Đ ó cũn g ch ín h là lý đo để chún g tôi
chọ n đề tài theo hướng này ch o luận văn củ a m ình . D ẫ u v ậy , trong phạm vi lu ận
vãn củ a m ình ch ún g tôi ch ỉ dám đặt ra cho m ìn h m ột m ục tiêu k hiêm tốn m ang
tính thử righ iệ m , dó là: T hiế t k ế, x ây dựng hộ ih ông tin trợ g iú p cho cá c th ầy
thuốc tim m ạch kh ám , chẩn đo án, điều trị và quản lý cá c bệnh nhân m ắc các
bệnh về T im m ạch .
Luận vãn tốt nghiệp Mội số vấn dề vê Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
3
BỐ cục và nội dung chính của luận văn:
N go ài phần phụ lụ c, tài liệ u ỉham k hảo , cá c tran g hình vẽ m inh họa, iuận
văn Rổm 76 ira n g c h ia làm 4 phần vớ i nội dung ch ính như sau:
Phần m ở đầu: M ụ c đ ích củ a đổ tài. tín h kh oa học v à thự c liỗn củ a đề tài, bố cụ c
và nội đung c h ín h củ a luậ n vãn cùn g các kế l quả c hính m à lu ận văn đ ại được.
Phần I: G ồm h ai ch ươ ng :
Chương 1 : G iớ i thiệu những tiền đ ề c ư bản, những lĩn h vực nghiên cứu và
những ứng d ụn g cơ bản củ a tr í tuệ nhân tạo (T T N T ).
Chương 2: K h á i n iệm c ơ bản của H ệ ch uyê n g ia , cấu trúc H ệ ch uy ên g ia,
biểu d iễn tri thứ c và cá c cấu trúc điều kh iể n trong H ệ ch uy ên gia .
Phần II: G ồ m hai ch ươ n g: Ph ần này tập Irun g trình b ày một nghiôn cứ u ứng
dụng C ô ng ng hê thõ ng tin iro ng chẩn đoán c ác bệnh về T im m ạch : “ H ệ thống
trự giúp c ác ih ầ y thuố c T im m ạch trong kh ám , chẩD đo án v à điều trị các bệnh về
T im m ạ ch ” .
Chương ỉ : P hâ n líc h , th iế l kế hệ thống: m ô h ình hoạt đ ộn g, thông tin dầu
vào , đầu ra . ih õn g lin lưu ch u yể n , những yêu cầu v à kh à năng củ a hệ thống.
Chương 2: Sơ đ ổ thiết kê c ủa hệ thố ng: phương án lổ ch ức dữ liệu , thuật
toán chẩn đ oán bệnh và qu i trìn h làm việc c ủa hệ thống.
Phần kết luận: N h ìn nhận lại những kế l quả bước đầu m à ỉuận văn đạt dượ c,
những hạn c h ế và phương hướng phái iriển c ùa dé tài.
Luận vãn lối nghiệp
Mội số' vấn dề về Hệ chuyên gia ứng dụng (rong Y học

4
C á c k ế t q u ả c h ín h c ủ a lu ậ n v ă n :
- Đ i sâu tìm h iể u , ng hiên cứu các nội dung ch ín h của trí tuệ nhân tạo và đặc
biệt là hộ ch uy ên gia. Phân tích những thành phần c ơ bản củ a m ột hệ
ch u yê n g ia: cơ sở tri thứ c, m ô tơ su y d iễn , bộ g iả i th íc h, bộ thu nạp tri thức
và g ia o d iện ngườ i m á y. N hững nội dung cơ bản củ a cá c dạng biểu d iễn tri
thức.
- Ph ân líc h m ột cá ch ch i tiết mô hình thông tin củ a hộ trợ g iúp khá m vằ chữa
c ác bệnh về tim m ạch trên cơ sờ đã x ây dựng sơ đồ tổng thể củ a hệ thống
đó.
- X â y dự ng cá c phương án tổ ch ức và m ã hoá d ữ liệ u , đưa ra một thuật toán
chẩ n đo án bệnh trên c ơ sở sử dụng cá c hệ số hội chẩ n.
- X â y d ựn g đ ượ c hai bộ danh m ục về triệu chứ ng {1 4 4 triệu ch ứn g) và về
bệnh (1 2 dạng bệnh về tim m ạ c h ),
- Trê n c ơ sở đó dã xâ y (lựng hoàn c hỉnh và thử n gh iệm trên bộ c ác sô' liệu
ihự c hộ ihố ng chư ơng trìn h trợ giúp kh ám ch ữa cá c bệnh về tim m ạch .
H ệ thốn g kh ôn g c h ỉ giúp thầy thuốc trong v iệc ch ẩn trị bệnh m ầ còn hỗ trợ
quản ỉý hồ sơ bệnh nhân m ột cá ch thuận lợ i.
Luận ván tốt nghiệp
Mội sở' vấn dể về Hệ chuyên gia ứng dụng ỉrong Y học
5
Phần I: MỘT s ố c ơ sở LÝ THUYẾT VỀ TRÍ TUỆ
♦
•

