Agente inteligente para el diagnóstico médico

Santiago Ortega

Resumen

El presente trabajo abarca la comprensión de un agente inteligente para el desarrollo del diagnóstico médico el cual incorpora conocimiento obtenido de la experiencia de los seres humanos, es decir se toma como punto de partida un conjunto de datos para luego transfórmalos en información útil, empleando para ello algoritmos de razonamiento, aprendizaje, evolución, etc.

Objetivos del Agente

El AIDM (Agente inteligente para el diagnóstico médico) permitirá almacenar y utilizar el conocimiento de uno o varios expertos humanos en un dominio de aplicación específica. Con lo cual se busca incrementar la productividad, mejorar la eficiencia para el diagnóstico médico, es decir un agente capaz de cubrir dominios técnicos y científicos.

Componentes del Agente

Este agente constará de dos componentes fundamentales:– Base de conocimientos, es decir conocimiento que se

implementa mediante una notación específica, la cual incluye reglas, predicados, redes semánticas y objetos.

– Unidad de inferencia, encargado de combinar los hechos y preguntas particulares, mediante el uso de la base de conocimiento, este motor seleccionará los datos y pasos adecuados para la representación de información útil.

Tipo de Agente

En base a las actividades que realizará dicho agente se ha llegado a la conclusión de que se está tratando con un Agente Basado en objetivos y basado en utilidad, ya que nuestro problema se basa en la consecución de un fin pero al mismo tiempo es necesario obtener un nivel alto de satisfacción.

Ficha del Agente

• MEDIDAS DE RENDIMIENTO:– Salud del Paciente– Minimizar Costos

• ENTORNO:– Clínicas– Hospitales– Pacientes

• ACTUADORES:– Observaciones– Resultados

• SENSORES:– Entrada por teclado de síntomas– Selección de síntomas de un numero de opciones

Implementación del Algoritmo

A* (A estrella)

Algoritmo de búsqueda

El algoritmo de búsqueda que más se ajusta con las necesidades del agente de diagnóstico médico es el algoritmo A* también llamado búsqueda en estrella.En el caso del agente de diagnóstico médico se combinan los hechos y preguntas particulares, mediante el uso de la base de conocimiento, este motor seleccionará los datos y pasos adecuados para la representación de información útil.

Características del algoritmo

• Aspectos positivos: Ningún otro algoritmo óptimo garantiza expandir menos nodos que A estrella.

• Aspectos negativos: Alto consumo de memoria.

Evaluación del algoritmo de búsqueda

• Completitud: Sí.• Complejidad temporal: exponencial (debido a

la heurística utilizada).• Complejidad espacial: exponencial.

• f (n) = g(n) + h(n): Coste real del plan (camino) de mínimo coste que pasa por n.

• f* (n) = g(n) + h*(n): estimación de f.

Estrategia A*

Función heurística de A*

• Entre las hojas del árbol de búsqueda, elegir el nodo de valor f* mínimo

Interpretación fuerte de A*

• Una heurística suele facilitar la resolución de un problema, pero no garantiza que se resuelva.

• Una heurística es una “regla de tres” para un problema.

• Búsqueda: Optimalidad o incluso completitud no garantizados

Algoritmo A* (Esquematización)

• Se basa en la búsqueda general.• Almacenar el valor g de cada nodo expandido.• Mantener la estructura abierta ordenada por

valores crecientes de f*.• Insertar nuevos nodos en la estructura abierta

según sus valores de f*.

Algoritmo ImplementadoHemos usado NetBeans 6.0 para el desarrollo de la aplicación

Algoritmo ImplementadoPara utilizar la aplicación se seleccionan los síntomas y luego Resultado

Implementación de Tripletas

Lenguaje RDF-OWL

RDF

Los 3 elementos de una tripleta se representan mediante URIs.

Donde: Subject y Object son llamados nodos Predicate y Property son sinónimos Nodos sin nombre son nodos en blanco Subject puede ser una referencia URI o nodos en blanco Predicate puede ser una referencia URI Object puede ser una referencia URI, literal o un nodo en blanco.

