Hệ chuyên gia MYCIN

Trong những năm 1970, một nhóm các nhà nghiên cứu khoa học tại trường Đại học Tổng hợp Stanford, Hoa Kỳ, làm việc dưới sự chủ trì của giáo sư Ed Feigenbaum, đã xây dựng giả thuyết rằng sự thông minh (intelligence) được căn cứ trên sự lưu trữ những khối lượng lớn về tri thức. Họ đã tìm ra kỹ thuật “biểu diễn tri thức” và tiến hành thực hiện dự án lập trình nghiệm suy (HPP: Heuristic Programming Project).

Trong những năm 1970-1973, họ đã xây dựng một hệ thống phân tích dữ liệu từ bộ phân tích phổ để từ đó, xây dựng hệ chuyên gia DENDRAL. Khi dự án kết thúc, họ đã tìm ra cách biểu diễn tri thức dưới dạng các luật.

Bắt đầu từ năm 1973, họ nghiên cứu về lĩnh vực liệu pháp kháng sinh (therapy antibiotic). Kết quả nghiên cứu là hệ chuyên gia MYCIN ra đời trong khoảng thời gian 1973-1978. Thế hệ tiếp theo là EMYCIN (Essential MYCIN).

Do có nhiều loại thuốc kháng sinh, kháng vi cũng như có nhiều loại vi trùng với các cách

xử lý khác nhau, nên chỉ có các thầy thuốc chuyên gia thuộc lĩnh vực này mới có thể có liệu pháp chữa trị hiệu quả. Mục đích của MYCIN là :

• Là một hệ thống dễ sử dụng.
• Khả năng vận hành đáng tin cậy.
• Chứa đựng nhiều tri thức liên quan đến lĩnh vực kháng sinh, kháng vi.
• Khả năng xử lý các chỉ dẫn chữa trị không đúng hoặc không đầy đủ.
• Khả năng giải thích và chỉ dẫn chữa trị.

MYCIN là một chương trình tra cứu. MYCIN cung cấp cho các thầy thuốc những ý kiến chữa trị liên quan đến liệu pháp kháng sinh.

MYCIN là một hệ chuyên gia có các đặc tính :

• Lập trình nghiệm suy.
• Tri thức chuyên gia về lĩnh vực kháng sinh.
• Giải thích kiểu tương tác.
• Khả năng phán đoán.

MYCIN có khoảng 500 luật và các sự kiện rất tiêu biểu. Hoạt động của hệ thống như sau:

1. MYCIN yêu cầu thông tin về lâm sàng.

2. Bắt đầu suy luận từ những tri thức hiện có

3. Đưa ra các phán đoán và lời khuyên.

4. Trả lời các câu hỏi liên quan đến suy luận

Hoạt động của hệ chuyên gia MYCIN

MYCIN biểu diễn các sự kiện bởi một bộ bốn như sau :

Ngữ cảnh

Có tất cả 10 ngữ cảnh dùng để suy luận liên quan đến các liệu pháp (therapy) chữa trị các bệnh nhiễm khuẩn trong MYCIN :

1.	Person	Bệnh nhân
2.	PERS	Những điều trị trước đây
3.	CurCuls	Những xét nghiệm đã làm (cấy khuẩn)
4.	CurDrugs	Những loại thuốc đã uống
5.	CurOrgs	Những cơ quan (bộ phận cơ thể) được cấy khuẩn
6.	OpDrugs	Những loại thuốc đã cho để chữa trị
7.	PosTher	Các liệu pháp có thể
8.	PriorCuls	Những xét nghiệm đã tiến hành trước đây
9.	PriorDrugs	Những loại thuốc đã uống trước đây
10.	PriorOrgs	Những cơ quan bị nhiễm khuẩn trước đây

Có bốn loại câu hỏi trong MYCIN :

1. Có tồn tại những quan trọng không ?

2. Có phải vi khuẩn là nguyên nhân gây ra nhiễm trùng không ?

3. Những loại thuốc nào là hiệu quả ?

4. Những loại thuốc nào là hiệu quả nhất ?

Các câu hỏi trên dẫn đến việc tạo ra một cây ngữ cảnh “động” bao gồm các tình huống ngữ cảnh. Chẳng hạn dưới đây là một cây ngữ cảnh :

Cây ngữ cảnh MYCIN

Một cách tổng quát, MYCIN căn cứ trên những giả thuyết (hypothesis) chắc chắn nhất để suy luận và sử dụng các siêu luật (meta-rule) để hội tụ (focalize) việc tìm kiếm nguyên nhân.

