автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.11, диссертация на тему:Инструментальная программная среда для оценки состояния человека-оператора в экстремальных условиях

РГб од

1 >1 ПЮН 1393

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ИНФОРМАТИКИ

на правах рукописи

ГОРОДИН Кирилл Ефимович

УДК 681.3.066

ИНСТРУМЕНТАЛЬНАЯ ПРОГРАММНАЯ СРЕДА ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ ЧЕЛОВЕКА-ОПЕРАТОРА В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ

Специальность 05.13.11 "Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов, систем и сетей"

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском институте радиотехники, электроники и автоматики

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор ЛИХАРЕВ В.А.

Официальные оппоненты - доктор физико-математических наук,

профессор БЕРНШТЕЙН А.В.

кандидат технических наук, доцент ЧУМАК Б.Б.

Ведущая организация - Институт проблем управления

Защита диссертации состоится

1993

г. в

часов на заседании специализированного совета Д003.56.01 при Институте проблем информатики РАН по адресу : Москва, 177900, ГСП-1, Москва, В-334, ул. Вавилова, 30/6.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблем информатики РАН.

Автореферат разослан 1993 г.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор технических наук

С.Н. Гринченко

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ.

Актуальность темы. На современном уровне развития техники системы "человек-машина" характеризуются ростом потоков информации, адресуемых человеку, расширением диапазона скоростей управляемых процессов, а также усилением воздействия на человеческий организм разнообразных неблагоприятных внешних факторов. В ситуациях, когда человек-оператор находится в экстремальных условиях и испытывает комплекс сильных нестандартных воздействий и нагрузок, для ответных реакций его организма характерны внезапность и многообразие возникающих нарушений, системный характер развития патологических процессов.

Для предотвращения возможных катастрофических последствий срыва операторской деятельности и предупреждения развития тяжелых патологических нарушений в организме оператора, находящегося в экстремальных условиях, требуется проведение своевременной оценки его состояния. Такая оценка включает комплексное исследование параметров работоспособности в сочетании с подробным клиническим обследованием.

Построение программного обеспечения автоматизированных систем оценки состояния оператора затрудняется отсутствием точных моделей процессов в организме оператора, невозможностью строгой формализации знаний врача, большим количеством и неоднородностью показателей, а также качественным характером описания их взаимосвязей. Кроме того, такая оценка связана с анализом состояния оператора с целью обнаружения допатологических форм нарушения функций организма, когда неизвестны причины возникновения нарушения и нет однозначных критериев для его выявления.

Подходы, применяемые в существующих системах оценки состояния оператора, ориентированы на случаи, когда известны (хотя бы и в качественном виде) связи проявления симптомов с наличием патологических процессов в организме, и не обеспечивают проведения комплексной оценки с использованием широкого разнообразия методик на различных этапах операторской деятельности.

Этим обусловлена актуальность построения инструментальной программной среды, позволяющей проводить оценку состояния оператора в условиях недостаточной полноты и возможной неточности информации, и обладающей высоким быстродействием при проведении оценки в крайне ограниченные сроки. При этом инструментальная программная среда должна включать специальные языковые и диалоговые средства, обеспечивающие возможность описания и реализации процесса принятия решвший в терминах, удобных для врача-пользователя.

Целью работы является создание методов и их реализация в виде инструментальной программной среды для решения задач экспресс-диагностики и выбора терапии в автоматизированных системах оценки сг 4-ояния человека-оператора, находящегося в экстремальных условиях.

Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:

1) исследование процесса принятия решений специалистом по оценке состояния человека-оператора и разработка средств его формального описания;

2) разработка специальных методов представления и обработки неопределенности информации и знаний при проведении экспресс-диагностики;

3) разработка модели управления поиском решений с учетом проспективного характера поиска решений в процессе выдвижения и проверки гипотез;

4) создание инструментальной программной среды для построения конкретных приложений, работающих в составе программно-аппаратных комплексов для оценки состояния человека-оператора;

5) построение реальных систем для проверки предложенных подходов и методов и их программной реализации.

Методы исследований. Для решения поставленной задачи использовались методы системного программирования, теории нечетких множеств, математической логики, методы разработки систем искусственного интеллекта. В качестве экспериментального материала для исследования функционирования инструментальной программной среды использовались клинические данные по больным фебрильной

шизофренией отделения реанимации Московского НИИ психиатрии и больным с хроническими воспалительными процессами отделения физических методов лечения Всесоюзного научно-исследовательского центра по охране здоровья матери и ребенка.

Научную новизну работы составляют:

- предложенный подход к построению програмного обеспечения систем оценки состояния оператора с помощью специальной инструментальной программной среды, обеспечивающей разработку приложений для работы в составе экспресс-диагностических программно-аппаратных комплексов.

разработанный способ представления и обработки неопределенности информации, знаний и критериев управления поиском решений в системах оценки состояния оператора, состоящий в том, что разработан метод сопоставления нечетких образцов и реализован быстрый алгоритм сопоставления для получения семантической оценки степени истинности элементарных условий диагностических правил, и построены обобщенные функции комбинирования антецедентов диагностических правил, позволяющие значительно сократить объем описания правил принятия решений для оценки состояния оператора;

разработанная модель управления поиском решений, учитывающая проспективный характер выдвижения и проверки гипотез при проведении экспресс-диагностики состояния оператора и выборе терапии, и обеспечивающая явное задание локальных и глобальных стратегий поиска решений, возможность описания иерархического распределенного сценария процесса принятия решений.

Практическая ценность работы состоит в следующем:

разработана инструментальная программная среда для построения конкретных приложений, работающих в составе программно-аппаратных комплексов оценки состояния оператора. Инструментальная среда работает на IBM PC-совместимых персональных ЭВМ в операционной системе MS-DOS, написана на языке программирования Паскаль;

(построена консультационная система оценки состояния вегетативной нервной системы по результатам активной ортоклиностатической пробы, используемая для определения функциональных резервов и адаптационной способности организма;

- построена консультационная система для .проведении процедур плазмафереза и инфузионной терапии, применяемая для оптимизации и выбора тактики лечения;

предложенные подходы и . методы и инструментальная программная среда могут, быть использованы в родственных областях, например при разработке .консультационных систем для отделений реанимации.

Результаты диссертационной работы использованы в НИР, проводимых в Московском институте радиотехники, электроники и автоматики в соответствии с постановлениями Государственной комиссии Совета Министров СССР N 230/481/БМ65712 от 27,12.86 и N 211 от 6.06.89.

Внедрение работы. Разработанная инструментальная программная среда используется в Институте Биофизики МЗ РФ при построении систем оценки психофизиологического состояния оператора. Система консультирования при проведении процедур плазмафереза и инфузионной терапии внедрена в отделении реанимации МНИИ Психиатрии и используется для оптимизации и выбора тактики лечения. Консультационная система оценки состояния вегетативной нервной системы внедрена в отделении физических методов лечения ВНИЦ по охране здоровья матери и ребенка для определения функциональных резервов организма при подборе индивидуальных схем лечения и контроля терапии.

Апробапия работы. Основные результаты работы докладывались на межотраслевом семинаре "Теория информационных систем" (Москва, 1989), Всесоюзной конференции "Моделирование САПР, АСНИ и ГАП" (Тамбов, 1989), Совещании специалистов стран-членов СЭВ "Персональные ЭВМ в задачах проектирования и поддержки решений" (Суздаль, 1989), Всесоюзной школе-семинаре молодых учёных и специалистов "Актуальные вопросы создания и эксплуатации

терапевтической и хирургической медицинской техники" (Звенигород, 1989), Научно-технических конференциях МИРЭА (Москва, 1987-89).