NHÂN TẠO VÀ HỆ CHUYÊN GIA
* •
CHUƠNGI
KHOA HỌC TRÍ TUỆ NHÂN TẠO
• t »

1.1 Khoa học trí tuệ nhân tạo
1.1.1 Những tiền đề cơ hản của trí tuệ nhân tạo (TTN T)
N hữ ng tiền đề ban đầu ch o sự ra đờ i c ùa T r í tuệ nhân tạo < T T N T ) là những
ng hiẽn cứu lý th uy ếl sâu sắc củ a c ác chu yôn g ia về : L o g ic hình th ức, tâm lý học
nhận thức và đ iều k hiển h ọc.
T rư ớ c đ â y, k hi nói đến T T N T người la thường quan lâm đến v iệ c tạo lập
đư ợc cá c m áy có kh ả năng “ su y n ghĩ ” , thậm c h í tro ng m ột phạm v i hẹp nào đó,
có ihể cạn h tran h hoặc vượt quá k hả năng bộ não c ủa co n n gư ời. Nh ững hi vọng
n à y, trong m ột thời gian d ài đã ảnh hưởng đến n hiều ngh iên cứu trong phòng th í
ng hiệm . M ặc dầu những m ô hình tương lự củ a m á y tính thông m inh đã được
đưa ra hàng trăm năm trước đ ây song ch ỉ từ g iữ a nhữ ng aăm Ỉ9 3 0 k hi A lie n
T u rin g cô ng bố những kế i quả quan trụng đầu tiên , ngư ời ta m ới ngh iên cứu vấn
đề T T N T m ột cá ch n ghiêm tú c. A lle n T u rin g đã đư a ra mô h ình m áy tính dựa
trên những phép tín h lo g ic cơ bản : A N D , O R và N O T . K h i đó dự án n ày không
đư ợc ch ấp n h ận . D o ch ịu ảnh hưởng củ a c ác ch u yê n g ia M ỹ , người ta đã tiến
hành c h ế tạo những m áy tính đầu tiên thực h iệ n c á c phép tính số học đơn g iản
nh ư C Ộ N G , T R Ừ v à phép so sánh L Ớ N H Ơ N . Dẫu v ậ y , m ột nhó m cá c
ch u yê n g ia T in học vần tiếp tục nghiôn cứu k hả nãng củ a m áy tín h xử lý các dữ
liệ u phi số, cá c k ý h iệ u. Bê n cạn h đó, m ột cá ch độ c lậ p, c ác ch uyê n g ia tâm lý
Luận văn tốt nghiệp Một sỏ'vấn dề về Hệ chuyên gia ứng dụng írorĩg ỵ học
6
học nhận th ức cũ ng đã lạ o dựng những mô h ình d ùng m áy tính để m ô phỏng
hành v i củ a con ngườ i kh i g iả i quyết những bằi toán đ òi hỏ i sự sáng tạo. T u y
nh iên , ỉú c đó cá c chươ ng trình T T N T còn quá phức tạp v à tốn ké m nên không
thể đưa ra áp dung trong thực tiễn. Nhữ ng tiế n bộ tron g k ỹ thuật vi đ iên tử đã
tạo nên tién đề v é v ậi chất có tín h ch ấl qu yết địn h, làm tha y đổ i toàn bộ sự phát
triển và ứng đ ụng các k ỹ thuật T T N T .
C u ố i nhữ ng n ăm 7 0 , m ột số n ghiên cứu cơ bản tron g cá c lĩn h vự c n hư x ử
lý ngôn n gữ tự n h iê n , biểu d iễn tri th ức, lý th uyết g iả i q uyế t vấn đề đã đem lạ i
diện m ạo m ớ i ch o T T N T . T h ị Irườ ng T in học đ ã bắt đầu đón nhận n hữĩig sản

