基于CBR-RBR集成方法的马病远程诊断专家系统的研究

摘要

伴随着国家经济持续发展，我国马产业的发展速度也随之加快，但是在发展的同时也面临着新的机遇与挑战。近年来，我国在马匹专门化品种繁殖培育、马群保种和壮大的研究、示范的工作，对马产业的发展起到了一定效果。但是在马生产养殖方面取得进步的同时，疾病的发生仍然制约着马产业的持续发展。目前，马匹养殖环节存在着很多问题，如生产养殖多分布于基层，疾病诊断基础设施条件相对落后，领域专家稀缺，具有丰富临床诊疗经验的基层马兽医在数量和质量上都无法满足产业发展的需求。鉴于马病频发，马病诊断困难，诊断准确率低等问题，本研究旨在构建具备领域专家级疾病诊断水平的马病远程诊断与管理信息系统，一定程度上降低马病临床诊疗的误诊率和漏诊率，提高基层马兽医的服务质量。
　　马病远程诊断与管理信息系统按照N层体系架构和面向对象技术进行设计，基于.NET框架技术，采用Asp.net和SQL Server2008数据库等工具构建。研究通过走访新疆维吾尔自治区7个示范区调查基层马兽医的使用需求，分析与总结马病知识特点及规律，在领域专家的密切协作下，通过人工获取知识的方式，将马病专家经验知识和领域专业知识总结分析与归纳整理，采用基于对象-属性-值三元组法改进的产生式规则知识表示法和框架知识表示法对规则知识和案例知识进行表示，在关联数据库的基础上建造知识库和数据库，分别构建规则知识库、案例知识库、治疗数据库、病例数据库、预防数据库、多媒体数据库及工作数据库等辅助数据库。在分析马兽医领域专家诊断疾病的思维方式和诊断方法的基础上，对传统的规则推理进行了一定的改进，采用基于模糊规则提升理论的规则推理为主，案例推理为辅的集成推理模式，充分结合两种推理机制的优点，进而提高疾病诊断的准确率。本系统最终实现功能如下:
　　(1)本项研究成功的研制出“马病远程诊断专家系统”和“马病远程管理信息系统”，该系统能够对118种马病进行诊断，并实现相关信息的管理功能。
　　(2)马病远程诊断专家系统，针对传统规则推理中规则置信系数固定不变的不足，应用置信系数多值逻辑对知识的不确定性进行评估，采用模糊规则提升理论对规则推理进行一定的改进，实现规则置信系数的动态调整与优化。采用基于模糊规则提升理论的规则推理为主，案例推理为辅的CBR-RBR集成推理策略，将CBR作为改进后的RBR推理的补充和结果验证的保障，较好的模拟领域专家诊断疾病时的推理思维方式。
　　(3)马病远程诊断专家系统实现了马病的智能化诊断功能，为用户提供19个疾病症状信息组，500多个图片及视频多媒体资料，118种马病的辅助诊断。系统依据用户提供的临床症状信息，通过推理诊断过程给出疾病诊断结果供用户参考。用户在操作过程中可以随时查看典型症状图片、视频等多媒体资料，为临床诊疗工作提供决策支持。
　　(4)马病远程管理信息系统能够记录病马的具体发病情况，并对疾病发病率统计分析，为基层马兽医的疾病诊断和防治决策提供详细的参照。实现免疫、驱虫和消毒等疾病预防方面的管理功能，根据相应的工作程序，实现提醒功能，避免了由于马匹机体免疫等功能的缺失而造成疾病的发生。
　　(5)马病远程管理信息系统还为用户提供典型病案资料和疾病预防方案的知识学习功能，系统不但以文字信息的方式将知识进行展示，而且还提供了典型疾病的症状图片和视频多媒体资料等丰富的学习资源。除此之外开发远程教学平台，实现用户与专家的网络平台信息交流。
　　(6)马病远程诊断与管理信息系统通过了示范区的应用示范，并进行分组验证评价，评价结果显示系统在诊断疾病的准确性、界面友好度、问题描述的清晰程度、知识库的覆盖面及完整性方面的性能良好，具有较强的实用性和可操作性，能够较好的为基层马兽医提供疾病辅助诊疗及管理服务。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 我国马产业发展现状及存在的问题

1．2 专家系统概述

1．2．1 什么是专家系统

1．2．2 专家系统的结构

1．2．3 专家系统的类型及特点

1．2．4 专家系统的知识获取

1．2．5 专家系统知识库

1．3 知识推理技术的概述

1．3．1 基于规则推理(RBR)

1．3．2 基于案例推理(CBR)

1．3．3 基于模型推理(MBR)

1．4 专家系统在医学及兽医学中研究现状

1．4．1 医学专家系统研究现状

1．4．2 专家系统在兽医领域的应用

1．4．3 动物疾病诊断专家系统存在的问题

1．5 研究目的与意义

2 马病临床诊断内容的研究

2．1 马疾病诊断特点分析

2．2 马疾病诊断任务分析

2．3 马疾病临床诊断过程描述

3 CBR和RBR集成的马病诊断推理方法研究

3．1 CBR-RBR集成推理策略

3．2 基于规则的推理方法

3．2．1 正向推理

3．2．2 反向推理

3．2．3 正反向混合推理

3．3 基于模糊规则提升理论的推理方法研究

3．3．1 马病诊断知识及模糊规则表示

3．3．2 基于模糊规则提升理论的推理机制

3．3．3 疾病诊断实证分析

3．4 基于案例的推理方法

3．4．1 案例推理概述

3．4．2 马病案例知识表示

3．4．3 马病案例症状属性及属性权值确定

3．4．4 马病案例检索

3．4．5 案例重用和修改

3．4．6 案例保存

3．5 CBR-RBR集成推理策略的评价

4 马病远程诊断与管理信息系统的设计

4．1 系统开发过程

4．2 系统总体设计

4．2．1 系统设计原则

4．2．2 系统功能设计

4．2．3 系统结构设计

4．2．4 系统体系结构

4．3 系统知识库设计

4．3．1 知识获取

4．3．2 知识库及数据库的建立

5 马病远程诊断与管理信息系统的实现

5．1 系统开发环境

5．1．1 软件环境

5．1．2 硬件环境

5．2 系统登录和主界面

5．2．1 登录界面

5．2．2 主界面

5．3 马病诊断专家系统的实现

5．3．1 基于症状的诊断

5．3．2 基于疾病的诊断

5．4 马病管理信息系统的实现

5．4．1 病历管理

5．4．2 病例统计

5．4．3 病案资料库

5．4．4 免疫管理

5．4．5 预防方案管理

5．4．6 远程教学

5．5 系统评价

6 讨论

6．1 本系统的特点

6．2 领域专家求解问题的思维分析

6．3 CBR-RBR集成推理策略分析

6．4 系统构建分析

6．4．1 .NET面向对象可重用组件的开发

6．4．2 系统安全

6．5 系统开发的必要性

6．6 系统下一步改进方向

6．6．1 知识库的改进

6．6．2 物联网技术的交叉集成

7 结论

致谢

参考文献

附录

攻读博士学位期间发表的学术论文