Публикации. Результаты диссертационной работы изложены в 10 научных трудах ( 7 печатных, 2 рукописных, 1 авторском свидетельстве).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст диссертации занимает 132 страницы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ.

Во_введении обоснована актуальность построения

инструментальной программной среды для оценки состояния человека-оператора, находящегося в экстремальных условиях, сформулированы цели и основные задачи работы.

В первой главе проводится анализ современных проблем построения автоматизированных систем оценки состояния человека-оператора. Рассматриваются особенности нарушений состояния оператора, исследуется характер деятельности и структура профессиональных знаний специалиста по оценке состояния человека-оператора. Формулируются требования к инструментальной программной среде оценки состояния оператора.

Исходя из задач, решаемых специалистом по оценке состояния оператора на различных этапах операторской деятельности, дана характеристика его экспертных знаний и проведен анализ его деятельности.

Признаки, используемые в процессе экспресс-диагностики наряду с патологиями, допатологическими формами нарушений, знаниями о функциях органов и систем организма образуют сложную структуру понятий. Профессиональные знания специалиста по оценке состояния оператора включают сведения о многообразии связей между указанными понятиями. Эти связи выражают различные виды отношений: причинно-следственные, структурно-иерархические и другие. Знания о связях носят качественный характер, что обусловлено отсутствием точных и полных представлений о механизмах возникновения и развития патологических

процессов в организме человека-оператора.

Исследованы общие подходы к применению методов искусственного интеллекта в медицинской диагностике, проанализирован существующий опыт построения медицинских консультационных систем, приведены примеры систем, практически используемых в различных областях медицины.

Анализ особенностей задачи оценки состояния оператора, находящегося в экстремальных условиях, и возможностей подходов, применяемых в существующих медицинских консультационных системах позволил сформулировать требования к методам построения инструментальных систем оценки состояния человека-оператора.

В процессе оценки состояние человека-оператора может изменяться, может поступать ранее недоступная, или неучтенная, или обновленная информация. Такая нестационарность состояния оператора и знаний специалиста о его текущем состоянии может потребовать пересмотра ранее установленных заключений, перехода к решению другой задачи оценки, что является существенным осложняющим фактором и требует специального учета при построении инструментальной системы.

Наличие жестких ограничений на время принятия решений приводит к необходимости минимизации количества задаваемых вопросов. При формировании запросов на получение дополнительной информации возникает необходимость в специальном планировании процесса оценки, обеспечивающем получение наиболее информативных и надежных свидетельств, требующих минимальных временных затрат, трудоемкости и опасности для здоровья пациента. Реализация такого рода рассуждений, называемых в медицине проспективными, требуют разработки специальной стратегии управления работой системы. В существующих медицинских консультационных системах данному вопросу уделялось недостаточное внимание.

Для задачи оценки состояния оператора характерно наличие различных видов неопределенности знаний и данных, требующих специальных средств представления и обработки в процессе поиска решений. Знаниям специалиста по оценке состояния человека-оператора объективно свойственна неполнота, неодинаковая надежность диагностических критериев, неоднозначность качественной интерпретации количественных показателей. Рассуждения проводятся в качественных

категориях, что требует разработки методов представления и адекватной обработки в модели управления поиском решений размытых значений, неточной истинности и уверенности, моделирования лингвистических шкал значений.

Во второй главе особое внимание уделено методам представления и обработки различных видов неопределенности информации и знаний.

Одним из наиболее важных свойств процесса поиска решений врачом-специалистом и требований к возможностям инструментальной системы оценки состояния оператора является способность получения приемлемых решений в условиях неточности, неполноты знаний и информации.

При разработке инструментальной системы возникает необходимость в выделении в явном виде нескольких видов неопределенности знаний, каждый из которых требует специальных методов представления и обработки. Опыт существующих систем показывает, что попытка свести оперирование неопределенными данными и знаниями различных видов к одной формальной модели приводит к трудностям формализации процесса поиска решений и неадекватному поведению системы.