phẩm T T N T ứng dụng đầu tiên m ang tín h thương m ại. Đ ó là H ệ ch uyê n g ia ,
được đ em áp dụng tro ng các lĩn h vự c khá c nhau.
Sơ đồ sau đ ây ch o chú ng ta thấ y sơ bộ toàn cản h những tiền đề hình thành
và những hướ ng phát triể n c hín h củ a T T N T -
Luận vẫn lốt nghiệp Mộỉ số vấn đề về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
7
H ìn h 1 : Nhùm g tiề n đ ề h ìn h th à n h v à c ác h ướ n g n g h iên c ứ u , ứ ng dụ n g c ủ a
T T N T
1.1.2 Khoa hoc trí tuê nhân tao
« « t
K h o a học T T N T hướng tới việc x ây đựng c á c m á y tính thông m inh , giúp
ích ch o v iệ c k há m p há các qu i lu ật hoạt động sáng tạo và k hả năng tr í tuệ củ a con
ng ườ i. V ậ y , ir í tuệ nhân lạ o là lĩnh vự c ngh iên cứu trong cô ng nghệ thông tin làm
ch o m áy tính hoạt động iheo cách thức củ a co n ng ườ i.
Luận vẫn tớt nghiệp
Mội sỏ'vấn đé vé iỉệ chuyên giơ ítỉig dụng trong Y học
8
Trí tuệ con người:
C h o đến n ay , ch ưa cổ m ột đ ịnh ngh ĩa nào về t rí luệ co n người được m ọi
DgƯíĩi nhất t rí thừa n hận . C ác ch uy cn g ia tâm lý h ọc thường rất thận trọng kh i đưa
ra một định ng hĩa cụ thê về trí tuệ c ủa con ngườ ị,
T h eo A .T u rin g : “ T r í tuệ là những g ì c ó thể đ án h g iá được thông q ua các trắc
ng hiệm (te st) thông m inh ” . T urin g còn cho rằn g, m ột th iế t bị được co i ỉà có kh ả
năng thông m inh nếu kh i đem thử ng hiêm nó vớ i các trắc n gh iệm kh á phức tạp,
người quan sál kh ôn g thể phân biệt được đó có p hải là lờ i g iả i của m áy hay củ a
co n n gười,
T ừ đ iể n bách kh oa W e b ster thì đ ưa ra m ột đ ịn h n gh ĩa tổng quát hơn:
“ T r í tuệ là k hả năn g:
1- Ph ản ứng m ộ i cá ch thích hựp lại những tình huống m ớ i thông qua hiệu
ch ỉn h hành v i một cách th ích đáng.

2- H iểu rõ nhữ ng m ố i liê n hộ q ua lại g iữ a các sự k iện củ a th ế giới bêtt
ng oà i n hằm đưa ra những hành động phù hợp để đạt tới môt m ục đ ích
nào đó ” .
Còn cá c ch u yê n g ia tâm lý họ c, qu a những n g hiên cứ u đã ch ỉ ra rằng quá trình
hoạt động tr í tuệ c ủa co n người bao gổm 4 thao lá c cơ bản:
1- X á c lập tập cá c đ ích (g o als) cần đạt tới.
2- T h u thập c ác sự kiện (fa c ts ) và các ĩu ậl su y diên (in fere n ce ru ỉe s) để đạt
tới cá c đ ích đặt ra .
3- T h u gọn (p ru n n in g ) quá trình suy luận n hằ m xá c định m ột cách nhanh
ch óng tập những luật su y d iễ n có thể sử đụng được để đạt tới m ột m ục
đ ích tru ng g ian nào đó.
4- Á p d ụng c ác cơ c h ế su y diễn cụ thể (in fe n c e m e ch an ism s ), dựa trên cá c
thao tác thu gọn quá irìn h su y luận và nhữ ng sự kiệ ũ trung gian m ới
Luận văn tốt nghiệp Mội số vấn đề về ỉỉệ chuyên gia ứng dụng ỉ rong Y học
9
đư ợc tạo ra để dẫn dắt lừ những sự kiệ n ban đầu đ i tới nhữ ng đ ích đ ã
đặt ra .
T r í tu ệ m á y :
M ặc dù kh ôn g c ó đ ịn h n ghĩa lổ ng quát n ào về tr í tuệ m á y nhưng ngư ời ta
có thể đ ưa ra m ột v à i dấu hiệu quan trọng c ùa nó :
ỉ - K h ả năng h ọ c.
2- K h ả năng m ô phỏng các hành vi sáng tạo c ủ a co n ngư ời (n g h ĩa là có thể
g iả i qu yế l m ộ t bài loán sáng tạo nào đó g iôn g n hư một c hu yên g ia k h i
g iải c hín h b ài toán đ ó, tuy cá ch giả i q uy ết kh ôn g nhất thiết g iốn g nhau
hoàn toàn: ch ẳn g hạn chươn g trình c hơ i cờ).
3- K h ả năng trừ u tượng ho á, k há i quát hoá v ằ su y diễn .
4- K h ả năng tự g iả i th ích hành v i.
5- K h ả năng th íc h n ghi vớ i tình huỏng m ớ i, tro ng đó g ồm có k hả năng thu
nạp Iri th ức và d ữ liệ u .
6- K h ả năng x ử ỉý các biểu diễn hình th ức như cá c k ý h iệu tượng trư ng ,

