中医证候动物模型症状评价专家系统研究

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摘 要:比较中医临床专家系统和中医证候动物模型评价专家系统的不同之处。提出中医证候动物模型症状评价专家系统应实现的功能及关键技术环节,并对中医证候动物模型评价专家系统发展做了展望与讨论。

关键词:动物模型;专家系统

中图分类号:R2-03 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2010)01-0083-02

Study on the Expert System of Animal Model with Traditional

Chinese Medicine Symptoms Evaluation

CHEN Lei,LI Haiquan

(Liaoning University of Traditional Chinese Medicine,Shenyang 110847,Liaoning,China)

Abstract:Through the study found that the expert system of animal model with traditional Chinese medicine symptoms evaluation is different from TCM clinical expert system.And mentioned multiple funcitons and the key techniques of the animal mode with traditional Chinese medicine symptoms evaluation expert system,then prospected and discussed its development.

Key words:Animal model;Expert System

专家系统便是具有如同人类专家一般,能对特定领域的问题做判断,解释及认知的一组电脑程序。但由于此特定领域可大可小,且对“认知”的定义亦有不同解释,故可有小如某些所谓“汽车辨识专家系统”,只能依照汽车外型等几项特征辨识十种车。亦有大如某些实验阶段的超大型医学专家系统,可依据12万个不同的医学表征分辨8千个疾病。尽管专家系统的定义未明确,但基本上,当此系统所能处理的问题其复杂性及对专业知识的需求相近或高于人类专家,且其表现亦相近或超过人类专家时,便可称之为专家系统。

1 中医临床专家系统的研究情况

中医临床专家系统,是模拟中医领域专家的“整体观念、辨证论治”的思维、推理方法,并作出诊断的智能计算机程序。1979年研制成功的“中医关幼波诊疗肝病的计算机程序”。它模拟了中医关幼波教授治疗肝病的临床经验,是一个实用的和具有辨证、治则、立法、方药、医嘱和计价等多种功能的专家系统。该系统使用了模糊数学、模糊综合分析、加权求和阈值运算及浮动阈值等数学模型和模糊推理技术。而后利用模糊数学和人工智能网络理论我国相继研制出“刘渡舟教授诊疗心病的专家系统”、“董建华教授诊疗胃痛、胁痛的专家系统”等中医专家诊疗系统[1]。

2 中医证候动物模型症状评价专家系统与中医临床诊疗专家系统的差别

中医证候动物模型症状评价专家系统与中医临床诊疗专家系统都是应用中医基本理论进行中医诊断的过程,因此二者在原理、知识表达、数学模型应用、程序设计等方面有很强的一致性。但二者又有以下两点明显的区别。

2.1 应用对象不同

中医证候动物模型症状评价专家系统是用于对中医证候动物模型进行诊断,而中医临床诊疗专家系统是对临床患者进行诊断。诊断对象不同决定了二者在知识获取途径及知识库建设方面有所差别。

在知识获取方面,中医临床诊疗专家系统应该总结、归纳中医专家的临床经验、学术观点及与该专家领域知识相关联的中医理论知识,而中医证候动物模型症状评价专家系统则应该总结、归纳中医动物实验专家的动物实验的实践知识及相关的中医理论知识。

在知识库建设方面,中医证候动物模型症状评价专家系统面向的对象是中医证候动物模型。根据动物实验的实验条件标准化等特点,动物模型的饲养条件(居住条件、饮食、饮水、劳倦程度等)具有一致性,这就大大简化了诊断因素知识库的内容和复杂程度。因此中医证候动物模型症状评价专家系统比中医临床诊疗专家系统在知识库建设方面更简单易行。

2.2 应用价值不同

由于中医临床诊疗专家系统面向的对象是临床患者,尽管中医关幼波诊疗肝病的计算机程序处方符合率已经达到97.7%,但临床诊疗是关系患者生命安全的大事,目前还没有将中医临床诊疗专家系统广泛地应用于临床,更多的是处于实验阶段。从目前来看一般实际临床中往往应用中医临床诊疗专家系统进行会诊或起经验积累、学习、辅助治疗的作用。基于人工智能的专家诊疗系统并不十分完善,离真正的临床应用还有一段距离,随着人工智能、神经网络的进一步发展,中医临床诊疗专家系统还需进一步的完善和发展。

相比之下,中医证候动物模型症状评价专家系统则实用价值更大,因为此系统主要是应用中动物实验中,且与原有中医证候动物模型症状评价方法相法有很大进步,一旦通过鉴定即可广泛推广使用。

3 中医证候动物模型症状评价专家系统应实现的功能

中医证候动物模型症状评价专家系统首先应具有的基本功能是数据处理,应用模糊数学公式进行模式识别即推理机的功能,即本实验所研制的中医证候动物模型症状评价程序的功能。其次中医证候动物模型症状评价专家系统应有人工智能,即知识学习、自适应、自组织等高水平专家系统的功能。其技术路线可通过图1表示。

