11. 2. Классификация состояний объекта исследования

Представленные выше характерные особенности эксперт-ных знаний позволяют считать адекватным способом получения информации от эксперта тот, при котором эксперт решает привычную для себя задачу. Для проблем классификации с яв­ными признаками такой задачей является анализ описания объекта исследований, данного как совокупность значений ди­агностических признаков. Этот анализ привычен для эксперта. Можно ожидать, что при таком анализе полностью проявляют­ся его знания.

В качестве примера приведем задачу дифференциальной диагностики тромбоэмболии легочной артерии (ТЭЛА) и остро­го инфаркта миокарда (ОИМ) [12,15]. Перечень диагностиче­ских признаков, указанных экспертами: 1) анамнез, факторы риска; 2) боль; 3) цвет кожи; 4) дыхание; 5) артериальное дав­ление; 6) электрокардиограмма;

7) рентгенограмма грудной клетки; 8) эхокардиограмма; 9) ферменты крови.

На шкале каждого из признаков эксперты выделили не­сколько значений, причем два из них наиболее характерны соответственно – одно для ТЭЛА, другое для ОИМ. Например, для первого диагностического признака шкала имеет вид:

• в анамнезе операция, травма, роды, тромбофлебит, опухоли;

• в анамнезе стенокардия, ишемическая болезнь сердца;

• в анамнезе патологии нет.

Описание проблемы вводится в компьютер. Комбинируя значения диагностических признаков, компьютер предъявляет эксперту одно из возможных состояний объекта исследования (больного) в виде клинической ситуации. Кроме того, эксперту предоставляется перечень классов решений, к одному или не­скольким из которых он относит клиническую ситуацию.

11.3. Гипотеза о характерности

При получении информации от эксперта активно использу­ется гипотеза о различной характерности значений диагности­ческого признака по отношению к каждому из классов. Иначе говоря, предполагается, что эксперт может упорядочить все значения каждого диагностического признака по их характер­ности для каждого из классов решений и что это упорядочение не зависит от значений других признаков.

Возьмем i-й диагностический признак. Два любых значения на его шкале х_li и х_ki находятся в следующем отношении

характерности для класса Р_j:

х_li, х_ki  D_pj ,

где D_pj – отношение доминирования по характерности для класса Р_j. Другими словами, мы ввели бинарное отношение доминирования для значений одного диагностического призна­ка (х_li более характерен для класса Р_j).

Вернемся к проблеме дифференциальной диагностики тромбоэмболии легочной артерии и инфаркта миокарда. Одним из диагностических_; признаков, используемых врачом-экспертом, является цвет кожи в момент осмотра больного. Шкала данного признака имеет следующие значения:

1) резкий цианоз лица, шеи, верхней половины туловища;

2) бледность кожных покровов, акроцианоз;

3) нормальный цвет кожи.

По характерности для ТЭЛА эти значения могут быть упо­рядочены так: 3-2-1. Для ИМ упорядочение по характерности иное: 2-3-1.

Используя бинарные отношения характерности по отдель­ным признакам, можно построить отношение доминирования по характерности для каждого класса на множестве состояний (векторов а_i):

(a_i, a_j)  D_pj ,

если для каждого из диагностических признаков значение соответствующего компонента вектора a_i не менее характерно по отношению к классу Р_j, чем значение компонента вектора a_j, и хотя бы для одного компонента более характерно, то выполняется условие доминирования по характерности, приведенное выше.

Использование гипотезы о характерности позволяет существенно уменьшить число вопросов эксперту, необходимое для построения полной классификации.

Пусть эксперт отнес к классу Р_j какое-то состояние а_k объекта исследования. Это означает, что сложившийся у него (по описанию) образ объекта характерен для данного класса. В то же время отдельные признаки не обязательно имеют самые характерные значения для класса Р_j. Логично предположить, что другие состояния, описание которых совпадает с а_k, кроме значений тех диагностических признаков, которые заменены на более характерные для класса Р_j, также относятся к классу Р_j.

На формальном языке можно утверждать, что ис­пользование сформулированной выше гипотезы доминирования по характерности позволяет построить на множестве состояний А конус доминирования по характерности. Один ответ экс­перта позволяет классифицировать сразу группу состояний.

Мы называем используемое правило гипотезой потому, что могут быть случаи, когда распространение по характерности некорректно. Подобные случаи возникают при зависимости диагностических признаков. Поэтому применение гипотезы о характерности должно сопровождаться ее проверкой (см. далее).