证据不确定性推理和奶牛疾病治疗专家系统的研究

专家系统是拥有某领域内针对某问题的大量专家知识，并能模拟人类专家解决领域问题的智能程序系统。目前，专家系统已经广泛地应用于许多领域，以专家的水平来解决这些领域内的实际问题，并带来了巨大的经济效益和社会效益。 目前，我国的畜牧业尤其是奶牛业发展迅速，对具有丰富诊疗知识和经验的奶牛疾病临床诊疗人员的需求日益增加，而我国现有的从事动物疾病临床诊疗人员的数量和水平都很难满足这种日益增长的需求，而且这种矛盾表现得越来越突出，已经影响到奶牛业的发展。单纯靠培养专业的动物疾病临床诊疗人员很难在短时间内解决这一矛盾，因此，开发具有专家水平的奶牛疾病诊疗专家系统应该是解决这一矛盾的有效途径。 但是，从目前的奶牛疾病临床诊疗专家系统的发展而言，特别是在奶牛疾病治疗方面，在理论研究和实际应用上都存在着很多问题，集中表现为对奶牛疾病治疗专家系统开发的理论和方法和对奶牛疾病诊断和治疗过程中广泛存在的症状不确定性缺乏系统的研究。因此，本研究的目的是通过对奶牛疾病治疗专家系统开发的基本理论和方法的研究，开发出适合于临床应用的奶牛疾病治疗专家系统，同时也为其他类似专家系统的开发奠定理论和方法基础。 开发专家系统的第一个阶段就是知识获取，而知识获取也正是专家系统开发的难点。根据我国奶牛养殖业的现状，本研究建立了奶牛疾病治疗专家系统知识获取的基本模式。首先将专业教材、病历和研究论文、报告中有关奶牛疾病治疗的知识经过初步整理后形成初始知识列表，然后将初始知识列表提呈给领域专家，由专家根据临床经验以数值的方式表示列表中的疾病、症状和治疗原则三者之间的关系，由专家确定需要对病治疗的诊断结论确定性的阈值和对症治疗的症状确定性的阈值。最后通过交谈法和观察法对知识进行优化，形成知识列表。结果表明，这种采用列表进行知识描述的方法可以节省知识获取的时间，减轻知识工程师和领域专家的工作量，同时还可以尽可能多地获取专家的经验知识。 根据奶牛疾病治疗知识数量多，关系复杂的特点，我们采用产生式规则对获取的知识进行表示，并结合数据库技术，以数据库的方式对知识进行组织和存储。这种知识表示和存储方式保留了产生式规则的模块化、易于理解的特点，同时，数据库强大的数据搜索和管理能力又有效的弥补了产生式规则推理效率低的不足。通过上述方法，我们建立了117种奶牛常见和多发疾病的对病治疗库、对症治疗库、治疗处方库和治疗药物库等知识库。 在奶牛疾病诊断和治疗过程中，症状和结论的不确定性是普遍存在的，而且这种不确定性对最终形成的诊断和治疗结论有直接的影响。本研究针对奶牛疾病治疗知识的这种不确定性，建立了证据加权不确定性推理模型和带有阈值的不确定性推理模型。在这两个模 型中，分别针对奶牛疾病诊断和治疗中广泛存在的证据不确定性，建立了这种证据不确定性的表示形式，以及在组合条件下的证据不确定性的合成算法，最后建立了证据不确定性的传递算法。该模型可以很好地表示动物疾病诊疗专家对疾病和症状不确定性的分析和处理过程，减小了主观因素对临床诊断和治疗结论的影响。 最后，通过以上建立的知识获取和知识表示方法，结合证据加权不确定性推理模型和带有阈值的证据不确定性推理模型，开发了奶牛疾病治疗专家系统，并改进了现有的奶牛疾病诊断专家系统的推理过程。结果表明，该系统充分模拟了专家进行奶牛疾病诊断和治疗的临床过程，符合奶牛疾病临床诊疗的特点，具有较高的实用性。