dan h sách .
7- K h ả năng sử đ ụng trì th ức, h e uristics.
8- K h ả năng x ử lý cá c thông tin kh ôn g đ ầ y đ ủ , kh ỏn g c hín h x á c
Các thành phần trong hệ thống TTN T
H ệ thống T T N T g ồm hai thà nh phần c ơ bản sa u:
- C ác phương pháp biểu d iễ n vân đổ, các phươn g pháp b iểu d iễ n tri thứ c.
- C ác phư ơng p háp tìm kiếm trong kh ỏn g g ia n bài to án, các ch iến lược su y
diễn.
C á c hệ thố ng t rí tuệ nh ân tạo có thể c h ia làm 3 lĩn h vự c n gh iên cứ u đ ộc lập :
Luận ván tốt nghiệp
Mộỉ sỏ' vẩn để về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
10
■ L ĩn h vực ng hiên cứu ứng dụn g: là lĩnh vực qu an tâm đến các chương trình
m áy tính có thể đọ c, nối hoặc hiểu được ngôn ngữ g iao tiếp c ủa con người
hàng n gà y, L ĩn h vự c n à y được gọi là xử tý m ôn nsữ tư nhiên.
» Lĩn h vự c q uan tâm đến người má V ihôn2 mình, m à đặc biột là làm th ế nào
để phát triển c ác chư ơng trình mô phỏng g iác quan ch o phép người m áy
(ro b o t) quan sát và cảm giác được cá c tha y dổ i cù a m ôi trường xu ng quanh
kh i ch ún g hoạt đ ộng.
• L ĩn h vự c q uan lâm đến sự phái iriể n cá c chư ơng trình xử iỷ tri thức được
m ô tả bằng k ý hiệu để m ô phỏng làm v iệ c c ủa c ác ch uyê n g ia con ng ười,
cò n gọi là hê chuyên gia.
Luận vãn tốt nghiệp
Mội số vấn dế vê Hệ chuyên gia ứng dụng Ịrong Y học
II
CHƯƠNG II
HỆ CHUYÊN GIA
2.1 Hệ chuyên gia
T ro ng lịch sử kh o a học c ó những lĩnh vự c phát triể n rất nhanh vớ i những
irí thức được hệ thố ng hóa và đúc kết thành lý th uyế t. T u y nh iên , ch o đến nay

nh iều lĩnh vực vầ n c h ỉ bao gồ m các m ảng tri th ức riên g rẽ , ch ưa cấu trúc được
Ihằn h hệ thốn g. Đ ặ c tín h củ a các lĩn h vự c n hư v ậy là cá c ỉuận ỉý v à cá c
H e u ristics được ch ắt lọc từ vô vàn thực ngh iệm . C hứ ng la gọ i cá c lĩn h vự c đố !à
lĩnh vực tri thức tàn mạn để phân biệt vớí c ác lĩn h v ực có cấu trú c m à sự m ô
phỏng chún g là c ác lý thu yết đ ã được xâ y dựng.
H ệ ch uyê n g ia ch ín h lằ cô ng cụ để m ô tả, phát triển và sử dụng cá c thành
tô c ùa các lĩn h vự c tản m ạn . v ề m ặl C ôn g nghệ thông tin , hệ c hu yê n g ia !à những
chư ơng trình ứng dụn g dựa ĩrên Iri thức c hu yê n m ô n ca o , có kh ả năng h iểu được
cá c vấn đé do ng ười sử dụ ng đưa ra trong lĩn h vực g iả i q uyế t củ a hệ, c ổ thể góp
pbần g iải qu yết vấ n đ ề bằng cá ch b iến đ ổi vấn đé về c ác mô h ìn h ứng dụng được
tri thức và các lập lu ận củ a cá c chu yên gia tro ng lừn g lĩn h v ực, có k hả năng g iải
ih ích cá c quá trình h oạ i động và cá c kết quả nhận đư ợc qua c ác phương tiện giao
liế p người - m áy kh á tự nh iê n.
V ậ y hệ ch uyê n g ia là g ì ?
H iểu một cá ch tổng qu ái thì : “Hệ chuyên gia lả mộỉ hệ thống chương trình
mứy tính được thiêì k ế đ ể mỏ hình hoá khả năng giải quyết vấn đề của chuyên gia
con người”. Còn g iáo sư E d w a rd Feigen bau m củ a trườ ng đ ại học S T A N F O R D -
m ột trong những c hu y ê n g ia hàng đầu ngh iên cứu v ề hệ c hu yê n gia lại đ ịn h n gh ĩa
hệ ch uyề n g ia nh ư s au : "Hệ chuyên gia là một hệ thống chương trình mấy tính
Luận văn tốt nghiệp
Mộl sổ vấn đề về Hệ chuyền gia ứng dụng trong Y học
12
chứa các thỏng ỉin, tri thức và các quá trình suy luận vê một lĩnh vực cụ thể nào
đó đ ể giãi quyết các vấn đề khó hoặc hóc búa đòi hỏi sự tỉnh thông đầy đủ của
cức chuyên gia con người đỏi với các giải pháp của họ. Nới mộỉ cách khác, hệ
chuyên gia là dựa trên tri Ihức của các chuyên gia con người giỏi nhất trong lĩnh
vực quan ỉăm
2.2 K h á i n iệ m c ơ b ả n :
K h á i niệm hệ ch uyên g ia bao trùm một ỉớp n gà y càng rộng c ác phần m ềm
m à điểm ch un g ít hơn đ iểm kh ác hiệt. M ột hệ ch u yê n g ia có m ục tiêu mô h ìn h

