基于癥狀分析的動物輔助診療專家系統(tǒng)的設計與實現-創(chuàng)新互聯(lián)
一、背景
摘要：針對傳統(tǒng)診斷專家系統(tǒng)存在的問題，結合國內外研究現狀，利用自身優(yōu)勢，分析形成動物疫病癥狀及病理變化的數據模型，建立動物疫病知識庫，實現相關數據的有效管理，并初步實現基于癥狀及病理變化的多因子輔助診斷分析結果，為動物疫病臨床診斷提供依據和參考。采用正─反向結合的混合推理策略以及深度優(yōu)選搜索算法，使用先進的.Net技術，實現基于Web的動物病疫輔助診療專家系統(tǒng)，為常見的畜禽養(yǎng)殖人員和人類專家提供方便。 背景：近年來，動物食品安全問題日趨嚴重，為方便養(yǎng)殖戶進行病疫診斷和治療，畜禽病疫專家診斷系統(tǒng)的研究開始受到重視。使用專家系統(tǒng)，可以模擬人類專家診斷病疫的思維過程，甚至提供人類專家無法完成的的功能。目前，大部分專家系統(tǒng)存在一定不足，如大部分采用單機版，不適應當今的網絡時代；系統(tǒng)知識庫不全、推理簡單、考慮不全面、無法提供診治結合等等。 關于專家系統(tǒng)：專家系統(tǒng)是一個基于知識的系統(tǒng)，它利用人類專家提供的專門知識，模擬人類專家的思維過程，解決對人類專家都相當困難的問題。本文設計的“基于癥狀分析的動物輔助診療專家系統(tǒng)Web版”具有以下特點和優(yōu)勢： (1)啟發(fā)性。不僅能使用邏輯知識，也能能使用啟發(fā)性知識，它運用規(guī)范的專門知識和直覺的評判知識進行判斷、推理和聯(lián)想，實現問題求解。 (2)透明性。它使用戶在對專家系統(tǒng)結構不了解的情況下，可以進行相互交往，并了解知識的內容和推理思路，系統(tǒng)還能回答用戶的一些有關系統(tǒng)自身行為的問題。 (3)靈活性。專家系統(tǒng)的知識與推理機結構的分離，使系統(tǒng)不斷接納新的知識，從而確保系統(tǒng)內知識不斷增長以滿足商業(yè)和研究的需要。 (4)能夠高效率、準確、周到、迅速和不知疲倦地進行工作。 (5)解決實際問題時不受周圍環(huán)境的影響，也不可能遺漏忘記。 (6)可以使專家的專長不受時間和空間的限制，以便推廣珍貴和稀缺的專家知識與經驗。 (7)基于Web技術，采用B/S架構，網絡化、分布式、開放性。 (8)只需要接入Internet，一款瀏覽器，無需用戶自己安裝、配置、維護,全面降低使用負擔、大擴散知識共享范圍。 (9)建立用戶診療病歷庫、免疫系統(tǒng)。 建立動物課堂、提供知識查詢模塊，提供“診斷、治療、預防、增優(yōu)”的“四點一線”的系統(tǒng)性套件。 |
二、系統(tǒng)設計
完整的專家系統(tǒng)一般包含診斷入口、推理機、規(guī)則庫、免疫系統(tǒng)、知識庫、知識獲取模塊以及解釋執(zhí)行機制等部分組成。為了提供更高效、更智能、更周到的專家系統(tǒng)，真正實現智能化，在提供最基本的診斷功能外，還增加了基于病疫和癥狀的查詢模塊、基于病疫的治療方案模塊、基于用戶個性化定制的動物檔案模塊。除此之外，本系統(tǒng)將模擬人類思維模式，具有不斷自我總結、修改、完善的智能化功能。這意味著，隨著系統(tǒng)的不斷完善，基于CF非精度性的確定性理論模型的精度將與100%更接近。如圖2-1所示： 1、診斷入口 診斷入口即推理機執(zhí)行推理過程所需要的基本參數的錄入模塊，這將是使得推理可以進行的前提步驟。不同的推理模式需要對應不同的診斷入口，即提供不同的診斷數據。本系統(tǒng)依據專家對動物病疫診斷的方法進行概括總結并劃分為三種診斷入口(三種推理模式)，分別是：基于主要癥狀診斷法、基于懷疑病診斷法、基于多癥狀組合診斷法。 2、推理機 推理機是專家系統(tǒng)最為重要的核心組件，用于控制、協(xié)調診斷流程的運作。