Detail předmětu
Počítačová podpora lékařské diagnostiky
FEKT-LPDGAk. rok: 2014/2015
Předmět je věnován použití umělé inteligence v medicíně. Je orientován na získání znalostí o počítačově podporované lékařské diagnostice, principech rozhodování v medicíně, práci s neurčitostí v medicínských datech, usuzování za podmínek neurčitosti, principech fuzzy vyjádření neurčité informace a stavbě expertních systémů. Praktické znalosti získají studenti v oblasti programování expertních systémů.
Jazyk výuky
čeština
Počet kreditů
4
Garant předmětu
Zajišťuje ústav
Výsledky učení předmětu
Absolvent předmětu je schopen:
- popsat základní způsoby počítačového zpracování biomedicínských dat,
- vysvětlit základní pojmy počítačově podporované lékařské diagnostiky,
- popsat principy základních metod pravděpodobnostního rozhodování,
- diskutovat výhody a nevýhody jednotlivých metod,
- navrhovat jednoduché expertní systémy,
- na základě definovaných požadavků vyhodnotit kvalitu rozhodovacích metod.
- popsat základní způsoby počítačového zpracování biomedicínských dat,
- vysvětlit základní pojmy počítačově podporované lékařské diagnostiky,
- popsat principy základních metod pravděpodobnostního rozhodování,
- diskutovat výhody a nevýhody jednotlivých metod,
- navrhovat jednoduché expertní systémy,
- na základě definovaných požadavků vyhodnotit kvalitu rozhodovacích metod.
Prerekvizity
Student by měl být schopen vysvětlit základní principy pravděpodobnostního počtu, měl by znát základní pojmy zpracování dat a měl by ovládat základní znalosti z databázových systémů. Obecně jsou požadovány znalosti matematiky na úrovni bakalářského studia.
Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody
Metody vyučování zahrnují přednášky a laboratorní cvičení na počítači. Předmět využívá e-learning (Moodle). Student odevzdává projekty podle pokynů vyučujících
Způsob a kritéria hodnocení
až 30 bodů ze cvičení (samostatný projekt)
až 70 bodů za písemnou zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v základních pojmech počítačově podporované lékařské diagnostiky a schopnosti aplikovat základní principy rozhodování v medicíně.
až 70 bodů za písemnou zkoušku
Zkouška je zaměřena na ověření orientace v základních pojmech počítačově podporované lékařské diagnostiky a schopnosti aplikovat základní principy rozhodování v medicíně.
Osnovy výuky
1. Úvod do expertních systémů, umělá inteligence.
2. Pravděpodobnostní usuzování v medicíně, diagnostické testy.
3. Pravděpodobnostní testy, kvalita testů, šance, Bayesův teorém.
4. Předtestová a potestová pravděpodobnost, senzitivita a specificita, rozhodovací stromy.
5. Reprezentace znalostí, produkční pravidla.
6. Logika v reprezentaci znalostí, Vennovy diagramy, výroková logika.
7. Inference, modus ponens.
8. Prokazování tvrzení, rezoluční pravidlo.
9. Příklady rezoluce.
10. Neurčitost a nepřesná inference.
11. Fuzzy množiny.
12. Fuzzy logika.
2. Pravděpodobnostní usuzování v medicíně, diagnostické testy.
3. Pravděpodobnostní testy, kvalita testů, šance, Bayesův teorém.
4. Předtestová a potestová pravděpodobnost, senzitivita a specificita, rozhodovací stromy.
5. Reprezentace znalostí, produkční pravidla.
6. Logika v reprezentaci znalostí, Vennovy diagramy, výroková logika.
7. Inference, modus ponens.
8. Prokazování tvrzení, rezoluční pravidlo.
9. Příklady rezoluce.
10. Neurčitost a nepřesná inference.
11. Fuzzy množiny.
12. Fuzzy logika.
Učební cíle
Cílem předmětu je poskytnout studentům základní orientaci v problematice počítačově podporované diagnostiky v medicíně s prvky umělé inteligence a navrhování jednoduchých diagnostických systémů pro použití v medicíně.
Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky
Laboratorní výuka je povinná. Řádně omluvené zameškané hodiny lze nahradit po domluvě s vyučujícím.