hoá hành v i c ủa m ộ i ch uyên g ia g iả i q uyết vấn đề m à đối vớ i v ấ ỉi đề n ày ngư ời
ta ch ưa có bất k ỳ g iả i thuật nào . Ph ần m ềm n ày có k hả năng thực hiện cồng việ c
của m ột c hu yê n g ia (phân lo ại, dự háo , ý niệm ho á, k ế ho ạch h o á , ) với m ột
m ức độ thành thạo hoá tương đươog với m ức độ c ủ a m ột ch uy ên g ia g iỏi có một
số đạc đ iểm nào đó . H ệ chu yên g ia lằ m ột hệ thống tron g đó cơ sở trì thức
(C S T T )- phần đ ặc b iệt - độc lập vớ i m ô tơ su y diễn (M S D ) dùng nộ i dung củ a c ơ
sờ n ày .
T hự c ra th ì có m ột sự tách biệt rõ rệt g iữa những tri thứ c và cơ c hế su y diễn ,
ng hĩa ià trong ý niệ m m ô tơ su y diễn kh ông có bất k ỳ m ột tri thức đặc biệt nào.
Cồn về phần C S T T ih ì:
+ Nhữ ng phần tử cấu thành nó độc lập hoàn lo àn với nh au. T ín h chất “ hạt
sỏ i” củ a tri th ức là bản ch ất.
+ C ác phần tử đượ c đư a vào hộ ihốn g không b ị ảnh hưởng bởi th ứ tự trư ớc,
sau.
+ N g ược lại vớ i lập trìn h theo ngh ĩa thồng thư ờng (lậ p trìn h cổ đ iể n ), ở đâ y sự
thay đ ổi một tro ag c ác phần tử không gây nên tai họa ch o hoạt động c ùa
chương trìn h. C ố ch ăn g, nó ch ỉ làm tha y đổ i những kết lu ận củ a c ác lập
luận m à phần tử n ày có ảnh hưởng đến.
Luận văn tốt nghiệp
Mội sô'vấn dé về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
13
N h ư v ậ y , việc lập trình được vận dụng hoàn toàn m ớ i. Hệ ch uy ên g ia có
thể được đ ịn h n gh ĩa bở i c ách tiếp cận ỉập trìn h m à nó đề xu ất.
K h á c lập trìn h cổ đ iển với cách tiếp cận thủ tục (cầ n phải m ỏ tả rõ ràng tất
cả c ác x ử lý ), hệ ch u yê n gia được đặc trưng bởi cá ch tiếp cận mô tả. Chương
trìn h được v iế t dưới dạng m ột tập hợp cá c đặc thù độc lập với nhau (cá c phần tử
tri th ứ c), ch ún g sẽ đ ượ c sử dụng động bởi m ột thủ lụ c g iải đ ộc ỉập vớ i bản ch ất
củ a tri thứ c (m ô tơ su y d iễn ).
Hộ ch u yê n g ia cầ n phải c ó kh ả nãng g iả i th ích những gì liê n quan đến iập
luận m à nó thực h iệ n , cho phép nó d i đến k ếl luận .

2.3 Cấu trúc hệ chuyên gỉa:
2.3.1 Các thành phần cơ bản của Hệ chuyên gia
M ột hô c hu yê n g ia điến hình đưực tạo thành từ cá c thành phần, cơ bản sau :
- Cơ sờ tri thức
- M ô lơ su y d iễn
* B ộ g iải th ích
- B ộ thu nạp tri ih ớc
- G ia o d iện n gư òi - m áy
và được m ô phỏng trong sơ đồ sau :
Luận vãn lối nghiệp
Mội số vấn dể vê' Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
14
Chuyên gia /
Người sử
" \
con người ) 1
dụng
)
ií
Á \
ir ir
Bộ thu nạp Giao diện Bộ gỉải
tri thức
người máy
^ w
thích
.iỊr— — -
i
ii
k

