基于規(guī)則推理的奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)研究

董婧　溫吉昱　陳玉婷

摘要 隨著我國奶牛集約化養(yǎng)殖程度的不斷加大，奶牛普通病發(fā)病率逐年增加，已對(duì)我國奶牛業(yè)的健康發(fā)展產(chǎn)生巨大影響。為了實(shí)現(xiàn)奶牛群發(fā)普通病監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)化、診療智能化、預(yù)防控制系統(tǒng)化的理念，解決我國奶牛產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中獸醫(yī)專家缺乏的問題，本文在系統(tǒng)地挖掘奶牛疾病專家臨床經(jīng)驗(yàn)與診斷思維的基礎(chǔ)上，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、專家系統(tǒng)理論及管理學(xué)方法應(yīng)用到奶牛普通病信息管理和診療中，闡述了基于規(guī)則診斷推理技術(shù)的奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、診斷系統(tǒng)的知識(shí)表示與推理機(jī)制。該系統(tǒng)整合了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、人工智能技術(shù)及奶牛群發(fā)普通病診斷技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)奶牛群發(fā)普通病的智能診斷提供了一定的研究?jī)r(jià)值。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要由知識(shí)庫、推理機(jī)制、人機(jī)交互界面和解釋器等組成，將對(duì)奶牛群發(fā)普通病進(jìn)行及時(shí)診療及預(yù)防，從而有效地控制普通病的發(fā)生，為我國奶牛群發(fā)普通病的群防群控提供科技支撐。

關(guān)鍵詞 奶牛；普通病；遠(yuǎn)程診療；智能化； 規(guī)則推理

中圖分類號(hào) S858.23；TP311.52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2018）16-0227-02

Remote Intelligent Diagnosis and Treatment System on Dairy Cows Common Diseases Based on Rule Reasoning

DONG Jing WEN Ji-yu CHEN Yu-ting XU Yun-ze XING Qi-ming LI Lin *

（College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shenyang Agricultural University，Shenyang Liaoning 110161）

Abstract With the continuous enhancement of intensive dairy farming in China，the incidence of common diseases of dairy cows increases year by year，which has exerted a great influence on the healthy development of dairy industry in China.In order to realize the concept of standardized surveillance，intelligent diagnosis and treatment，and systematic prevention and control of common diseases in cows，solve the experts shortages of dairy industry development process，based on the systematic mining on the basis of clinical experience and diagnosis thinking of cow disease experts，the computer technique，expert system theory，and management method were applied to the cow attended in information management and diagnosis and treatment.The rule-based diagnosis reasoning technology of cow group attended the remote intelligent diagnosis system structure and function，diagnosis system of knowledge representation and reasoning mechanism were expounded.The system integrated database technology，artificial intelligence technology and common disease diagnosis technology of cows，which provided certain research value for the intelligent diagnosis of common diseases of cows.The structure of the system consisted of knowledge base，reasoning mechanism，man-machine interaction interface and interpreter，so as to effectively control the occurrence of common diseases，and provide scientific and technological support for the prevention and control of common diseases in cows in China.

Key words dairy cow；common disease；remote diagnosis；intelligentialize；rule reasoning

近年來，奶牛普通病（如奶牛營養(yǎng)代謝病、乳房炎、肢蹄病、不孕癥等疾病）發(fā)病率隨著我國奶牛集約化養(yǎng)殖程度的不斷加強(qiáng)而逐年增加，已嚴(yán)重影響我國奶牛業(yè)的健康發(fā)展，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失[1]。而解決奶牛群發(fā)普通病診斷困難、準(zhǔn)確率低等問題的有效途徑——應(yīng)用專家系統(tǒng)理論及計(jì)算機(jī)技術(shù)是近年的研究熱點(diǎn)[2]。本文對(duì)奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)進(jìn)行研究，系統(tǒng)地挖掘奶牛疾病專家臨床經(jīng)驗(yàn)與診斷思維，闡述了基于規(guī)則診斷推理技術(shù)的奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能、診斷系統(tǒng)的知識(shí)表示與推理機(jī)制。將計(jì)算機(jī)技術(shù)、專家系統(tǒng)理論及管理學(xué)方法應(yīng)用到奶牛普通病信息管理和診療中，以期有針對(duì)性地采取預(yù)防措施，減少防控工作的被動(dòng)性與盲目性，為我國奶牛群發(fā)普通病的群防群控提供科技支撐。

1 推理方法

基于規(guī)則推理是指以規(guī)則的形式表示獲取的知識(shí)，通過對(duì)規(guī)則知識(shí)的匹配和推斷獲得問題的求解方案，包括3 種推理方式：正向推理、反向推理和正反向混合推理[3]。

1.1 正向推理

正向推理是按照由條件推出結(jié)論的方向進(jìn)行的推理方式，其從一組事實(shí)出發(fā)，使用一定的推理規(guī)則，來證明目標(biāo)事實(shí)或命題的成立[4]，其過程如圖1所示。

1.2 反向推理

反向推理又稱逆向推理，其推理方式和正向推理相反，由結(jié)論出發(fā)，逐級(jí)驗(yàn)證該結(jié)論的正確性，直至已知條件[5]，其過程如如圖2所示。

1.3 正反向混合推理

由正向推理診斷和反向推理診斷結(jié)合而形成的診斷推理方式稱為正反向混合推理。正反向混合推理充分結(jié)合2種推理方式的優(yōu)勢(shì)，互相彌補(bǔ)不足[6]。

2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

基于規(guī)則推理的奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖3所示，主要由知識(shí)庫、解釋器、人機(jī)交互界面、推理機(jī)制等組成。

3 診斷過程

根據(jù)臨床獸醫(yī)工作者的習(xí)慣和為了體現(xiàn)平臺(tái)使用的智能化，奶牛群發(fā)普通病遠(yuǎn)程智能診療系統(tǒng)采用正反向混合推理。正反向混合推理時(shí)系統(tǒng)提供若干癥狀組，如體溫監(jiān)測(cè)，營養(yǎng)發(fā)育、體表檢查、頭頸部檢查、口腔檢查、腹部檢查、乳房檢查、循環(huán)系統(tǒng)檢查、神經(jīng)系統(tǒng)檢查、生殖器官檢查、生殖功能檢查、消化器官檢查、消化功能檢查、運(yùn)動(dòng)器官檢查、運(yùn)動(dòng)行為檢查、呼吸功能檢查、呼吸器官檢查、泌尿功能檢查、泌尿器官檢查、實(shí)驗(yàn)室檢查等，每個(gè)癥狀組內(nèi)還包括若干癥狀亞組。提供多個(gè)癥狀的目的是為了減少由于癥狀量不足引起診斷錯(cuò)誤，從而提高診斷的準(zhǔn)確性。同時(shí)，所提供的實(shí)驗(yàn)室檢查方法也可以為疾病的確診提供進(jìn)一步的依據(jù)，使平臺(tái)更具實(shí)用性和可操作性。

以奶牛發(fā)生行動(dòng)異常為例說明該系統(tǒng)的診斷過程。某奶牛養(yǎng)殖戶發(fā)現(xiàn)飼養(yǎng)的奶牛運(yùn)動(dòng)有些異常表現(xiàn)，但由于受專業(yè)知識(shí)不足所限，不能確切地表述奶牛所發(fā)生的癥狀，如果使用該系統(tǒng)可進(jìn)行如下操作。由于是運(yùn)動(dòng)異常，懷疑發(fā)病部位應(yīng)屬于運(yùn)動(dòng)器官，選擇“運(yùn)動(dòng)器官檢查”癥狀組，在其癥狀亞組界面將出現(xiàn)4個(gè)供選癥狀，即關(guān)節(jié)、后肢、四肢和髁。點(diǎn)擊“關(guān)節(jié)”，在頁面的主體部分出現(xiàn)多個(gè)“關(guān)節(jié)相關(guān)的癥狀”，也就是供使用者所選的癥狀陳述語句。如在此選擇了幾個(gè)供選癥狀：關(guān)節(jié)觸診疼痛敏感、關(guān)節(jié)僵硬、關(guān)節(jié)腫大。此時(shí)如果用戶對(duì)于癥狀不清楚，還可以查看該癥狀所對(duì)應(yīng)的圖片信息，或查看所對(duì)應(yīng)的影音資料。點(diǎn)擊“診斷”后，此時(shí)系統(tǒng)將根據(jù)用戶提供的癥狀進(jìn)行診斷，診斷后，可能不會(huì)直接得出診斷結(jié)果，而提示“奶牛是否還存在以下癥狀”，提示根據(jù)用戶所提供的癥狀，系統(tǒng)已經(jīng)懷疑是某種疾病。如果患這種疾病，病牛也許還存在其他的某些癥狀，但這些癥狀可能因?yàn)橛脩糁R(shí)所限，或觀察不仔細(xì)沒有被發(fā)現(xiàn)。因此，對(duì)于這些相關(guān)癥狀，使用者應(yīng)該進(jìn)一步檢查，如果存在，則進(jìn)一步選擇相應(yīng)的診斷。例如如果出現(xiàn)“跛行”癥狀則選擇該癥狀；如果沒有跛行的癥狀，則選擇“無上述癥狀”，系統(tǒng)最終將給出此次診斷的結(jié)果。將正向推理和反向推理相結(jié)合對(duì)奶牛疾病進(jìn)行診斷，不但可以提高對(duì)奶牛診斷的準(zhǔn)確性和可信性，而且還可以將使用者認(rèn)為不必要或者遺漏的信息重新納入疾病診斷過程中，更有利于提高系統(tǒng)平臺(tái)的運(yùn)行效率，同時(shí)也符合一般專家診斷思維過程。

診斷結(jié)束后如果用戶認(rèn)為可能性較大，并準(zhǔn)備對(duì)其進(jìn)行治療，可以選擇該病后，選擇“治療”按鈕， 就會(huì)進(jìn)入治療頁面，其將展示3個(gè)方面內(nèi)容，即治療原則、治療方法、治療處方。

4 結(jié)論

奶牛群發(fā)普通病診斷是奶牛產(chǎn)業(yè)的發(fā)展亟待解決的問題，本研究在規(guī)則有效表達(dá)的基礎(chǔ)上融合設(shè)計(jì)了奶牛群發(fā)普通病輔助診斷系統(tǒng)，為中國奶牛產(chǎn)業(yè)養(yǎng)殖者提供了疾病診斷的解決方案。該系統(tǒng)將對(duì)奶牛群發(fā)普通病進(jìn)行及時(shí)診療及預(yù)防，從而有效地控制普通病的發(fā)生，為我國奶牛群發(fā)普通病的群防群控提供科技支撐。

5 參考文獻(xiàn)

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