從專家診病模型實例理解智慧醫(yī)療大數(shù)據(jù)文庫

1從專家診病模型實例理解智慧醫(yī)療大數(shù)據(jù)大數(shù)據(jù)可謂是當(dāng)紅炸子雞，對于它的應(yīng)用場景，人們已經(jīng)做了充分的想象，很多也在逐步落地，比方智慧醫(yī)療。醫(yī)療行業(yè)正更多的融入人工智慧、傳感技術(shù)等高科技，使醫(yī)療效勞走向真正意義的智能化。面對不同受眾，智慧醫(yī)療有著不同的內(nèi)涵。對于公眾，意味著更便捷可及的醫(yī)療效勞；對于醫(yī)護人員，不僅可以提高診療速度，還可以讓診療更加精準(zhǔn)，通過大量的數(shù)據(jù)分析支持他們的診斷。這里就不得不提到專家系統(tǒng)，它應(yīng)該是一個典型的醫(yī)療應(yīng)用，是大數(shù)據(jù)和人工智能的緊密結(jié)合。專家系統(tǒng)是一個具有大量的專門知識與經(jīng)驗的程序系統(tǒng)，它應(yīng)用人工智能技術(shù)和計算機技術(shù)，根據(jù)某領(lǐng)域一個或多個專家提供的知識和經(jīng)驗，進行推理和判斷，模擬人類專家的決策過程，以便解決那些需要人類專家處理的復(fù)雜問題。簡言之，專家系統(tǒng)是一種模擬人類專家解決領(lǐng)域問題的計算機程序系統(tǒng)。專家系統(tǒng)的開展已經(jīng)歷了3個階段，正向第四代過渡和開展。第一代專家系統(tǒng)〔dendral、macsyma等〕以高度專業(yè)化、求解專門問題的能力強為特點。但在體系結(jié)構(gòu)的完整性、可移植性、系統(tǒng)的透明性和靈活性等方面存在缺陷，求解問題的能力弱。第二代專家系統(tǒng)〔mycin、casnet、prospector、hearsay等〕屬單學(xué)科專業(yè)型、應(yīng)用型系統(tǒng)，其體系結(jié)構(gòu)較完整，移植性方面也有所改善，而且在系統(tǒng)的人機接口、解釋機制、知識獲取技術(shù)、不確定推理技術(shù)、增強專家系統(tǒng)的知識表示和推理方法的啟發(fā)性、通用性等方面都有所改良。第三代專家系統(tǒng)屬多學(xué)科綜合型系統(tǒng)，采用多種人工智能語言，綜合采用各種知識表示方法和多種推理機制及控制策略，并開始運用各種知識工程語言、骨架系統(tǒng)及專家系統(tǒng)開發(fā)工具和環(huán)境來研制大型綜合專家系統(tǒng)。在總結(jié)前三代專家系統(tǒng)的設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)的根底上，已開始采用大型多專家協(xié)作系統(tǒng)、多種知識表示、綜合知識庫、自組織解題機制、多學(xué)科協(xié)同解題與并行推理、專家系統(tǒng)工具與環(huán)境、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)知識獲取及學(xué)習(xí)機制等最新人工智能技術(shù)來實現(xiàn)具有多知識庫、多主體的第四代專家系統(tǒng)。接下來將通過生動有趣的過程講解，幫助讀者了解使用SmartMining敏捷挖掘桌面版，以決策樹算法為背景，依托大數(shù)據(jù)如何構(gòu)建專家診病模型，以及如何通過可視化探索數(shù)據(jù)，實現(xiàn)決策樹同樣的計算結(jié)果！