C ơ sở tri thức
I
Bộ nhớ làm việc
Mô tơ suy diễn
Suy điễn Điều khiển
H ìn h 2 : C ấ u tr ú c h ệ c h u y ê n g ia
Luận văn tôì nghiệp Mội số vấn dé về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
15
♦ Cơ s ở tri thức (CSTT)
N h iệm vụ c ủa nó là lưu trữ, b iểu diễn các tri thức trong lĩn h vự c m à hộ đảm
nhận, là m cư sở ch o c ác hoạt động cùa Hệ chu yô n gia. C S T T bao gồm các sự
kiện và c ác lu ật. Đ â y là m ột cấu trúc d ữ liệ u ch ứa m ọi tri thứ c (tập hợp cá c hiểu
biết ch uy ên m ôn m à chu yên g ia c ủa lĩn h vự c đ ưa vào - tưưng tự n hư k ý ức dài
hạn / bộ n hớ ) tạo ra c ơ sở ch o m ọi hoạt động củ a cá c thành phần kh ác trong hệ.
T r i thức n ày g ồm c ác mô tả sau đ â y:
- Cá c đ ối tượng c ó liôn quan cù ng các m ối liên hộ giữa ch úng .
- Nh ững trườ ng hợp đặc biệi hoặc ngoại iệ cù ng cá c ch iến lược giải q uyết
bài toán k há c nhau với c ác đ iéu kiện áp dụn g (siê u iri th ức, tri thức về tri
th ứ c).
T ri thức có thể đư ợc biểu diễn bằng nhiều c ác h . V iệ c biểu diễn C S T T như thế
nào cho phù hợp cũn g là điều rất đáng quan lâm (s ẽ tìm h iểu k ỹ hơn trong phần :
b icu d iễn tri th ứ c).
* Mô tơ suy diễn (MSDị:
M ô tơ su y đ iề n là bộ phận quan trọng củ a hệ ch uy ên g ia . M ô tơ su y diễn
thực hiện cá c c ơ c h ế lập luận cà i đ ặt trong hệ để g iả i quyế t vấn dề. Đ â y là hạt
nhân của hệ ch u yê n g ia , nó sử dụng cá c phần tử cù a phần C S T T để kiến thiết các
su y diễn . N ó thự c hiện việ c su y d iễn trong tiến trìn h g iải quyết vân đề bằng
những tha y đ ổi ho ặc bằng cá ch thêm vào các phần tử củ a cơ sở sự kiện. Đ ố i diện
vớ i m ột tình huống ch o trướ c nó phát h iện các ỉri thức thích hợp, sừ đ ụn g, sắp
xếp nó v à x ây dựng một kế hoạch g iải qu yết vấn đ ề độc ỉập vớ i lĩn h v ực, đặc thù

cho irườ ng hợp cần xử lý . N ếu như M S D íà m ột chương trình theo thủ tục (theo
nghĩa thông thường củ a thuật ngữ n ày ), cách thức m à M S D dùng các tri thức của
C S T T không hể được tiên liệu trước bởi bấi k ỳ m ột lập trình v iên nào.
Luận văn tôì nghiệp Một số vấn dề về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
16
Hoàn loàn chính xác khi la nói MSD chính là bộ phận để phân biệt một hệ
chuyồn gia với các hệ cơ sờ dữ liệu thông thường. Qua nó, ta hình đung rõ sự
phân biệt giữa hệ chuyên gia với các chương irình truyền thống:
Chương trình truyền thòng = CTDL + Giải thuật
Hệ chuyên gia = CSTT + Suy diễn.
Về Cơ sỏ sự kiện (CSSK):
Đây là một “bộ nhớ phụ” chứa cùng một lúc các dữ kiện của người sử
đụng (NSD) - những sự kiện ban đầu để mô tả vấn. đé cần giải quyếl - và kếỉ quả
trung gian đạl được trong quá trình suy diễn. Cơ sở này ( bộ nhớ - ký ức ngắn
hạn) không hề được lưu lại trờ phi có yẽu cầu từ NSD, mà điều đó phụ thuộc
hoàn toàn vào tình huống nghiên cứu.
• Giao diện người - máy ( GĐNM)
Giao diện người - máy hay còn gọi là bộ đối thoại, thực hiện việc giao tiếp
giữa hệ chuyên gia với NSD. Bộ phận này nhận thông tin iừ NSD (các câu hỏi,
các yêu cầu về lĩnh vực đang quan tâm) và đưa ra các lời khuyên, các câu trả lời
hay các lời giải thích (vồ lĩnh vực đó). Mục đích là cho phép đối thoại với máy
bẳng một ngôn ngữ khá “tự nhiên Để làm được điều này sẽ có đơn thể diễn
dịch ngôn ngữ lự nhiên nào đổ thành ngôn ngữ máy và ngược lại.
• Bộ giải thích (BGT)
Cho phép theo dõi (vạch) đường đi của quá trình suy diễn được thực hiện.
Nó giúp người ỉàm Công nghệ thông tin trong việc xác định mục tiêu cho MSD,
đồng thời cũng hữu ích cho các chuyên gia trong lĩnh vực được quan tâm, khi
thiết kế và kiểm chứng sự phù hợp của CSTT. Cuối cùng nó giúp giải thích cho
NSD làm thể nào mà nó suy diễn ra được sự kiện nào đó và tại sao nó lại đặt câu
hòi nào đó.

