Введение к работе
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 решений 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 -^ояния человека-оператора, находящегося в экстремальных условиях.
Для достижения указанной цели в диссертационной работе решаются следующие основные задачи:
-
исследование процесса принятия решений специалистом по оценке состояния человека-оператора и разработка средств его формального описания;
-
разработка специальных методов представления и обработки неопределенности информации и знаний при проведении экспресс-диагностики;
-
разработка модели управления поиском решений с учетом проспективного характера поиска решений в процессе выдвижения и проверки гипотез;
-
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/Ш/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.
