Nghiên cứu một số phương pháp của trí tuệ tính toán ứng dụng trong y học

- NGÔ THỊ DIỆU THÚY NGHIÊN CỨU MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP CỦA TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN ỨNG DỤNG TRONG Y HỌC Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ THÔNG TIN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ THÔNG TIN NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS.
- Phương pháp thực hiện luận văn.
- GIỚI THIỆU VỀ TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN.
- Trí tuệ tính toán là gì.
- Các thành phần cơ bản của trí tuệ tính toán.
- 16 1.2.1 Mạng nơron nhân tạo (ANN.
- Các giải thuật tính toán tiến hóa và di truyền.
- Tính toán xác suất và mạng tin cậy.
- Hệ chuyên gia (Expert System - ES.
- Tổng quan về Logic mờ (Fuzzy Logic), xây dựng cơ sở tri thức cho hệ chuyên gia mờ.
- Áp dụng lý thuyết Fuzzy logic và lý thuyết về độ chắc chắn trong “Hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh khớp.
- BỆNH KHỚP VÀ QUY TRÌNH CHẨN ĐOÁN BỆNH KHỚP.
- Bệnh khớp và Bệnh viêm khớp dạng thấp.
- Các loại bệnh khớp.
- Bệnh khớp do viêm.
- Bệnh khớp không do viêm.
- Các kiểu triệu chứng và chẩn đoán trong bệnh khớp.
- Các phương pháp chẩn đoán bệnh khớp.
- Phương pháp chẩn đoán trong bệnh khớp.
- XÂY DỰNG THỬ NGHIỆM HỆ CHUYÊN GIA CHẨN ĐOÁN BỆNH KHỚP.
- Cơ sở tri thức.
- Triệu chứng.
- 104 PHỤ LỤC 1: TRIỆU CHỨNG BỆNH KHỚP.
- Hà Nội, ngày 10 tháng 3 năm 2012 Ngô Thị Diệu Thúy 6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Diễn giải tiếng Anh Diễn giải tiếng Việt Tiếng Anh Tiếng Việt ES Expert System Hệ chuyên gia CSTT Cơ sở tri thức CI Computational Intelligence Trí tuệ tính toán GA Genetic Algorithm Giải thuật di truyền ANN Artificial Neural Network Mạng nơron nhân tạo BN Belief Network Mạng tin cậy PR Probabilistic Reasoning Lập luận xác suất AI Atificial Intelligence Trí tuệ nhân tạo GM German Measles Sởi Đức GrC Granular Computing Tính toán hạt TTNT Trí tuệ nhân tạo CNTT Công nghệ thông tin O-A-V Object – Attribute - Value Đối tượng – Thuộc tính – Giá trị 7 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.
- Các thành phần của Trí tuệ tính toán.
- Kiến trúc của một nơron nhân tạo và mạng nơron nhiều lớp.
- Các thành phần chính của Hệ chuyên gia.
- Mô hình Hệ chuyên gia.
- Kiến trúc hệ chuyên gia dựa trên luật.
- Lược đồ chẩn đoán bệnh khớp.
- Sơ đồ thuật toán tính toán.
- Biểu đồ UseCase "Chẩn đoán bệnh khớp.
- Sơ đồ cập nhật tri thức.
- Biểu đồ cập nhật thông tin bệnh nhân.
- Biểu đồ cập nhật thông tin cần khám.
- Biểu đồ chẩn đoán.
- Giới thiệu Công nghệ thông tin nói chung và Trí tuệ tính toán (Computing Intelligence - CI) nói riêng đã và đang trở thành công cụ đắc lực cho cuộc sống hiện đại.
- Việc áp dụng Công nghệ thông tin vào nhằm làm hiện đại hóa các quy trình làm việc của các ngành nghề đã mang lại hiệu quả cao về chi phí, tiết kiệm thời gian và tăng độ chính xác trong xử lý vấn đề.
- Không những thế, các hệ thống thông tin Y tế thông minh sẽ là giải pháp cho vấn đề chẩn đoán sớm, kiểm soát dịch bệnh và nghiên cứu… Trí tuệ tính toán hứa hẹn sẽ là một trong những công cụ hỗ trợ đắc lực cho vấn đề này.