該案例的工作流如下：孟商業(yè)垃目標(biāo)泉業(yè)務(wù)夕理解影：宅該案柱例所鑼用的頸數(shù)據(jù)躺是一娃份醫(yī)堤生診除病的露數(shù)據(jù)掃，如齒下：懼表撒1南往數(shù)據(jù)讓視圖織其中承，年州齡、常性別郵、血汗壓、達膽固未醇、怕鈉、宏鉀是埋病人酬的指減標(biāo)，喝而藥龜物是茫醫(yī)生也針對叮病人柜的情繡況開囑出的分藥物映。諸業(yè)務(wù)借目標(biāo)殊：嶼建立墨專家菊診病主系統(tǒng)慣，當(dāng)削把病請人的擠指標(biāo)飾輸入征到該編系統(tǒng)屠時，題系統(tǒng)須會自姓動輸綢出該垃給此旱類病撐人開被出的踐藥物屠。旁數(shù)據(jù)冶挖掘欠目標(biāo)級：鉆建立哄專家湊診病兄模型槽，該聯(lián)模型帝以病萌人的屑病例岡指標(biāo)赴為輸筋入，墻以藥花物為例目標(biāo)膽，建芝立預(yù)欺測模頁型，冤該模置型可羽以根秘?fù)?jù)輸風(fēng)入指泰標(biāo)的時值，形計算設(shè)預(yù)測慰值〔玻藥物監(jiān)〕。更操作賞實現(xiàn)傻：論新建銅工作詞流連可以在點擊攝文件倘菜單娘下的顧"此新建拔"品或者宋點擊細(xì)工具展欄左應(yīng)方的斑新建絕按鈕殼〔喘推嗽〕開核始創(chuàng)米建工融作流默。點板擊后顫會彈蠶出以講下向琴導(dǎo)界蛙面：嘩輸入龜工作剖流的息名字收后即膜可完成成創(chuàng)犁建：誘圖出1贈項新建前工作圾流掏導(dǎo)入鼠數(shù)據(jù)明此時富要根殖據(jù)數(shù)蟻據(jù)存古儲文貝件的萄格式持選擇業(yè)相應(yīng)征的導(dǎo)壓入節(jié)暴點。剛在這杜里由簽于數(shù)烤據(jù)源件是截CS散V玉文件都，因媽此可臺以選勾擇輝CS佳V先導(dǎo)入靜節(jié)點針〔也插可以刮使用現(xiàn)可變覆文件早〕。喬左側(cè)閑節(jié)點宏庫中獲CS劉V賤導(dǎo)入翻節(jié)點挪拖到覽右側(cè)毫的工裙作流炭中。佩雙擊騰節(jié)點致或者躬右鍵嘩菜單嶄中選建擇礙"統(tǒng)配置急"鞏，彈甲出如隊下配困置窗親口：控圖刮2崖雨CS寧V盟節(jié)點話配置返點擊蛇膀暖按鈕含，選債擇相輩應(yīng)的菜數(shù)據(jù)大文件旋。駐注意挺，曲此處巴如果帽數(shù)據(jù)幸第一繩行包泰含字銳段名繩，那么臥選中伴同種〔該陰數(shù)據(jù)庫有〕革，如載果有展行守ID竹字段謝，那么系選中住奉改〔該幼數(shù)據(jù)折無，答那么不菠選中燥〕。并配置見完成鐮后，賺點擊郊旁該。工節(jié)點里下方棒的預(yù)失警符寫號從沉王粥變成受了肅筐籌。紅拾色表愚示節(jié)象點尚鴿未配駛置或抓者配懼置有些誤，夠此時泥節(jié)點渣不可臺執(zhí)行我；黃促色表輩示節(jié)南點可吩以執(zhí)愁行。蒼點擊褲右鍵摟菜單強的練奸凱或者劈點擊梯工具牛欄的粒悠孟，即臥可執(zhí)總行工欣作流堂。執(zhí)倡行完覽成后姥預(yù)警也符號虎變成裳憤陜。券點擊勇右鍵省菜單效的恢蟻泛可以周查詢糠數(shù)據(jù)尸。另膽外，潑節(jié)點鞏的右纖端口童也會弓懸停陳顯示在數(shù)據(jù)圾的行帥數(shù)和刊字段荷數(shù)。巨理解像數(shù)據(jù)氏使用也統(tǒng)計膏分析弓菜單蜻下的縱統(tǒng)計吳節(jié)點肢可以爛對數(shù)尸據(jù)進繩行描瓣述，拘這是鋪建模姐之前償必須壓要做疫的工誰作，惹一方徐面是奶為了慰設(shè)計篇合理傲的實設(shè)施方借案，斑另外信一方喉面也誘是為在了更解好的臟選擇共適宜價的算狠法。隨從表均2還中可貧以看筆出每市種分窩類變錢量的酷取值占及每踏種取稅值的拌個數(shù)晉。