Помимо того что высказывания могут иметь различную степень истинности, содержащиеся в них значения могут иметь размытый характер, что соответствует содержательной стороне высказывания и характеризует недостаточно четкие границы описываемой ситуации. В то время как истинность обычно представляется одним или несколькими числами, присоединяемыми к высказыванию, размытость требует описания с помощью специальной характеристической функции.

Обоснован выбор теории нечетких множеств в качестве базового аппарата моделирования неопределенности. Теория нечетких множеств обеспечивает ясную семантическую интерпретацию степени неопределенности при сохранении строгости процедур, обработки неопределенности знаний. Нечеткая мера неаддитивна, отсутствует ограничивающее требование независимости свидетельств. Одним из основных достоинств является стационарность оценок, построенных с помощью аппарата теории нечетких множеств, относительно варьирования исходных степеней истинности.

Оперирование размытыми значениями потребовало построения процедур сопоставления нечетких образцов двух видов:

1) сопоставление количественных значений (для оценки сходства произвольного числового интервала и нечеткого числового интервала, соответствующего некоторому качественному значению, при проведении лингвистической интерпретации введенного в систему количественного значения);

2) сопоставление качественных значений (для проверки элементарных условий путем оценки сходства нечеткого образца, заданного в условии, и реального значения свойства в качественном представлении).

Для оперирования размытыми значениями обычно используется интерпретация отношения нечеткого равенства как степень сходства двух значений А и В, вычисляемая для качественных значений как относительное евклидово расстояние

а для нечетких числовых интервалов как мера возможности

где а',а",Ь',Ь",а ,а ,Ь ,Ь - параметры функций принадлежности (Ь-Н)-типа нечетких подмножеств А и В. Однако возможны и часто используются экспертами и другие интерпретации: "среди А есть В", "В содержит А полностью", требующие разработки специальных процедур сопоставления. Ниже отдельно для качественных и количественных значений рассматривается построение таких процедур.

Пусть V - множество качественных значений свойств объекта, АСУ -нечеткое подмножество реальных значений, В С V - нечеткое подмножество-образец, заданный в условии.

Введем на множестве V антисимметричное бинарное нечеткое отношение соответствия значений R^: VxV->[0;l] путем задания его функции принадлежности

О если (a.i) - 0,5) (yU& (Ь;)-0,5)<0им

Ас i , MA Ca-1)- 0,5—--;--1 Л i WH4 4.e .

Тогда истинность высказывания "А есть В" определяется как

Е(А,В)= Л Uo L=i с

высказывания "среди А есть В"

Г(М) = £ Ас

высказывания "А находится в пределах В"

iiVi Arc. (ыЛо иначе .

Заметим, что в ряде случаев оказывается полезным использовать нестрогое равенство, истинность которого

ол card С t (Л,8; - carij у ,

где сard С = ^yU^iai.bi) •

Одной из основных проблем при оценке истинности высказывания "А есть В", где А - реальное значение и В - образец, заданный в условии, представленные нечеткими числовыми интервалами (Ь-Н)-типа, является вычислительная эффективность соответствующих процедур сопоставления, что обусловлено большим количеством лингвистических переменных, вовлекаемых в процесс логического вывода в инструментальной системе. Описанные ниже процедуры приближенного вычисления оказываются эффективнее способа, основанного на вычислении меры возможности, обладая приемлемой погрешностью. Вычисление основано на сопоставлении носителей множеств

-уровня и

определении соотношения мощности подмножеств.