- Lý thuyết trí tuệ tính toán có những bước phát triển mạnh mẽ trong những năm qua.
- Chẩn đoán bệnh là một nhiệm vụ khó và quan trọng trong y học rất cần có sự trợ 10 giúp đắc lực của các phương pháp trí tuệ tính toán nhằm tận dụng và kết hợp tối đa tri thức của các chuyên gia trong lĩnh vực cụ thể.
- Trong đó căn bệnh “Thấp khớp” dường như lại là căn bệnh ngày càng phổ biến nhất.
- Thế nhưng để chẩn đoán và tìm ra đúng bệnh đối với người bác sĩ là vô cùng khó khăn và bệnh nhân cũng phải mất thời gian chờ đợi cùng với đầy đủ các xét nghiệm.
- Tuy nhiên, hiện nay ở Việt Nam vẫn chưa có một phần mềm nào trợ giúp chẩn đoán bệnh khớp.
- Phỏng theo tư duy suy diễn của hệ chuyên gia, sử dụng lập luận xấp xỉ, thuật toán Fuzzy Logic, trong thời gian thực hiện luận văn về Trí tuệ tính toán ứng dụng trong Y học, tôi đã lựa chọn bài toán ứng dụng cho bệnh Khớp để xây dựng bản thử nghiệm “Hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh khớp”.
- Mục đích của luận văn Nghiên cứu một số phương pháp của Trí tuệ tính toán ứng dụng trong y học, đề xuất một phương pháp để giải quyết vấn đề thực tế đặt ra ở Việt Nam.
- Phương pháp thực hiện luận văn Để thực hiện luận văn này, chúng tôi đã phải nghiên cứu các lý thuyết sau đây: Nghiên cứu lý thuyết về các phương pháp tính toán mềm trong Y học, bao gồm các lĩnh vực: Hệ chuyên gia, Logic mờ, Lập luận xấp xỉ… 11 4.
- Nội dung của luận văn Đề tài tập trung vào Nghiên cứu các phương pháp của Trí tuệ tính toán ứng dụng trong Y học nhằm khai thác khả năng áp dụng Trí tuệ tính toán trong việc hỗ trợ chẩn đoán bệnh khớp ở Việt Nam.
- Luận văn bao gồm các chương: Chương 1: Giới thiệu Trí tuệ tính toán.
- Chương 2: Bệnh khớp và Quy trình chẩn đoán bệnh khớp.
- Chương 3: Xây dựng thử nghiệm Hệ chuyên gia chẩn đoán bệnh khớp.
- 12 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU VỀ TRÍ TUỆ TÍNH TOÁN Lĩnh vực trí tuệ tính toán đã phát triển với mục tiêu phát triển các máy có thể suy nghĩ giống như con người.
- Kết quả là, thành tựu mới nhất của lĩnh vực này có thể bắt chước hoặc vượt xa khả năng nhận thức của con người bao gồm lập luận, hiểu, học… Trí tuệ tính toán (Computational Intelligence - CI) bao gồm logic mờ, mạng nơron, các thuật giải di truyền, lập luận xác suất.
- Chương này giới thiệu các khía cạnh cơ bản của các thành phần chính của trí tuệ tính toán hiện đại.
- Chúng thể hiện cách nhìn toàn diện về các công cụ của trí tuệ tính toán (chẳng hạn, logic mờ, mạng nơron, giải thuật di truyền, mạng tin cậy, lý thuyết hỗn độn, lý thuyết học tính toán, và cuộc sống nhân tạo).
- Hành vi cộng tác của các công cụ trên vượt xa nhiều lần hiệu suất cá nhân của chúng.
- Trí tuệ tính toán là gì? Trí tuệ máy đề cập đến năm 1936, khi Turing đề xuất ý tưởng về máy toán học phổ quát, một khái niệm lý thuyết trong lý thuyết toán học về khả năng tính toán [1,2].
- Turing nghiên cứu xác định các tham số với khả năng tạo ra máy trí tuệ tính toán và gợi ý các câu trả lời cho những lập luận, đề xuất các kiểm tra Turing như một bài kiểm tra thực nghiệm về trí thông minh [4].
- Trong thập niên 1960s, máy tính không thể vượt qua các kiểm tra Turing do tốc độ xử lý chậm của các máy tính.