比濫如，腦從這規(guī)里我乏們可爭以看劉出藥指物字?jǐn)R段一師共包既含五愛種取士值，貍且出搞現(xiàn)最乖多的聚是閘Y騎藥物步。在介這里鏟目標(biāo)該變量層為分叢類型劇，因溝此只吸能選泊擇分栗類預(yù)枝測類舟模型狗，如侵決策駝樹、炕邏輯皇回歸鋤等。敬表腎2保屈數(shù)據(jù)房描述乏預(yù)建猴模起接下鉆來便翼是嘗辮試建鑒模，旅看看閃建模辭效果喪。者圖麻3賞航預(yù)建爽模鬧首先釘，從棵數(shù)據(jù)鍛準(zhǔn)備酷列秧>局轉(zhuǎn)換秧菜單止下選叛擇類崖型轉(zhuǎn)食換節(jié)御點。芝由于類性別司、血脖壓、悶?zāi)懝虅澊既軅€字志段實粘際存衰儲類享型該室是字光符型幼，但醬這里垮是整耍型，舍因此醬為了腎便于全以下眾分析賢，使弄用類刊型轉(zhuǎn)醋換節(jié)車點將蜓它們肚的類妨型從帝整型發(fā)轉(zhuǎn)化狂為字濁符型委。配慈置如努下：波其次分，使素用類毀型節(jié)偷點指猛定目服標(biāo)變崗量的大角色碎，將搖藥物虜?shù)慕菫V色設(shè)角為目澆標(biāo)。愈再次素，從輕數(shù)據(jù)疼準(zhǔn)備臂的行聯(lián)菜單細(xì)中選暗擇分帝區(qū)節(jié)縣點。鑒使用裹分區(qū)來節(jié)點臺可以菌將數(shù)枕據(jù)集舍分成造測試筍集和報訓(xùn)練很集，破訓(xùn)練饞集用駛于訓(xùn)攜練模問型，強測試妻集用仇于測蠻試模句型。析配置調(diào)如下腥：辛注意姜，如易果選肝中使農(nóng)用隨托機種渴子〔圾貿(mào)可〕，轎那么每撫次運步行分百區(qū)結(jié)錘果將賓會是谷一樣亞的，記否那么觀每次按運行紹的結(jié)施果將基會不劍同，辨進而霉建模蠅的結(jié)太果也贈會不棋同。虛通常作是選艘擇選貢中該許項，古使得暮訓(xùn)練舟集和附測試填集都耐固定商。另浙外，補此處昆還有花個很敘重要訊的用邊途，伙不選梁中治片屈，多貸次運第行可妹以測燈試數(shù)固據(jù)分限布規(guī)據(jù)律和栗模型聽穩(wěn)定銜性。針還有超一點式要注據(jù)意館，這俘里分秧區(qū)即湖把數(shù)匪據(jù)集遣隨機喇分成芳兩份尤，通歲常訓(xùn)壓練集迎要比積測試柿集大偶，通匆常分并為悉5我：恩5餡，痕6防：壩4蔬，射7年：算3并，討8違：嫩2繁，呢9翻：真1梳。數(shù)哲據(jù)集旦越小價，訓(xùn)盲練集錄應(yīng)該辮分的年更多躁，原蘋因是兩要保廈證模焰型的丘穩(wěn)定慎性，厘參與唯訓(xùn)練禮的數(shù)勿據(jù)要鴿足夠田多。納實際油中，益各種升比例導(dǎo)都會遞嘗試女，目際的有機二：賊一是緩選擇足最正確眉的比州例，四二是興測試膛模型唯的穩(wěn)辜定性柱。誕然后紙，選益擇分崗類預(yù)利測節(jié)劉點，皂因為壘目標(biāo)固變量聯(lián)〔藥蕉物〕偷為分那類型蹤。此淺處我漏們重階點學(xué)癥習(xí)決門策樹赴算法批，所薯以就干先選津擇決握策樹異算法叔節(jié)點醬。節(jié)霸點連猾接如筑上圖論3腫所示嘗，在鈔決策哪樹〔僅訓(xùn)練工〕節(jié)票點配哨置中糾選擇憶目標(biāo)飯變量權(quán)藥物暴。其業(yè)中，孔決策剩樹〔甜訓(xùn)練滲〕節(jié)洗點連想接分眠區(qū)節(jié)兔點。具決策辟樹訓(xùn)噴練節(jié)萌點可告以采瞞用默葵認(rèn)配金置，秧無需槳修改殿配置福，如遇下：窗最后陳，使樸用分誠類評陸估節(jié)槐點評欄估模懲型的惜準(zhǔn)確蛇性。勿配置油如下大圖所鍵示：以評估栗結(jié)果娘：凍表炸3且模型匯評估黑1雞從表吳3丸中可似以看松出，圓模型遙測試村準(zhǔn)確穿度為揮95盡%翅，誤配判符5%憶。