它根據診斷入口、診斷數據、自身的推理策略、規(guī)則庫、知識庫權重從知識庫選取相關知識進行步驟化推理，直到得出最佳結論并把診斷結果保存在數據結構中。推理機模擬專家的推理過程，推理機的智能水平和效率基本決定專家系統(tǒng)的水平。本系統(tǒng)采用正向推理、反向推理以及正反混合推理法。 3、規(guī)則庫 規(guī)則庫是推理機診斷結果準確率的影響因子，它彌補了推理機自身策略以及知識庫模式化的不足(知識庫中保存的癥狀可信度稱為“一般可信度”或者“事實可信度”)。規(guī)則庫主要用以表示因果關系，用相對于結果的影響百分值來計算。規(guī)則庫以“ IFP THEN Q”的基本表達式表示，將規(guī)則作為知識的單位。同一癥狀、同一病疫、同一動物種類對于不同年齡、性別、品種、發(fā)病階段，診斷結果都是不同的，因此完善的、強大的規(guī)則庫是專家系統(tǒng)的智能化的重要體現之一。規(guī)則庫規(guī)則往往是專家的個人經驗總結。 4、知識庫 知識庫是專家系統(tǒng)的核心成分之一，它主要系統(tǒng)化的以計算機數據的方式存儲人類搜集的相關知識，以供系統(tǒng)使用。知識庫存儲的知識和傳統(tǒng)知識有所不同，它包含相關領域的公開性知識，包裹記錄在網絡、書籍的知識；也包括專家在實踐過程中的總結的個人經驗性知識。無論何種知識，只有經過對傳統(tǒng)數據進行以符合診斷機制的處理(包括檢索、分類、整合等)后的知識才有價值存儲到知識庫。知識庫存儲知識的質量很大程度上決定推理機的診斷效率以及數據處理的難易程度。 5、知識獲取模塊 擁有知識是專家系統(tǒng)區(qū)別于其他計算機系統(tǒng)的重要標志，知識的容量和質量又是決定專家系統(tǒng)的性能和水平的重要因素。知識獲取模塊協(xié)助專家完成把傳統(tǒng)數據處理后的知識轉移到系統(tǒng)知識庫。使用知識獲取模塊的一般為動物病疫診斷領域的專家和工程師。本系統(tǒng)以我院長期積累的動物診斷經驗知識作為專家系統(tǒng)知識的主要來源，并參考其他知識作為補充。專家收集、分析、整理傳統(tǒng)知識然后安裝規(guī)則錄入系統(tǒng)，模塊組織成計算機語言后并寫入知識庫，這包括對知識庫和規(guī)則庫的錄入、修改、刪除，保障了知識體系的完整性和一致性。 6、解釋模塊 擁有解釋功能的專家系統(tǒng)也是區(qū)別于其他計算機系統(tǒng)的重要標志，它負責對診斷過程以及診斷結果做出解釋。解釋模塊是推理機推理過程的可視化體現，它記錄、顯示用戶的診斷數據，展示推理機的診斷結果、引導用戶進一步提供診斷數據以及解釋推理機做出此步診斷的原因。解釋模塊直接影響用戶對于專家系統(tǒng)的感受和評價，同時良好的解釋機制也是用戶快速應用專家系統(tǒng)的最好助手。 7、免疫系統(tǒng) 免疫系統(tǒng)的設計是專家系統(tǒng)智能化的體現之一。免疫系統(tǒng)具體表現在規(guī)則庫中，也是動物檔案庫的組成部分。每當推理機做出最后診斷后便應用免疫系統(tǒng)的相關規(guī)則，如果已有此種病的免疫或者免疫已經失效或者免疫效果已經降低，則對診斷結果進行進一步處理。因為我們不得不考慮到免疫疫苗對于診斷結果的影響，否則診斷結果往往是沒有意義的。除此之外，免疫系統(tǒng)為動物提供免疫提醒，是系統(tǒng)設計人性化的又一體現。 創(chuàng)新互聯(lián)www.cdcxhl.cn，專業(yè)提供香港、美國云服務器，動態(tài)BGP最優(yōu)骨干路由自動選擇，持續(xù)穩(wěn)定高效的網絡助力業(yè)務部署。公司持有工信部辦法的idc、isp許可證， 機房獨有T級流量清洗系統(tǒng)配攻擊溯源，準確進行流量調度，確保服務器高可用性。佳節(jié)活動現已開啟，新人活動云服務器買多久送多久。
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