Степень истинности высказывания "А содержит В" определяется на основании соотношения

С - саге/ (А Л в) ¿AdB, ~ cird В

Определение значения мощности нечеткого подмножества, заданного на непрерывной числовой оси

саго/ А - IМа (х)<Ух

связано со значительными вычислительными затратами. В связи с этим значение Б дсгВ получено путем подстановки вместо А и В четких подмножеств: А £ =Бир(А) и Вс< =зир(В) - носителей нечетких множеств А и В , А' и В' - ближайших четких множеств к А и В, А<* *1 и - множеств уровня ¿К=1 А и В соответственно. При этом получаем следующую оценку

Для вычисления степени простого сходства для высказывания "А есть В" получено выражение

При определении истинности высказывания "среди А есть В"

I (А,В) ^max U/.» лв (*) х

для экстремума непрерывной функции принадлежности введена оценка путем определения card(A^flii^) для п дискретных значений ¡Х=0,..,о£,.-Д-Если найдется i такое, что card (A^-j П&^-х") >0

и card (A«i Л В^) =0 , то 015(oCi-^oii),

[ 0 если елго/ (А?Г\&5) = 0 ,

I L иначе.

Значения о¿¡' выбраны исходя из принятой шкалы истинности, равными последовательно граничным и средним значениям интервалов, соответствующих лингвистическим оценкам истинности, причем количество значений для к уровней истинности п=2к+1.

Построены обобщенные операторы комбинирования оценок элементарных условий и принятия заключений. Отмечено существование двух уровней обработки неопределенности:

- поиск решений на уровне диагностических правил с учетом неопределенности степеней истинности высказываний и расплывчатости их значений, включающие использование числовых методов обработки неопределенности и локальных стратегий управления логическим выводом;

- поиска решений в условиях неопределенности как проблема построения соответствующих стратегий и схем управления в процессе анализа неопределенных ситуаций.

В третьей главе предложена структура инструментальной программной среды, учитывающая особенности задачи оценки состояния оператора, и разработана модель управления поиском решений при проведении оценки состояния оператора.

Рассмотрены основные понятия предлагаемого языка описания процесса принятия решений. Основными элементами такого описания служат "Сценарий", "Задача", "Объект", "Свойство", "Б-модуль". "Стратегия".

Сценарий - это описание, содержащее знания алгоритмической природы об общем порядке выполнения некоторого этапа поиска решений, включающем управление процессом выдвижения целей и/или выполнение части диалоговых функций системы. Для задания сценария введен специальный язык алгоритмического типа.

Задачи образуют иерархическую структуру, где всегда присутствует одна главная задача со сценарием верхнего уровня и подчиненные задачи, каждая из которых имеет индивидуальный сценарий. При активизации некоторой задачи выполнение текущего сценария приостанавливается и запускается сценарий активизированной задачи. По окончании его работы выполнение прерванного сценария продолжается. Задача активизируется, когда оказывается истинным ее

условие активизации и условие-ограничение ее применимости.

Основой описания структуры понятий, которыми оперирует врач-специалист в процессе поиска решений, является представление в виде объектов их свойств и отношений. Объектом может бьггь заболевание, группа заболеваний, диагностический признак, сймптомокомплекс, процесс, ситуация. Свойства объекта - это характеристики обозначаемой им сущности.

Описание свойства включает информацию о значениях, принимаемых свойством, а также о способах поиска значений. Особенностью описания лингвистической шкалы, служащей для представления значений свойств, имеющих количественную меру, является возможность задания вариантных правил интерпретации количественного значения.

Б-модули служат для описания реализации процесса поиска решений. По способу присоединения к элементам описания и активизации Б-модули разделены на три основных типа: "Инициаторы", "Способы" и "Следствия". Способы и следствия могут бьггь присоединены только к описаниям свойств объектов. Условием активизации способа является-выдвижение свойства объекта, к которому он присоединен, в качестве текущей цели и выбор его механизмом логического вывода в соответствии с текущей стратегией. Следствие активизируется, когда свойство, к которому оно присоединено, получило новое значение. Инициатор может быть присоединен к задаче. Условие активизации инициатора задается явно. Для каждого из модулей задается ограничение его применимости, которое проверяется при попытке активизировать модуль.

Предусмотрены следующие виды способов определения значения: значение по умолчанию, запрос у пользователя, модуль диагностических правил, обращение к внешней процедуре (вычислительному алгоритму, интерфейсу с базой данных, процедуре доступа к аппаратуре).

Для способа задается его надежность и относительная стоимость, выражающая его предпочтительность по отношению к другим способам по критериям времени, трудоемкости и риска для пациента. Данные параметры используются при организации проспективных рассуждений и обосновании выбора способа в соответствии с текущей стратегией. Перед выполнением, а также по окончании выполнения способа могут потребоваться специальные действия, для чего могут задаваться

соответствующие описания на языке сценария.

Функционирование инструментальной системы состоит в последовательном выполнении различных действий, каждое из которых является элементарным шагом одного из следующих процессов:

1) процесс выполнения сценария Рэ (сценариев может быть несколько, но в каждый момент времени активным является только один, остальные либо пассивны, либо приостановлены до завершения данного);

2) процесс активизации элементов модели Ра ( каждый из элементов описания имеет флаг активности, принимающий одно из следующих значений: "недоступный", "пассивный", "уместный", "активный-текущий", "активный-запланированный", "активный-приостановленный". Процесс отслеживает текущие границы "круга рассмотрения" системы и состоит в проверке условий уместности и других признаков, в результате проведения которой различные элементы модели - задачи, стратегии, объекты, свойства, В-модули - могут быть включены в круг рассмотрения или выведены из него );

3) процесс поиска решений в модуле диагностических правил Рр (Заметим, что вывод в модуле диагностических правил может потребовать активизации других модулей правил, выводы в которых будут выступать в качестве порожденных подпроцессов);

4) Процесс распространения следствий Рс ( в отличие от обратной цепочки вывода в модуле продукций, который активизируется выдвижением цели, распространение следствий реализует прямую цепочку вывода и может быть активизировано изменением значения свойства объекта).

Организация взаимодействия указанных выше процессов потребовала построения специального управляющего процесса и особой организации рабочей памяти системы. В настоящей работе в качестве базовой управляющей структуры выбрана архитектура "доски объявлений", что позволило обеспечить высокую гибкость поведения системы благодаря контролируемости всех параметров, управляющих поведением системы.

Структура рабочей памяти включает следующие разделы: значения свойств объектов, образ "круга расмотрения" системы (флаги активности элементов модели, стеки активных целей, сценариев, задач, Б-модулей и стратегий, очереди "активных-запланированных" Б-модулей, задач, целей

и очередь событий), индексная таблица условий активизации и условий уместности элементов модели, трасса функционирования системы.

В главе рассмотрены вопросы использования разработанной управляющей структуры для организации характерных типов поиска решений (выдвижение и проверка гипотез, проведение проспективных рассуждений).

Выдвижение гипотез реализуется прямой цепочкой вывода от известных фактов. Проверка гипотезы - это целенаправленный процесс получения свидетельств, реализуемый с помощью обратной цепочки вывода. В начальный момент поиска решений отсутствуют какие-либо гипотезы. С целью получения исходной информации сценарий задачи должен начинаться операторами запроса значений свойств объектов, соответствующих сбору первичных данных: анамнез, внешний осмотр, сведения из истории болезни, измерение стандартных параметров.

В описании свойства задан набор способов поиска значения. Разбиение различных средств достижения цели на способы выполняется так, чтобы получение значения одним из способов означало бы его достаточность для достижения цели. Управление поиском значения свойства объекта представляет собой циклический процесс, основным содержанием которого является выбор "наилучшего" способа и его активизация. Выбор наилучшего способа осуществляется на основании предпочтения по критериям применимости, надежности и стоимости. Если по окончании выполнения очередного способа значение остается неопределенным, то выбирается и активизируется "наилучший" среди оставшихся способов. Такой подход обеспечивает естественную логику формирования запросов на получение информации, минимизацию количества запросов.

В четвертой главе описана программная реализация инструментальной программной среды и представлены практические результаты использования разработанных методов и прогнаммных средств при создании реальных систем для решения задач экспресс-диагностики состояния оператора, оценки тяжести нарушений, назначения лечебно-восстановительных мероприятий и консультирования при их приведении.

На базе предложенных теоретических подходов и методов реализована инструментальная программная среда для построения конкретных приложений для работы в составе программно-аппаратных систем оценки состояния оператора. Среда включает текстовый редактор описания модели принятия решений, компилятор текстового описания во внутреннее представление, интерпретирующую подсистему управления поиском решений, интерфейс с пользователем, средства трассировки и отладки, подсистему объяснений, интерфейс с внешней операционной средой. Инструментальная среда написана на языке программирования Паскаль и работает в операционной системе MS-DOS на ШМ РС-совместимых персональных ЭВМ.

Инструментальная программная среда характеризуется использованием смешанной схемы компиляции-интерпретации, обеспечивающей простоту модификации и отладки описаний, удобством пользовательского интерфейса, допускающего передачу инициативы в ходе диалога, высоким быстродействием в процессе поиска решений (время задержки в ходе диалога не более 2 секунд), минимальными требованиями к аппаратной конфигурациии персональной ЭВМ.

В качестве модели человека-оператора, находящегося в экстремальных условиях, были выбраны больные с фебрильными приступами шизофрении. Работа проводилась на базе Всесоюзного центра терапии психических заболеваний (руководитель д.м.н., профессор Г.Я. Авруцкий). Выбор данного контингента больных в качестве модели человека-оператора, находящегося в экстремальных условиях определялась следующими факторами:

- как правило внезапностью развития болезни, сопровождающейся выраженными гемодинамическими сдвигами, неадекватная коррекция

которых в 50-70 % случаев приводит к летальному исходу;

* „

- полиорганным, системным типом нарушении, т.е. нарушении функций не только центральной нервной системы , но и таких жизненно важных органов как сердце, печень, почки, легкие, кожа и др.;

- разработанные к настоящему времени методы лечения этой тяжелой формы психосоматической патологии недостаточно эффективны, что связано с отсутствием четких представлений об этиопатогенезе данного заболевания.

В ходе исследований была построена система, с помощью которой удается верифицировать потенциальный этиологический фактор фебрильной шизофрении, что подтвердилось результатами вирусологических и иммунологических исследований.

Для этого же контингента больных была построена система консультирования при проведении процедур плазмафереза и инфузионной терапии, применяемая в Московском научно-исследовательском институте психиатрии для оптимизации и выбора тактики лечения больных отделения реанимации, включающая описание 54 медицинских признаков и 93 диагностических правил.

Построена консультационная система оценки состояния вегетативной нервной системы по результатам активной ортоклиностатической пробы, используемая для определения функциональных резервов и адаптационной способности организма и применяемая для выбора и оптимизации тактики лечения больных с хроническими воспалительными процессами Работа проводилась на базе отделения физических методов лечения Всесоюзного научно-исследовательского центра по охране здоровья матери и ребенка.

Консультационная система функционирует в составе программно-аппаратного комлекса, включающего кардиограф, специальные датчики, аппаратуру автоматического ввода кардиосигналов и включает описание 82 признаков и 180 диагностических правил. Обеспечено взаимодействие подсистемы управления поиском решений с программами ввода и первичной обработки кардиосигналов, а также с базой данных. Система решает задачу распознавания форм переходных характеристик кардиосигналов, принятия решения о преобладании симпатического или парасимпатического типов регуляции, о характере вегетативного обеспечения. Помимо результатов измерений для выдвижения и проверки гипотез используются данные анамнеза и клинические признаки.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАЕОТЫ.

1. Разработаны методы построения инструментальных систем оценки состояния человека-оператора, учшхпзающие особенности патологий и допатологических форм нарушений функций организма оператора и современных методов их диагностики и коррекции.