預(yù)兼建模濁的目宜的是蘋為了順從整桃體判安斷現(xiàn)缸有變逗量與圓目標(biāo)型變量假設(shè)的相孩關(guān)性著，以腥便可帝以根慢據(jù)經(jīng)雜驗預(yù)脂估最撓終的牽效果午和可呈操作被性。攏接下攤來如館何優(yōu)涂化模察型呢綁？老通常售來說沃有三身種辦咸法：越第一乓，增獵加新厚數(shù)據(jù)未，以鴿便引政入更慣多重嘗要的托影響見因素疾；曬第二未，嘗童試其刊他模壩型，誕以便拒找到芽更適蠻合的鼻模型勞；待第三吳，優(yōu)即化輸憐入，瞞即基戴于已義有數(shù)擊據(jù)派賭生更袋多重做要的寨變量井，或贈者過據(jù)濾不庭重要禮的變決量。晨這三透者中津，第舒一種務(wù)最難巨以實去現(xiàn)，意一般穿企業(yè)灰的數(shù)惠據(jù)是仙有限激的，齊企業(yè)距內(nèi)部劉可用懸數(shù)據(jù)剛及外桐部可港用網(wǎng)臭絡(luò)數(shù)枯據(jù)，嘆在項害目需鵲求調(diào)望研階胸段就有應(yīng)該船明確賄，而虎企業(yè)馳外部際行業(yè)戒數(shù)據(jù)上難以衰獲取泊。第運二種變最容鍵易嘗噸試，挽所有挎可用饑模型悉可以賓快速棟嘗試頃一遍布，這漸個是真每個仁工程盒中都泥必做周的，唱但卻吹不是撒最重屯要的秋方法摘。而武第三是種方壁法才醫(yī)是項獨目中慣最可持行，類也是葵最重蠟要的溝方法軍。蔥如何楊優(yōu)化勒輸入貿(mào)？材這是憲第三熊種方塔法的目實現(xiàn)式目標(biāo)照。而諷優(yōu)化截輸入是最重冬要的韻環(huán)節(jié)題就是路數(shù)據(jù)探探索驅(qū)。厲數(shù)據(jù)握探索很圖瓜4戚穩(wěn)數(shù)據(jù)箭可視圖化探任索沸數(shù)據(jù)租探索珠最核蒙心的重一項凱工作兵就是恥探索色輸入晨變量季與目擠標(biāo)變柳量的亦相關(guān)怨性。弊分析淺變量董的相云關(guān)性岔可以訓(xùn)使用影相關(guān)硬性計含算，幕也可五以使暢用圖蛋形化機分析乏，而譯后者吼最直面觀常妖用。沾分析征兩個閘分類潮型變覆量可獨以使類用條豆形圖竊、網(wǎng)舊絡(luò)圖貸或者德交叉姓表。幸分析莫兩個葬數(shù)值疤型變關(guān)量可棗以使腹用散德點圖焦。分翼析一膛個數(shù)普值型骨變量暗和一棍個分篩類型償變量棒可以碰使用沸直方舅圖?；瓮ㄟ^宏分析遠(yuǎn)，血沿壓和程藥物問字段深有著叨強相診關(guān)性序，因跟為從干圖中帶可以速看出憐使用貞藥物棗B計和藥戒物蘿A猶的人膏都是觸高血腐壓〔裕3革表示語高血爭壓，常2蠢表示洪正常鐮，俗1費表示睛低血顧壓〕錫，使飛用藥隙物芳C酬的人思都是統(tǒng)低血批壓，骨這種私很明芝細(xì)的索規(guī)律懷反映芳出兩漢個字單段間懂存在番很強煩的相眨關(guān)關(guān)簡系，仙如下限圖所悄示：悶同理衣，膽著固醇難和選輩擇藥馬物之名間也壽有一膠定相拍關(guān)性險，而憐性別驗和選仍擇藥邊物相姜關(guān)性它不大鑒，如贊下列圖拆所示犯：仁接下堵來分培析數(shù)縫值型爐字段倍的相蒸關(guān)性臘，從嚷圖中抹可以出看出覽血液湊中的馬鈉和仰鉀相捉關(guān)性置很弱袍或者靠沒有抱。樣從圖援形化扁的方尿式判債斷相豆關(guān)性米強弱材的方物法就名是看苗圖形晃中的鴿規(guī)律紹，規(guī)疾律越巖明顯姐，相借關(guān)性輛就越吩強，圣否那么促越弱包。伶就此攜圖來判說，杠散點捐圖中床的每建一個品點表糞示一創(chuàng)個病稈例，茂而我節(jié)們最嘉想知談道的恥還不杠是鈉妻和鉀宏的相怖關(guān)性憑，而塔是兩隙者與垂藥物來的相段關(guān)性賄，因減為藥賴物才秩是我躍們分曾析的統(tǒng)目標(biāo)佳。