具体应实现以下几方面功能。

3.1 建设有中医证候动物实验专家水平的知识库

首先应建立中医证候动物模型的诊断标准,最好是国家级的标准,而这个标准正是中医证候动物模型专家知识与经验的积累。知识表达具有清晰性,表示模式简单有效,便于对中医证候动物模型进行评价推理和对知识库的搜索。

3.2 应具有知识获取能力

知识获取能力包括对中医证候动物模型症状较好的采集(通过数据和观察两种方法),知识录入的良好的人机界面以及高性能的知识编辑器。

3.3 应具有知识推理能力

中医证候动物模型评价专家系统的求解策略和推理思维应与动物实验中具体推理思维过程尽可能一致。其推理策略主要是寻找最佳的模糊识别方式,建立最佳的数学模型进行动物模型评价。

3.4 应具有咨询 解释能力

要求中医证候动物模型评价专家系统运用知识表示模式所表示的知识的过程易于被人们接受,即知识操作的过程能被计算机跟踪和表达,并可以在屏幕上显示出来。

3.5 应具有一定的人工智能功能

这也是专家系统研制过程中最有难度和最有价值的功能。只有实现了自学习、自适应、自组织的人工智能功能,专家系统才能最大程度的模型专家进行科学评价,同时根据动物实验的实际情况智能地对数学模型、参数进行修改,使其日趋完善。

4 中医证候动物模型症状评价专家系统的关键技术环节

4.1 四诊症状收集与数据转化

中医通过望、闻、问、切四诊收集症状进行诊断,中医证候动物模型的诊断也不例外,在望诊上观察方法与临床一致,只是在具体表现和语言描述上需结合动物的特点。中医闻诊包括嗅觉和听觉。在证候动物模型的诊断中由于动物实验条件标准化的特点闻诊一般可不用。随着研究的深入和生物学、计算机技术的发展也可考虑应用生物膜换能器进行此方面的研究。在问诊方面临床中如饮食、二便等问诊内容在动物实验中可通过观察、测量等方法直接收集到,且信息的准确度高于临床。实验动物舌诊可通过观察进行[2],也可通过扫描电镜观察[3],还可以应用高精度彩色全息照相技术进行研究。脉诊可通过测脉搏,如脾阴虚的数脉,也可通过压力传感器采集的脉象图等方法。四诊症状收集工作需要不断探索并依赖于其它相关学科技术的进一步发展。可以把四诊和运用现代技术手段收集到的信息分为两类,一类是通过观察得到的症状,通过语言来描述其程度的不同。一类则通过仪器测得,通过数据来描述。

4.2 隶属函数选择与权重值 截集λ值的设定

中医证候动物模型症状评价中有一类评价指标如体重变化值、肛温变化值是以数值的形式表示,就要求建立合理的隶属函数。因此隶属函数及系数应在实验过程中不段调整以达到最佳。权重值也应随着实验样本数的增大进行调整使其更为合理。λ值本身就是一个动态值因此又称浮动阀值。但在动物实验中可根据实际情况相对稳定。以上几个因素的初始值确立应主要根据实验观察结果在中医理论指导下确立。初始值确立后一方面随实验样本数的增大进行调整,比如通过训练迭代法。另外可通过专家系统自身的自学习功能进行调整。

4.3 人工智能的实现

人工神经网络[1]是模拟人脑功能建立的,采用分布式记忆存储法和大规模并行处理方式,并且具有自组织、自学习和自适应能力,适合处理连续的、模拟的、模糊的和随机的信号。而B―P神经网络是多层误差回传网络,是目前在生物控制、文字处理、语音理解与合成、图像模式识别及问题分类诊断中广泛应用的技术。是利用大量已知样本来训练网络各层之间(输入层、输出层及隐含层)的连接权,通过自学得出最佳的模式分类器。

5 讨 论

专家系统是一个综合性很强的边缘学科。在医学专家系统的研制过程中,必需有医学领域的专家、计算机程序设计专家等多学科人员参加,才能研制出高水平的专家系统。一个专家系统也是一个计算机程序,因此它同传统程序的程序设计和实现方面有许多共同的特征,也需要经过对相应的领域知识的分析、总体模块设计、编写程序、调试、维护和完善等阶段,在各个阶段也会用到与开发传统程序相同的一些技术和手段。但是,专家系统是一个智能计算机程序,它在知识获取、知识推理等方面又与传统程序有明显的不同。中医证候动物模型评价专家系统实质是将模糊数学、神经网络、计算机科学结合起来,又可称为人工智能网络、模糊控制等,这方面的工作还有待于进一步的探索。

参考文献

[1] 马斌荣.中医专家系统与中医知识库―中医领域计算机软件的开发与应用[M].北京:北京出版社,1997:8.

[2] 程志清,吴玉芙.SD大鼠心气虚证动物模型的建立与评价[J].实验动物科学与管理,2003,20(3):1-3.

[3] 陈小野,邹世沽.大鼠长期热证造模的舌扫描电镜观察[J].广西中医药,1998,21(2):42-44.