Elementos de una tripleta

Ontología del Agente

DESCRIPCIÓN DE TRIPLETAS

• Se ha exportado la ontología a un archivo diagnostico_medico.xml para luego realizar la validación de las tripletas tanto RDF como OWL tomando como referencia la siguiente dirección: http://www.w3.org/RDF/Validator

• A continuación se mostrará un ejemplo de una tripleta validada

Descripción de la Clase: agenteDiagnosticoMedico

<rdf:RDF xmlns:rdf="http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#" xmlns:rdfs="http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#" xmlns:owl="http://www.w3.org/2002/07/owl#" xmlns:default="http://localhost/default#"><owl:Class rdf:about="http://localhost/default#agenteDiagnosticoMedico"> <rdfs:subClassOf> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="http://localhost/default#entorno" /> <owl:minCardinality rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger">1</owl:minCardinality> </owl:Restriction> </rdfs:subClassOf> <rdfs:subClassOf> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="http://localhost/default#actuador" /> <owl:minCardinality rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger">1</owl:minCardinality> </owl:Restriction> </rdfs:subClassOf> <rdfs:subClassOf> <owl:Restriction> <owl:onProperty rdf:resource="http://localhost/default#sensor" /> <owl:minCardinality rdf:datatype="http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger">1</owl:minCardinality> </owl:Restriction> </rdfs:subClassOf> </owl:Class></rdf:RDF>

Código RDF

Descripción de la Clase: agenteDiagnosticoMedico

Subject Predicate Object

http://localhost/default#agenteDiagnosticoMedico

http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type

http://www.w3.org/2002/07/owl#Class

genid:A118304 http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#type

http://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction

http://localhost/default#agenteDiagnosticoMedico

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subClassOf

genid:A118304

genid:A118304 http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty http://localhost/default#entorno

genid:A118304 http://www.w3.org/2002/07/owl#minCardinality

"1"^^http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeIntegergenid:A118305 http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#t

ypehttp://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction

http://localhost/default#agenteDiagnosticoMedico

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subClassOf

genid:A118305

genid:A118305 http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty http://localhost/default#actuador

genid:A118305 http://www.w3.org/2002/07/owl#minCardinality

"1"^^http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeIntegergenid:A118306 http://www.w3.org/1999/02/22-rdf-syntax-ns#t

ypehttp://www.w3.org/2002/07/owl#Restriction

http://localhost/default#agenteDiagnosticoMedico

http://www.w3.org/2000/01/rdf-schema#subClassOf

genid:A118306

genid:A118306 http://www.w3.org/2002/07/owl#onProperty http://localhost/default#sensor

genid:A118306 http://www.w3.org/2002/07/owl#minCardinality

"1"^^http://www.w3.org/2001/XMLSchema#nonNegativeInteger

Elementos RDF

Descripción de la Clase: agenteDiagnosticoMedico

Gráfico del modelo de datos

REFERENCIAS• CEIDIS, Inteligencia Artificial, [Online], Disponible en:

http://ceidis.ula.ve/cursos/pgcomp/IA/semestrea03/IA-Clase2.pdf• Jorge Luis Guevara Diaz, Agentes Inteligentes, [Online], Disponible en:

http://jorge.sistemasyservidores.com/si_2008i/clases/clase2ia.pdf• Wikipedia, Algoritmo de búsqueda A*, [Online], Disponible en:

http://es.wikipedia.org/wiki/Algoritmo_de_b%C3%BAsqueda_A*• L-P. Seka, A. Fresnel, D. Delamare, C. Riou, B. Pouliquen, R. Duvauferrier, P.

Le Beux, Computer Assisted Medical Diagnosis using the Web, [Online], Disponible en: http://www.med.univ-rennes1.fr/cerf/publi/ADM_index1.html

• Mark D.Kats,, [Online], DisponiComputer-Aided Differential Diagnosis of Diseases A...N Difficult to Differentiateble en: http://www.ukrainebiz.com/technical/diagnosis_of_diseases.htm

• Okba KAZAR, Zaidi SAHNOUN, Louis FRECON, Multi-agents system for medical diagnosis, [Online], Disponible en: http://www.uop.edu.jo/csit2006/vol4%20pdf/pg118.pdf