- Trong vài thập kỷ gần đây đã thấy rằng thập niên mới của trí tuệ nhân tạo tập trung vào các nguyên tắc, các khía cạnh thuộc về lý thuyết, và phương pháp luận thiết kế của các thuật toán thu được từ tự nhiên.
- Các ví dụ là mạng nơron nhân tạo lấy cảm hứng từ hệ thần kinh động vật có vú, tính toán tiến hóa được lấy cảm hứng từ lựa chọn tự nhiên trong sinh học, mô phỏng luyện kim lấy cảm hứng từ các nguyên tắc nhiệt động lực học và trí tuệ bầy đàn lấy cảm hứng từ hành vi tập thể của côn trùng hoặc vi sinh vật, và như vậy, việc tương tác cục bộ với môi trường gây ra mô hình chức năng thống nhất toàn cục để xuất hiện.
- Trí tuệ tính toán (CI) là một mô hình được thiết lập tốt [5-8], áp dụng lý thuyết mới có liên quan đến hiểu biết về sinh học.
- Các hệ thống thực nghiệm hiện nay có nhiều đặc điểm của các máy tính sinh học (bộ não) và đang bắt đầu được xây dựng với nhiều hiệu năng cho các nhiệm vụ khó hoặc không thể thực hiện với các máy tính truyền thống.
- Bezdek [5] đã định nghĩa hệ CI theo cách sau: “Một hệ thống trí tuệ tính toán khi: chỉ xử lý dữ liệu số (mức thấp), có các thành phần nhận dạng mẫu, không sử dụng tri thức theo kiểu trí tuệ nhân tạo.
- và hơn nữa khi CI bắt đầu thể hiện: i) Khả năng tính toán thích nghi ii) Khả năng chịu lỗi tính toán iii) Tốc độ tiếp cận giống con người và iv) Tỷ lệ lỗi gần bằng với thể hiện của con người.” Định nghĩa trên suy luận rằng một hệ thống trí tuệ tính toán nên được đặc trưng bởi khả năng thích nghi tính toán, chịu lỗi, tốc độ tính toán cao, và lỗi ít bị nhiễu bởi các nguồn thông tin.
- Nó cũng thể hiện rằng tốc độ tính toán cao và tỷ lệ lỗi ít hơn so với con người.
- Điều đó đúng với tốc độ tính toán cao đôi khi có thể mang lại sự thiếu chính xác trong các kết quả.
- Mạng nơron nhân tạo có tốc độ tính toán cao do nó cho phép kích hoạt đồng thời số lượng lớn các nơron.
- Thực hiện song song của GA và mạng tin cậy với cùng lý do là có tốc độ tính toán tốt, và hành vi lọc thông tin vốn có duy trì độ chính xác của các kết quả đầu ra.
- Langton [10] định nghĩa đời sống nhân tạo như sau.
- là một mô hình gộp cố gắng nhận ra hành vi sống động như thật bằng cách bắt chước các quá trình xảy ra trong sự phát triển hoặc các cơ chế của cuộc sống.” Hình 1 tổng hợp lại chính xác những hiểu biết về cụm từ “Trí tuệ tính toán”, hình vẽ đã phác họa các chủ đề với một số ý tưởng chung về ngành mới này.
- Các định nghĩa trước đây về trí tuệ tính toán tập trung vào logic mờ, mạng nơron, thuật giải di truyền, và lập luận xác suất cùng với nghiên cứu về sự cộng tác của chúng.
- Hiện nay, trí tuệ tính toán bị ảnh hưởng lớn bởi các mô hình lấy cảm hứng sinh học của trí tuệ máy.
- Nó xử lý các mô hình mờ như tính toán granular (tính toán chia nhỏ), tính toán nơron, và tính toán tiến hóa.
- Mạng tin cậy (BN- Belief Network) và lập luận xác suất (PR - Probabilistic reasoning) là giao điểm của trí tuệ nhân tạo truyền thống và trí tuệ tính toán.
- Các thành phần của Trí tuệ tính toán Cuộc sống nhân tạo, Tập thô, Lý thuyết hỗn độn, Trí tuệ bầy đàn.
- PR BN Tính toán mờ và tính toán chia nhỏ Tính toán tiến hóa Tính toán nơron Trí tuệ tính toán truyền thống

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt