Issuu on Google+

Sistemas Expertos en Medicina

SANDRA DE LA FUENTE G. Profesora Departamento de Ciencas de la Computación Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas

Universidad de Chile

sdelafue@ing.uchile.cl

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


AGENDA 1. INTRODUCCIÓN

1.1. Objetivo general 1.2. Otros objetivos

2. DESARROLLO

2.1. CONOCIMIENTOS GENERALES DE SISTEMAS EXPERTOS 2.1.1. Conceptos generales 2.1.2. Beneficios, ventajas y restricciones 2.1.3. Historia y tendencias actuales 2.1.4. Ingeniería del Conocimiento

2.2. SISTEMAS EXPERTOS EN MEDICINA

2.2.1. Conocimiento e información en Medicina 2.2.2. Un ejemplo

3. CONCLUSIONES

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


1. INTRODUCCIÓN 1.1. OBJETIVO GENERAL

Adquirir conocimientos generales de Sistemas Expertos y sus aplicaciones a la Medicina, y comprender la interacción que debe producirse entre el profesional de la informática y el de la salud para obtener un buen resultado.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


1. INTRODUCCIÓN 1.2. OTROS OBJETIVOS 

Conocer las características generales de un Sistema Experto

Describir algunas técnicas de Ingeniería del Conocimiento

Determinar las propiedades que debe tener un sistema de este tipo para que sea útil

Revisar un ejemplo de un Sistema Experto.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


2.1. CONOCIMIENTOS GENERALES 2.1.1. Conceptos generales 2.1.2. Beneficios, ventajas y restricciones 2.1.3. Historia y tendencias actuales 2.1.4. IngenierĂ­a del Conocimiento

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DEFINICION DE SISTEMA EXPERTO Sistema computacional que contiene una base de conocimientos sobre algún tema especializado, y un mecanismo para utilizarla.

Máquina de Inferencia USUARIO

Interfaz al Usuario Base de Conocimientos

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DEFINICION DE CONOCIMIENTO EXPERTO Se considera como conocimiento experto, además de los conocimientos formales, el conocimiento práctico que ha ganado el o los expertos participantes, en a lo menos 10 años de ejercicio de la actividad relacionada.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


SISTEMAS DE APOYO AL DIAGNÓSTICO Pueden estar orientados a: TOMA DE DECISIONES : permite a una persona no calificada tomar una decisión que va más allá de su nivel de conocimientos o experiencia (Uso más común en S.E. orientados a la industria)

APOYO A LAS DECISIONES : permite recordar, a una persona que toma decisiones con experiencia, opciones a considerar, que alguna vez conoció (Ej. apoyo al diagnóstico médico) CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CUÁNDO ES ÚTIL UN SISTEMA EXPERTO * Conocimientos no se adaptan a un modelo * Problemas no determinísticos, incompletos o inexactos * Experiencia del especialista no está en libros, o está muy diseminada * Disponibilidad de especialistas es inferior a la demanda.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


VENTAJAS DEL USO DE S. E. * PERMANENCIA : los S. E. no olvidan

* REPRODUCCIÓN : se pueden hacer muchas copias de un S. E. * EFICIENCIA : puede mejorar el rendimiento y distribuir costos entre varios usuarios.

* CONSISTENCIA : situaciones similares, se manejan de la misma manera en diferentes oportunidades.

* DOCUMENTACIÓN : un S.E. puede proveer

permanentemente documentación acerca de su proceso de decisión.

* OPORTUNIDAD : la información está disponible a tiempo para la toma de decisiones.

* AMPLITUD : el conocimiento de múltiples expertos puede ser combinado para obtener un sistemas más amplio.

* COMPLETITUD : un S.E. puede revisar todas sus transacciones, una persona sólo una muestra.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DESVENTAJAS DEL USO DE S.E. * SENTIDO COMÚN : se puede disminuir diseñando una buena interfaz que proponga alternativas.

* CREATIVIDAD : El experto humano puede

responder creativamente ante situaciones inusuales.

* APRENDIZAJE : el experto humano se adapta al

medio cambiante, el S.E. requiere que se actualice explícitamente.

* DEGRADACIÓN : el S.E. no es bueno para reconocer cuando no existe respuesta, o está fuera de su área de conocimiento.