所扁以我冰們還尸想知卸道散我點圖虛中的倒每個如病例搬使用族的什中么藥快物。雅因此誓，我披們使望用藥罩物作執(zhí)為顏城色區(qū)錢分，廈重新銷修正比散點靈圖。售如下童：辯幣從圖使中可衡見，悶上三缸角區(qū)哈都是路淺紅同色，剩說明圣這部爹分病斬例使絮用的醒都是襪Y碌藥物壩。這潤是很斷明顯這的規(guī)雀律，冷說明斯這里峰面有平一種瞇很強艘的關(guān)豪聯(lián)。排用數(shù)和學(xué)的蝴語言敘來描覆述，由就是乞鈉和蜻鉀的披比例紙與藥貪物有椒很強濃的相歪關(guān)性村。因遲此，餓我們食發(fā)現(xiàn)幫了一兵個很疊重要泳的變馳量就魯是鈉丘和鉀遙的比祥例。丹因此評，我妖們可較以派暖生一返個變怪量：鉛鈉鉀僅比例宜。煤優(yōu)化株輸入中首先秀，使欄用派印生字象段節(jié)仇點或私者嬸Ja飄va叛代碼歷段節(jié)駛點生館成鈉災(zāi)鉀比贈例字臉段。渡配置碑如下檔：堵其次黃，使至用過彼濾節(jié)殖點過伍濾鈉爸和鉀幼字段辰，否炒那么它爹們的雅重復(fù)抄存在咱會導(dǎo)憶致多染重共絨線性裕問題蜂。配旅置如更下：鵲過濾辱后預(yù)緊覽數(shù)模據(jù)如臺下：候重新朋建模對模型跡整體興評估緒如下?lián)希貉员碓?瞇釘模型輪評估千2漁從表當(dāng)4輕中可陽看出迎，模鴨型精霧度從揭原來增的半95款%榮提升樸帶了堤10勞0%沃。當(dāng)議然實哨際中胡如果片遇到貫預(yù)測因精度雪為別10冷0%臉的情式?jīng)r一旺定就蠶是錯坦的。笛下面演我們矮再來歇解讀站一下犁得到執(zhí)的決鄭策樹涼模型獎。如稍下列圖需所示論，究從整氣體來雙看，喜得此罰類病斤的人撿有大煮約一弦半的類人〔克45海%退〕選奸擇服盼用了舒Y勇藥物漁；換如果族病人碧血液臣中鈉逢和鉀咬的比著例大炒于盈14棚.8由28茫5跡，那么炭選擇遇服用季Y積藥物各，準(zhǔn)艱確率淘為鄙10炭0%游；采如果纏病人駕血液汽中鈉噴和鉀資的比習(xí)例不瞧大于刺14石.8圈28兆5寇，假設(shè)闊全部幕判成烤X亞藥物露準(zhǔn)確睬率只悅有腦47謹(jǐn).5豆%恢，因鳥此再判看病謹(jǐn)人的首另外翻一個尤指標(biāo)哨血壓恢；鞠如果甲血壓腸〔其擦值有國1勒、爛2煤和先3劉〕為赤2辨，那么膚全部貿(mào)判為牽X叫藥物產(chǎn)，準(zhǔn)鬧確率光為茅10纏0%處；倆如果亮血壓胸為濕1鞭，全同部判倍為漲C微藥物齡，準(zhǔn)捉確率云僅羽50熱%各。再鏟看另透外一膽個指泉標(biāo)膽加固醇張，假設(shè)癥膽挑疑固醇討的值民為扣1湖，全仰部判塘為湊X椒藥物來，那么羅準(zhǔn)確攪率為輕10領(lǐng)0%搖。假設(shè)恢膽固惕醇的洞值為音2坡，全訊部判筐為鑰C伴藥物胞，那么口準(zhǔn)確據(jù)率為煉10裝0%沾。筍如果原血壓黎為煌3媽，全玻部判婦為弄A蘿藥物剖，那么欠準(zhǔn)確宅率僅三56興.8翠%性。再遣看另垂外一株個指此標(biāo)年僚齡，遲假設(shè)猶動年齡嘴大于壞50劍.5毅歲，蒸判為撫B抄藥物任，那么陽準(zhǔn)確災(zāi)率門10旱0%巨。假設(shè)串年齡詢不大拋于著50朗.5錘歲，斧判為網(wǎng)A朋藥物負(fù)，美劇準(zhǔn)確令率為息10漁0%做。小結(jié)凡第一甘，在趁建模浴中，疫應(yīng)該捆注意民過擬千合問窮題?；谏叹龢I(yè)中值建模委的目勾的是衰為了誦商業(yè)章應(yīng)用晉，因記此不切僅要性保證箱模型習(xí)的準(zhǔn)瞇確性杏，更怖要保爛證模勇型的層穩(wěn)定塊性。解第二