Luận văn tốt nghiệp Một số vấn đề về Hệ chuyên gia ứng dụng irong Y học
17
• Bộ học — thu nạp tri thức
Tri thức có thc đưa vào bởi các chuyên gia, kỹ sư tri thức (KSTT) hoặc
nhập trực tiếp từ các CSDL hay các phần mềm khác. Tri thức khi được tiếp nhận
cần được kiểm chứng tính xác thực, đổng thời đảm bảo sự phù hợp của CSTT.
Ngoài ra, cần biến đổi những dữ liệu thành tri thức dể có thể xử lý bởi hệ thống.
Xây dựng CSTT là công việc lâu (lài và hết sức quan trọng bời vì đây ià
quá trình chát lọc tri thức của các chuyên gia và chuyển tri thức này cho hệ
chuyên gia. Tiến trình Irên quan trọng đến mức hình thành một lĩnh vực nghiên
cứu riêng biệl: quá trình tri thức. Nhân vật thực hiện quá trình trên gọi là kỷ sư
trí thức (KSTT). KSTT cần biết cách chọn công cụ và cách biểu diễn hình thức
tri ihức thích hợp với vấn đề nghiên cứu. Cốc kỹ sư xử lý tri thức (còn gọi là
người quản irị CSTT) đóng vai trò hết sức quan trọng trong hoạt động cùa hộ
chuyên gia. Người quản trị CSTT có những nhiệm vụ:
V Quyết định nội dung của các luật, các sự kiện trong CSTT.
V Quyếl định cấu trúc vật !ý để lưu trừ các luật, cơ chế suy điền, điều khiển
cạnh tranh.
> Trao đổi với các chuyên gia con người về lừng lĩnh vực để tạo lập các luật
và tìm ra các phương pháp suy điỗn.
V Tìm hiểu những yêu cầu cùa người sử dụng để xác định phương pháp trao
đổi thỏng tin giữa hệ thống và người sử dụng.
'y Xác định phép kiểm tra quyền truy nhập và tạo dựng các thủ tục kiểm ira
tính đúng đắn của tri thức.
> Xác định cơ chế sửa đổi và cập nhật tri thức.
Luận vẫn tốt nghiệp
Mộỉ số vấn dề vé lỉệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
18
• Hệ quản trị CSTT
Hệ quản trị CSTỈ' thực chất là quản ỉý và điều khiển công việc của bộ thu

nhận tri thức, hộ giải thích, mỏ ỉơ suy diễn. Nó giúp việc kiến tạo CSTT, đây là
phần khó khăn nhất trong hệ chuyên gia. ở đây đề cập đến hai nguyên nhân:
■ Mội chuyên gia trên lĩnh vực tản mạn trội lên trước hết nhờ khối lượog lớn tri
thức Heuristics có thể tài liệu hoá được.
■ Tuyên bô hoàn thành một hô chuyôn gia chính là đưa hệ này vào sử dụng.
Ngay từ đó, quản irị iri ihứe phải ihựe hiện hàng loạt quan sát và hỏi các
chuyên gia. Cống việc này do KSTT đảm nhiệm vằ sau đó biểu diễn các tri
thức thu lượm được dưới dạng Ihích hợp để hệ (hống chuyên gia có thể iruy
xuất được.
Hệ quản trị CSTT phải đảm bảo các yêu cầu sau:
V Giảm dư thừa tri ihức, dữ liệu
V Tính nhất quán và phi mâu thuẫn của tri thức.
V Tính toàn vẹn và an loàn.
V Giải quyết các vấn đồ cạnh iranh.
V Chuyển đổi tri thức.
V Ngôn ngữ xử lý tri thức.
Có hai phương án để đảm bảo và cơ khí hoá việc quản trị tri thức:
» Tổng hợp nội dung tri thức mới bằng cách sử dụng các phương pháp hữu hiệu
cần thiết.
• Hội thoại bằng chương trình với chuyên gia trong chu trình tạo ~ kiểm tra:
người ta lạo ra một ví dụ cho hệ chuyên gia vằ mời mội chuyên gia tới để làm
giám khảo. Khi người chuyên gia phái hiện được sai sót, hệ thống sẽ phải giải
thích qui trình hoạt động của nó.
Luận vẳn tốt nghiệp Một số vấn đê vê ỉỉệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
19
Khi quyếl định một vấn đề nào đó giải quyết bằng cách tiếp cận hệ chuyên
gia (HCG) cần thoả mãn một số tiêu chuẩn như bảng sau:
ẮP DỰNG KHÔNG ÁP DỤNG
Có giải thuật hữu hiệu.
Có chuyên gia đủ nàng lực giải quyết