* EXPERIENCIAS SENSORIALES : El S. E. requiere

de la entrada simbólica correspondiente a las sensaciones del experto humano.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


Historia y tendencias actuales

 

   

600 A.C. Tabletas Babilónicas : primeros registros de formalización del conocimiento médico 1960’s Análisis Estadísticos : ingreso de un conjunto de manifestaciones y selección de una enfermedad de un conjunto predefinado (supone datos exactos y presencia de una sola enfermedad) 1970’s MYCIN : Desarrollado en la U. de Stanford, contiene 20 años de trabajo en horas hombre. Ha sido base para muchos S.E. 1980´s Shell´s : generadores de Sistemas Expertos 1990’s Uso de la web y estandarización de nomenclaturas 2000’s Proyectos macros en redes mundiales

En Chile  

Uso comercial : Pocos sistemas importados Uso académico : Memorias y Tesis

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


INGENIERÍA DEL CONOCIMIENTO “Es el proceso de trabajar con un experto en expresar lo que él sabe, en una forma apropiada para ser utilizada en un S. E.” (Feigenbaum).

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CARACTERÍSTICAS DEL CONOCIMIENTO EXPERTO -

Es voluminoso.

-

Difícil de caracterizar con precisión.

-

Está en constante cambio.

-

No tiene una organización estática, sino que varía según como se lo utilice.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CONOCIMIENTO EXPERTO Debe expresarse en una forma tal que : -

Capture generalizaciones.

-

Sea entendible por el experto que lo provee.

-

Pueda modificarse fĂĄcilmente, para corregir errores y reflejar los cambios que va experimentando.

-

Pueda utilizarse en gran cantidad de casos, aunque no estĂŠ completo.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


ADQUISICIÓN DEL CONOCIMIENTO Es la transferencia y transformación de la solución de problemas expertos desde alguna fuente de conocimientos (especialmente experto humano) a un programa. Se compone de 3 fases principales: •

Fase inicial de conceptualización

Fase de desarrollo

Fase final

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


FASE INICIAL DE CONCEPTUALIZACION El experto no conoce los sistemas de bases de conocimientos y no está familiarizado con el proceso de describir explícitamente lo que él sabe y hace, y el Ingeniero del Conocimiento ignora el dominio del conocimiento del experto y busca, toscamente, por analogía, como realizar las posibles preguntas.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


FASE INICIAL DE CONCEPTUALIZACION Primero se produce un diรกlogo similar al de un analista y especialista cuando se comienza un sistema tradicional. Se nombran los conceptos relevantes y se explicitan las relaciones entre ellos.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


FASE INICIAL DE CONCEPTUALIZACION En las primeras semanas, el experto entiende de qué herramientas se disponen para expresar el conocimiento y el ingeniero del conocimiento ya está familiarizado con los conceptos importantes del tema. Entre ambos formulan una taxonomía de las posibles áreas a desarrollar y los tipos de soluciones que pueden proveerse. Generalmente se selecciona un pequeño fragmento del área inicial para ser desarrollado.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


FASE DE DESARROLLO •

Se procede a detallar las cadenas de razonamiento y a desarrollar el conjunto de las reglas principales.

Aumenta el vocabulario del dominio, expresado como contexto, parámetros y valores.

Se explica una gran cantidad de conocimiento para describir un número importante de casos típicos.

Se codifican reglas de producción individuales y el experto puede examinarlas y criticarlas.

Se realiza un prototipo que el experto prueba, al detectar fallas, se agrega más conocimiento.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


FASE FINAL La mayor parte de la estructura de la Base de Conocimientos está O.K. y las interacciones con el experto producen cambios más bien pequeños. El proceso de definición y refinamiento de reglas que se produce en esta etapa puede resumirse en los siguientes pasos : 1.

E le indica a I que regla agregar o modificar

2.

I hace los cambios a la base de conocimientos

3.

I ejecuta algunos casos antiguos para chequear consistencia

4.

Si hay problemas, se discute con E y vuelve al paso 1

5.

E ejecuta el sistema modificado en busca de problemas

6.