Các tham biến

Các tham biến trong MYCIN đều được định kiểu và được gắn nhãn với : Hệ thống : Y/N, NUMB, ONE_OF, ANY_OF

PROMPT (Dấu nhắc) : câu hỏi yêu cầu người sử dụng gõ vào một giá trị.

LABDATA (Dữ liệu) : lấy từ các phòng xét nghiệm sử dụng giá trị Y/N :

nếu Y, hệ thống yêu cầu đưa giá trị vào, nếu N, hệ thống tự tìm. LOOKAHEAD (Tìm kiếm) : tạo ra danh sách các luật từ tham số đã cho. TRANS (Dịch giải) : dịch kết quả ra tiếng Anh.

Có ba loại kiểu giá trị trong MYCIN :

Giá trị đơn (exclusive-single valued) : hệ thống đưa ra nhiều giá trị nhưng chỉ có duy nhất một giá trị đúng.

Giá trị bội (non-exclusive-multi valued) : hệ thống đưa ra nhiều giá trị.

Độ tin cậy (Certain Factor)

Trong MYCIN, mỗi sự kiện đều được gắn một độ tin cậy (hay độ chắc chắn), viết tắt CF (Certainty Factor), với quy ước CF size 12{ in } {} [-1, 1], và mỗi luật đều được gắn một năng lực (force), CF size 12{ in } {} [-1, 1].

Biểu diễn luật

MYCIN sử dụng kỹ thuật suy diễn lùi (backward chaining), điều khiển bởi một đích (goal). Các luật của MYCIN có dạng trải ra (abduction) như sau :

Ở mọi thời điểm, MYCIN cần các phép chứng minh. Trong luật trên, để đạt tới đích C, cần chứng minh A và B, để chứng minh A, cần chứng minh..., và cứ thế tiếp tục. Các luật sau đây là hợp lệ :

A ˄B ˄ C → D

A ˄ (B □ C) → D

(A □ B □ C) (D □ E) → F Nhưng các luật sau đây là không hợp lệ :

A □ B □ C → D

A ˄ (B (C ˄ D)) → E

MYCIN có các mẫu luật (rule template) cho phép hệ thống suy luận trên những luật riêng đã có để tự động tạo ra các luật mới. Cho các giả thiết H1, H2 có độ tin cậy CF1, CF2 và các luật R có năng lực CFR tương ứng. Cách MYCIN tổ hợp các giả thiết như sau :

Phép giao ˄ :

CF(H1 ˄ H2) = min { CF(H1), CF(H2) }

Phép hợp □ :

CF(H1 □ H2) = max { CF(H1), CF(H2) }

Các luật:

Tổng hợp các giả thiết:

Ta có tính chất sau:

(H1, CF1 ) và (H2, CF2 ) và (H1 = H2) → (H1, CF1 = Combine

(CF1, CF2 )) CF(¬H) = - CF(H)

Thủ tục MONITOR

Begin { Monitor } OK = True

While Chưa hết điều kiện And OK Do Begin

Lấy một điều kiện

If Các dữ liệu của điều kiện thoả mãn Then Gọi thủ tục FindOut

If Điều kiện sai Then OK = False

Else Lấy điều kiện tiếp theo

End

If OK Then Đưa ra kết luận

Else Thông báo luật sai

End { Monitor }

Thủ tục FINDOUT

Begin { FindOut }

If Có dữ liệu Lab Then Begin

Yêu cầu người sử dụng trả lời

If Not Tìm thấy kết quả Then Begin

Tìm gọi các luật liên quan đến dữ liệu

Gọi thủ tục Monitor

End

End

Else Begin

Tìm gọi các luật liên quan đến dữ liệu

Gọi thủ tục Monitor

If Not Tìm thấy kết quả Then

Yêu cầu người sử dụng trả lời

End

End

End { FindOut }

Hệ thống giao tiếp của MYCIN

Tại mọi thời điểm, người sử dụng có thể yêu cầu hệ thống trả lời các câu hỏi bằng cách đưa vào các lệnh như sau :

WHY? (tại sao) hệ thống liệt kê các suy diễn hiện đang tiến hành

HOW? (như thế nào) hệ thống liệt kê nguồn của một sự kiện

MYCIN có thể hiểu và suy luận trên các luật, các sự kiện và ngữ cảnh viết bằng tiếng

Anh quy ước (pseudo-english). Sau đây là một phiên làm việc của MYCIN :