vấn đé.
Đăc trưng vấn đề ihuộc lĩnh vực chẩn
đoán, giẳi thích hoặc dự báo.
Không có chuyên gia hoặc số lượng
không thỏa.
Vấn đề có đặc trưng tính toán.
Những dữ kiện mờ.
Biết sự kiện chính xác và thủ tục chặt
chẽ.
Vân đề giải quyết bằng các phương
pháp suy luận hình thức.
Vấn đé giải quyết bằng các phương
pháp tương lự hoặc trực giác.
Kiến thức tĩnh. Kiến thức động.
Bảng 1: Tiêu chuẩn áp dụng hệ chuyên gia
Luân vãn tổt nghiệp Một số vấn đề về Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
20
Q uá trình tạo lập Hệ chuyên gia:
Hình 3: Quá trình tạo lập hệ chuyên gia
Công cụ tạo lập
Hệ chuyên gía
LuẠn văn lổi nghiệp Một số vấn dế vế Hệ chuyên ỊỊÍa ứng dụng ¡rong Y học
21
Thu nao trì thức
Quá trình thu - nạp tri thức do kỹ sư xử lý tri thức đảm nhiệm. Tri thức được
chuyến giao từ các chuyên gia trong cùng lĩnh vực, các yêu cầu, các câu hỏi của
người sử đụng. Thõng qua kỹ sư xử ỉý, tri thức được hình thức hóa và tích lũy lừ
các nguồn sau:
V Kinh nghiệm giải quyết các vấn đề tiêu hiểu từ trước.
V Kinh nghiệm và các phương pháp giải quyết vấn đé.

V Tri thức chuyên sâu vé lĩnh vực chuyên môn.
V iệc thu - nạp tri ihớc là một trong những khâu cực kỳ quan trọng. Hiệu quả
cùa phương cách hoại động của hệ Ihống phụ thuộc vào chất ỉượng và sự liên kết
của các dữ liệu trong CSTT. Các kỳ sư tri thức cẩn phải giúp đỡ các chuyên gia
xác định, trình bày và cấu irúc nhỡng dữ liệu mà họ cần sử dụng trong nhQtig
hoạt động chuyồn mớn của mình, nhất là theo trực giác.
Lưa chon phươns pháp lưu trừ tronữ rnáv:
V iệc lưu trữ CSTT trong máy cũng là một công việc quan trọng và quyếl định
chất lượng của một hệ chuyên gia. Mội khó khăn khi mô tả và cài đặi tri thức cùa
các lĩnh vực trong thế giới tự nhiên lằ vấn đề “bùng nổ tổ hợp” khi lượng tri thức
lưu trữ trở nôn rất lớn. Do vậy, dã có nhiều công trình nghiên cứu về các cấu ưúc
biểu diễn và cài đặt CSTT cho các hệ chuyên gia. M ột hệ thống phù hợp cho việc
biểu diễn tri thức của một vấn đề có cấu trúc phớc tạp thường phải thoả mãn một
số tính chất sau:
- Đầy đủ dữ liệu:
Phải bao gồm gần như tất cả các loại dữ liệu thuộc lĩnh vực mà hệ thống m ô
tả. Nhưng ở đây cồn phẩn thoả mãn tính chất không đư thừa dữ liệu, tút là không
có những thông tin trùng iặp.
Luận vân tốt nghiệp
Một số vấn dề vé Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học
22
- Có khả năng suy luận:
CSTT phải được cấu trúc phù hợp, Mối quan hệ giữa các đối tượng dữ liệu cho
phép dề dàng thao tác irên CSTT để tìm ra các kết luận thích hợp lừ những dữ
kiện đẵ có.
- Khả năng thu nhận tri thức:
C6 thể dỗ dàng sửa dổi, thu nhận mới khi cần thiết. Đơn giản nhất là có íhể
chèn trực tiếp tri thức mới của môt chuyên gia vào CSTT.
V iệc thu nạp tri thức và phương pháp ỉưu trữ trong máy phụ thuộc rất nhiều
vào phương pháp biểu điền tri thức.

2.3.2 Các hước trong quá trình tạo lập hệ chuyên gia:
1-Thiết kê cơ sở tri th ứ c gỉai đo ạn đ ầ u
. Định nghĩa bài toán: Mô tả rõ ràng đích cần đạt đưực, các ràng buộc, các
nguồn đầu tư và nhu cầu về nhân lực.
. Xác định mô hỉnh biểu diền bài toán:
+ Kiểu loại bài toán.
+ Cách giải quyết hài toán.
2- P hát triể n m ảu th ử v à kiểm định.
3- Sửa !ại c á c luậ t và Ihém vào c ác lu ật mới.
2 .4 B iể u d iễ n t r i th ứ c
Biểu diễn tri thức trong máy tính điện tử ià tìm tương ứng giữa thế giới
bên ngoài (dạng ngoại) và hệ thống ký hiệu (dạng nộì hoặc vật lý) cho phép suy
diển. Chuyên gia cùa lĩnh vực có nhiệm vụ chuyển tri thức cho hệ chuyên gia, Tri
thức được cung cấp dưới dạng ngoại. Cơ chế sỏ hữu trì thức mã hoá đoạn tri thức
Luận văn tốt nghiồp
Mội số vấn dê vể Hệ chuyên gia ứng dụng trong Y học