Експертні системи

Експертні системи — діагностичні програми високого рів­ня, які належать до інтелектуальних інформаційних систем, що базуються на знаннях. Розділ інформатики, що вивчає ін­телектуальні системи, називається штучним інтелектом. До складу експертної системи окрім бази даних входить база знань і розвинена система програм її обробки. Що розуміють під ба­зою знань? База знань (від англ. knowledgebase) — це особливо­го роду база даних, розроблена для управління знаннями (мета-даними), тобто збиранням, зберіганням, пошуком і видачею знань. Найважливіший параметр бази знань — якість знань, що містяться в ній. Кращі бази знань включають останні нау­кові знання, досконалі системи пошуку інформації, мають ре­тельно продумані структуру і формат знань. Під медичними знаннями розуміють інформацію, потенційно необхідну ліка­реві. Зокрема це може бути інформація про стан здоров'я пацієнта, певну предметну медичну галузь, ситуацію, проблеми, правила їхнього вирішення, а також про конкретні умови, що визначають вибір цих правил. Медичні знання відрізняються від медичних даних більшою складністю, абс­трактністю, повнотою й багатобічністю опису деякої предмет­ної галузі медицини. Нагадаємо, що медицина з погляду ін­форматики — це неконкретна наука, тому ство­рення баз знань у медицині — процес досить трудомісткий. У реальному житті кількість ситуацій і "діагностичних правил" іноді виходить за межі вкладених у систему знань.

Експертні системи, як правило, здатні робити дедуктивний висновок (від загального до частини) на підставі неповних, роз­митих і суперечливих знань, отриманих від професіоналів-експертів. Якщо програми, які працюють із базами даних, мо­жуть дати відповідь на поставлене запитання тільки за умови наявності такого у базі, то експертна система реагує на запи­тання, здійснюючи логічний висновок в умовах невизначенос­ті або неповноти знань. Іншими словами, вона дає змогу бути точною відносно неточностей. Окрім цього, обов'язковою умо­вою функціонування експертної системи є її здатність поясню­вати причини того або іншого висновку: вона аналізує ситуа­цію і дає рекомендації з вирішення проблеми.

Будь-яка експертна система містить обов'язкові програмні блоки, зображені на схемі 8. Серед функцій кожного блоку виділяють:

+ відтворення знань про предметну галузь, способи аналі­зу фактів, що надходять, сукупність фактів, правил, законів, закономірностей (база знань);

+ розпізнання знань, проведення обміркувань, здійснен­ня логічних висновків, виявлення взаємозв'язку, прийняття рішень, реалізацію пошукових операцій, розпізнавання ситуа­ції, що склалася, її аналіз (для цього розроблено математичні методики, серед яких — нечітка логіка, коефіцієнти впевне­ності, баєсовська логіка, міри довіри тощо; блок логічних вис­новків);

+ пояснення, як система прийшла до того або іншого вис­новку, обґрунтування рішення (блок пояснень);

+ поповнення бази знань, модифікацію й ліквідацію за­старілих експертних знань із бази знань (блок здобування знань);

+ формування діагнозу, прогнозу, рекомендації лікуван­ня; кожному рівню діагнозу відповідає свій рецепт (блок виве­дення — інтерфейс експерта).

Медичні експертні системи використовують для діагносту­вання, моніторингу, прогнозування, підтримки прийняття рі­шень, тобто тих самих завдань, які становлять природу меди­цини. Якість діагностики оцінюють на рівні кваліфікованого лікаря, а це дуже високий показник. Експертні системи високовартісні. Поки вони забезпечують вирішення ізольованих завдань медичної діагностики. Використовуються в медичних приладо-комп'ютерних системах. Найважливіші галузі засто­сування експертної системи — невідкладні та загрозливі ста­ни, що характеризуються дефіцитом часу, обмеженими мож­ливостями обстеження та консультацій і нерідко бідною клініч­ною симптоматикою. Серед інформаційних технологій МІС медичні експертні системи — найперспективніший напрямок. Безсумнівно, майбутнє за медичними експертними система­ми.