2. Предложен подход к представлению и обработке неопределенности информации и критериев управления поиском решений в системах оценки состояния оператора, состоящий в том, что:

разработан метод сопоставления нечетких образцов, представленных качественными значениями и нечеткими числовыми интервалами, с помощью введения специального нечеткого бинарного антисимметричного отношения сходства. На основании метода реализован быстрый алгоритм сопоставления для »получения семантической оценки степени истинности элементарных условий правил продукций.

- построены обобщенные функции комбинирования антецедентов диагностических правил, позволяющие представлять и обрабатывать сложные высказывания и включать в описания правил критерии управления поиском решений. Показано, что использование таких функций приводит к значительному сокращению количества диагностических правил, представленных на языке инструментальной системы.

3. Предложена модель управления поиском решений при проведении оценки состояния оператора, обеспечивающая реализацию проспективного характера поиска решений в процессе порождения и проверки гипотез на основании анализа критериев надежности, применимости и стоимости способов поиска значений признаков, особенностями которой являются явное задание локальных и глобальных стратегий поиска решений, а также возможность описания иерархического распределенного сценария процесса принятия решений.

4. Реализована инструментальная программная среда для построения' конкретных приложений для работы в составе программно-аппаратных систем оценки состояния оператора. Среда включает редактор описания модели, компилятор во внутренний код, интерпретирующую подсистему управления поиском решений, интерфейс с пользователем, средства

трассировки и отладки, подсистему объяснений, интерфейс с внешней операционной средой. Инструментальная среда работает на IBM PC-совместимых персональных ЭВМ в операционной системе MS-DOS, написана на языке программирования Паскаль.

5. С помощью разработанной инструментальной программной среды для оценки состояния человека-оператора созданы и внедрены в практику:

- консультационная система оценки состояния вегетативной нервной системы по результатам активной ортоклиностатической пробы, используемая для определения функциональных резервов и адаптационной способности организма;

- система консультирования при проведении процедур плазмафереза и инфузионной терапии, применяемая для выбора и оптимизации тактики лечения.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Еремина A.A., Городин К.Е., Самохин A.B., Разработка алгоритма прогнозирования развития фебрильных приступов шизофрении. В кн.: Вопросы кибернетики. Устройства и системы, М., МИРЭА, 1986, с.54-57.

2. Городин К.Е. Принципы построения инструментальных средств разработки медицинских экспертных систем. В кн. Моделирование САПР. АСНИ и ГАП, Тезисы докладов Всесоюзной конференции, Тамбов, 1989, с. 158-159.

3. Михеева Е.А.,Городин К.Е.,Журкин В.В. Специальные языки и программирование, М., МИРЭА, 1987, 79 с.

4. Городин К.Е.,Круглов И.С. Применение экспертных систем при работе с медицинской аппаратурой. В кн. : Актуальные вопросы создания и эксплуатации терапевтической и хирургической медицинской техники. Тезисы докладов Всесоюзной школы-семинара молодых ученых и специалистов. Звенигород, 1989, с. 44-45.

5. Городин К.Е.,Самохин А.В.Информационное обслуживание процедуры плазмафереза с помощью экспертной системы. В кн.

Персональные ЭВМ в задачах проектирования и поддержки решений, Тезисы докладов Совещания специалистов стран-членов СЭВ, Суздаль, 1989, с. 13.

6. Городин К.Е., Самохин A.B., Методы формализации неопределенности при построении экспертных систем. В кн.: Математическое обеспечение ЭВМ и системное программирование, МИРЭА, М., 1989.

7. Авруцкий Г.Я., Самохин A.B., Городин К.Е. и др. Способ лечения фебрильных приступов шизофрении, авторское свидетельство N 1544373, Бюлл. изобретений N 7, 1990.

8. Городин К.Е., Самохин A.B. Информационное обслуживание процедуры плазмафереза с помощью экспертной системы, В кн. Экспертные системы, вып. 1, ВНИИ Информприбор, М., 1990, с.67.