Základní literatura
Giarratano, J., Riley, G.: Expert Systems. Principles and Programming. PWS-Publishing Company, Boston, 632 str., 1998. (EN)
Krishnamoorthy, C. S., Rajeev, S.: Artificial Intelligence and Expert Systems for Engineers. CRC Press, 1996. (EN)
Nguyen, H. T., Walker, E. A.: A First Course in Fuzzy Logic. CRC Press, 1997. (EN)
Provazník, I., Kozumplík, J. Expertní systémy. Brno: VUTIUM, 1999. ISBN 8021414863 (CS)
Krishnamoorthy, C. S., Rajeev, S.: Artificial Intelligence and Expert Systems for Engineers. CRC Press, 1996. (EN)
Nguyen, H. T., Walker, E. A.: A First Course in Fuzzy Logic. CRC Press, 1997. (EN)
Provazník, I., Kozumplík, J. Expertní systémy. Brno: VUTIUM, 1999. ISBN 8021414863 (CS)
Zařazení předmětu ve studijních plánech
- Program EEKR-ML1 magisterský navazující
obor ML1-BEI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
- Program EEKR-ML magisterský navazující
obor ML-BEI , 2 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
- Program EEKR-CZV celoživotní vzdělávání (není studentem)
obor ET-CZV , 1 ročník, zimní semestr, volitelný oborový
Typ (způsob) výuky
Přednáška
26 hod., nepovinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Úvod do problematiky použití umělé inteligence v medicíně. Počítačově podporovaná lékařská diagnostika (PPLD), její aplikační oblasti, programovací jazyky umělé inteligence, návrh systémů PPLD, expertní systémy, význam a použití znalostí.
Principy rozhodování v medicíně, medicínská data, informace, znalosti, metaznalosti, hypotézy, statistika v rozhodování, interpretace diagnóz.
Neurčitost v medicínských datech, usuzování za podmínek neurčitosti, klasická Bayesovská pravděpodobnost v. faktory určitosti v řešení medicínských problémů.
Míra věrohodnosti a míra nevěrohodnosti v procesu strojového usuzování, podobnost s lidským usuzováním, principy fuzzy vyjádření neurčité informace.
Fuzzy čísla, fuzzy relace a fuzzy logika pro PPLD.
Stavba expertních systémů, význam znalostí a faktů, proces strojového usuzování.
Reprezentace medicínských znalostí, produkční pravidla, rozhodovací stromy.
Deduktivní logika, výroková logika a predikátová logika v medicínské diagnostice.
Logické systémy a rezoluční metoda, dopředné a zpětné řetězení znalostí.
Programování expertních systémů, základy jazyka CLIPS, příklady návrhu expertních systémů v jazyce CLIPS.
Znalostní inženýrství, kooperace znalostního inženýra a lékařského experta v získávání znalostí, principy a zásady návrhu expertních systémů.
Fuzzy pravidla v expertních systémech.
Kompoziční pravidlo inference v medicínských expertních systémech, defuzzifikace pro stanovení jednoznačné diagnózy.
Principy rozhodování v medicíně, medicínská data, informace, znalosti, metaznalosti, hypotézy, statistika v rozhodování, interpretace diagnóz.
Neurčitost v medicínských datech, usuzování za podmínek neurčitosti, klasická Bayesovská pravděpodobnost v. faktory určitosti v řešení medicínských problémů.
Míra věrohodnosti a míra nevěrohodnosti v procesu strojového usuzování, podobnost s lidským usuzováním, principy fuzzy vyjádření neurčité informace.
Fuzzy čísla, fuzzy relace a fuzzy logika pro PPLD.
Stavba expertních systémů, význam znalostí a faktů, proces strojového usuzování.
Reprezentace medicínských znalostí, produkční pravidla, rozhodovací stromy.
Deduktivní logika, výroková logika a predikátová logika v medicínské diagnostice.
Logické systémy a rezoluční metoda, dopředné a zpětné řetězení znalostí.
Programování expertních systémů, základy jazyka CLIPS, příklady návrhu expertních systémů v jazyce CLIPS.
Znalostní inženýrství, kooperace znalostního inženýra a lékařského experta v získávání znalostí, principy a zásady návrhu expertních systémů.
Fuzzy pravidla v expertních systémech.
Kompoziční pravidlo inference v medicínských expertních systémech, defuzzifikace pro stanovení jednoznačné diagnózy.
Cvičení na počítači
13 hod., povinná
Vyučující / Lektor
Osnova
Řešení individuálních projektů návrhu expertních systémů jako systémů počítačově podporované diagnostiky v medicíně.