Si está O.K., se aprueba la regla, si no, vuelve al paso 1

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASIFICACIÓN DEL CONOCIMIENTO Debe distinguirse entre DATO y CONOCIMIENTO DATO : es una observación por ej. “soplo al corazón” se puede representar por una descripción, una medición (38°), una grabación (el ruido del soplo), etc. CONOCIMIENTO : es la interpretación de los datos o los métodos para interpretarlos (dato: soplo al corazón, conocimiento: defecto en la válvula). Un conocimiento puede ser un dato para un nivel más alto La INFORMACIÓN incluye tanto dato como conocimiento

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CONOCIMIENTO E INFORMACION EN MEDICINA Para efectos de un S.E. en el área médica, el conocimiento se puede clasificar como: ESTÁTICO : está formado por: CONOCIMIENTO DE HECHO : de validez universal, es el conocimiento del cual hay consenso. Es lo que forma la base del conocimiento. CONOCIMIENTO DE JUICIO : corresponde al que ha adquirido el experto a través de su experiencia y su visión, puede diferir con el conocimiento de otro colega. Está contenido en las reglas .

Muchos conocimientos que hoy se consideran como DE HECHO, fueron en sus inicios DE JUICIO. DINÁMICO : Los hechos que ingresa el usuario para un caso particular y las deducciones en base a ellos que hace el sistema. No forma parte de la base de conocimientos. CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


UN EJEMPLO 

Consideraciones de diseño

Descripción de la interfaz

Clases de objetos

Proceso de diagnóstico

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CONSIDERACIONES DE DISEÑO * ERGONÓMICAS  

Explicaciones comprensibles y convincentes Fácil de aprender y autodocumentado

* FUNCIONALES  

Similar al proceso de razonamiento del médico No pretender 100% de precisión.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CONSIDERACIONES DE DISEÑO

Separación en 3 áreas 

Conocimientos generales

Casos de pacientes

Fuentes de información

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DESCRIPCIÓN DE LA INTERFAZ

      

Una sola pantalla de ingreso al sistema En base a dibujos con títulos explicativos Zonas sensibles que permiten pasar de un tema a otro Capacidad para retroceder pantallas Volver a la pantalla inicial en cualquier parte Ayuda sensible al contexto Botón “Fin” disponible en todo momento.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DESCRIPCIÓN DE LA INTERFAZ

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


DESCRIPCIÓN DE LA INTERFAZ

Uso de hipertexto en la parte de conocimientos. CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

EXÁMENES INICIALES

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

EXÁMENES INICIALES

IMÁGENES

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

EXÁMENES INICIALES

IMÁGENES 

TRATAMIENTO

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

EXÁMENES INICIALES

IMÁGENES 

TRATAMIENTO

CLÍNICA POST-TRATAMIENTO

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

PACIENTES

CLÍNICA

INICIAL

EXÁMENES INICIALES

IMÁGENES 

TRATAMIENTO

CLÍNICA POST-TRATAMIENTO

EXÁMENES

POST-TRATAMIENTO.

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CLASES DE OBJETOS

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


PROCESO DE DIAGNÓSTICO CRITERIO MENOR

CRITERIO MAYOR

CRITERIO PRINCIPAL : HONGOS +

2 CRITERIOS MAYORES A LO MENOS

SI

NO

DIAGNOSTICO PROBABLE NEUROMICOSIS

TRATAMIENTO DE PRUEBA +

DIAGNOSTICO DEFINITIVO NEUROMICOSIS

-

DIAGNOSTICO PROBABLE NEUROMICOSIS

BUSCAR OTRAS ETIOLOGIAS

INOCULACION EN COBAYO +

DIAGNOSTICO DEFINITIVO NEUROMICOSIS

-

DIAGNOSTICO PROBABLE NEUROMICOSIS

CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


CONCLUSIONES * Estudio favorable al uso de estos sistemas

* El tiempo utilizado en una buena interfaz es absolutamente necesario * El sólo hecho de evitar los errores de omisión justifica el esfuerzo utilizado en desarrollar un Sistema de este tipo * Es de mucha importancia el uso de fundamentos en las respuestas * La precisión en el diagnóstico es deseable, pero poco probable

* La mayor dificultad es mantener al día un S.E. por los continuos cambios en el conocimiento de esta área CC50M2006 Prof. Sandra de la Fuente


SISTEMA EXPERTO EN MEDICINA