基于圖靈機器人的獸醫(yī)輔助臨床診斷APP開發(fā)的研究

楊凱一,劉中旺,王楚翹,范月圓,顧 瑩,羅 嚴,尹 航,馮國峰,白志坤

(1.東北農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)學學院 實驗動物與比較醫(yī)學重點實驗室,黑龍江哈爾濱150030 ； 2.東北農(nóng)業(yè)大學經(jīng)濟管理學院,黑龍江哈爾濱150030 ； 3.東北農(nóng)業(yè)大學動物科學與技術學院,黑龍江哈爾濱150030)

獸醫(yī)臨床診斷是獸醫(yī)通過檢查后，對家畜的健康狀況和疾病情況所做出的判斷[1]。現(xiàn)今獸醫(yī)診治病畜主要依靠個人臨床經(jīng)驗和臨床資料，如果有可供快速查閱的數(shù)據(jù)庫，同時與互聯(lián)網(wǎng)信息技術相結合，就可實現(xiàn)在線分析和診斷。在人醫(yī)領域，關于醫(yī)學文獻類的軟件有READ、杏樹林；醫(yī)學資訊類的有MedPage Today、醫(yī)學時間；醫(yī)學循證類的有UpToDate、DynaMed；醫(yī)學社區(qū)類的有Figure、丁香園等[2]。但在獸醫(yī)領域，只有極少數(shù)量的此類軟件，更沒有找到一款適用于獸醫(yī)臨床診斷的APP。

本文介紹了APP Inventor 2廣州服務器(廣州市教育信息中心APP Inventor服務器，網(wǎng)址為http://app.gzjkw.net)與圖靈機器人相結合設計開發(fā)獸醫(yī)臨床診斷APP——“寵伴”的過程，希望最大化的支撐臨床獸醫(yī)的決策過程，使其隨時隨地得到循證服務，并應用所能獲得的最好的研究依據(jù)，根據(jù)動物醫(yī)生的個人專業(yè)技能和多年臨床經(jīng)驗，考慮病畜的實際情況，將三者結合制定出治療措施。

1 應用平臺簡介

1.1 圖靈機器人 圖靈機器人開放平臺是北京光年無限科技旗下的智能聊天機器人開放平臺，通過此平臺，用戶可快速構建自己的專屬聊天機器人，并為其添加豐富的機器人云端技能[3]。圖靈機器人擁有諸多優(yōu)秀的功能，其中較為實用的功能，比如中文聊天對話、自然語言處理(NPL)知識庫、自定義身份屬性、情感識別引擎、多領域智能問答等都深受開發(fā)者的推崇。圖靈機器人開放基于NLP技術的自定義知識庫功能，將領先人工智能技術與用戶私有知識庫進行有效結合，機器人擁有者可批量導入知識庫，為自己的機器人注入“獨家內容”，以滿足不同的需求。而圖靈機器人API(應用程序編程接口)是在人工智能的核心能力的基礎上，為廣大開發(fā)者提供的一系列基于云計算和大數(shù)據(jù)平臺的在線服務和開發(fā)接口，開發(fā)者可以利用圖靈機器人的API創(chuàng)建各種在線服務，自定義機器人數(shù)據(jù)庫及其他屬性，打造其專屬的智能交互機器人。

1.2 APP Inventor APP Inventor是2010年谷歌公司推出一款手機編程軟件，是一個完全在線開發(fā)的Android編程環(huán)境[4]。此軟件為開發(fā)者提供了極大的便捷，軟件的制作時間短，便于測試。拋棄復雜的程式代碼而使用積木式的堆疊法來完成所需的Android程式，用戶只需要根據(jù)自己的需求向其中添加服務選項即可,也就是說我們所要做的只是“拼裝”簡單的代碼程序。該軟件一經(jīng)問世就得到廣泛的認可。App Inventor的組件分為可視化組件和非可視化組件。可視化組件構成了應用程序界面的主體。通過可視化界面，將系統(tǒng)所需要的組件，例如按鈕、文本輸入框和圖像等組件，選取到所開發(fā)的移動設備界面。非可視組件，例如音頻播放器、視頻播放器等組件，此類組件具有很強的關聯(lián)性，是應用能發(fā)揮功能的重要組成部分。

2 構建過程

2.1 設計思路 基于圖靈機器人與APP Inventor開發(fā)的獸醫(yī)臨床診斷APP是一款輔助獸醫(yī)師診斷決策的軟件，運用圖靈機器人API可以將數(shù)據(jù)庫“鑲嵌”于APP Inventor之中成為一個專為獸醫(yī)臨床服務的軟件。該軟件擁有智能診斷及病例導入兩大功能，可以保證每一位注冊用戶擁有強大的數(shù)據(jù)庫支持，收集大量臨床病例并不斷更新數(shù)據(jù)，使得智能診斷更為精準，為獸醫(yī)師提供快速、可靠的服務。圖1為該軟件的主程序流程圖。

圖1 主程序流程圖

2.2 構建過程

2.2.1 APP組件設計 該軟件共有2個屏幕，分別為登錄界面和智能診斷界面，其中每個屏幕含有多種組件，是本應用的界面，其中包含有按鈕、標簽、文本輸入框、密碼輸入框等可視化組件，包含有網(wǎng)絡微數(shù)據(jù)庫、計時器、對話框等非可視化組件，具體邏輯設計見圖2。

圖2 軟件界面

2.2.2 APP邏輯設計 對組件進行邏輯設計要在模塊編輯視圖中完成，邏輯模塊中，每一個組件的代碼都被分割成代碼模塊。每一個代碼模塊擁有屬于自己的功能。當我們在編輯邏輯語言時，通過不同代碼模塊間的拼接，從而使每一個組件都擁有自己的功能。

登錄注冊功能邏輯:此模塊包含登錄按鈕、創(chuàng)建新賬號按鈕、標簽、文本輸入框、密碼輸入框等可視化組件，包含計時器、網(wǎng)絡微數(shù)據(jù)庫、對話框等非可視化組件。當新用戶進行注冊時，用戶編輯的用戶名的密碼分別以標簽一一對應的形式保存在網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫中。當用戶再次進入應用時通過輸入自己的用戶名和密碼向網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫發(fā)出請求，從而獲得登錄權限。若賬號密碼不匹配則不能進入軟件，見圖3。

智能診斷功能邏輯:此模塊組件較為簡單，包含文本輸入框、提交按鈕、標簽等可視化組件，包含Web瀏覽框及Web客戶端等非可視化組件，當用戶輸入文本并提交時，接入的圖靈機器人API便會在數(shù)據(jù)庫中智能解析問題，然后反饋給用戶最接近的答案,見圖4。

2.3 圖靈機器人的接入與數(shù)據(jù)庫搭建

2.3.1 圖靈機器人的接入 注冊登入圖靈機器人官網(wǎng)(www.tuling123.com)，獲取圖靈機器人APIKEY，在APP Inventor邏輯設計界面，將初始化全局變量網(wǎng)址設置為：http://openapi.tuling123.com/openapi/api/v2(此為圖靈機器人的接口地址)，初始化全局變量KEY設置為在官網(wǎng)獲取到的APIKEY，最后將初始化全局變量USERID設置為圖靈用戶的賬號編碼，一般為6位，此過程即為圖靈機器人的接入過程，見圖5。

2.3.2 圖靈機器人數(shù)據(jù)庫的搭建 圖靈機器人的數(shù)據(jù)庫導入需要大量的信息，在錄入初期，我們需要將大量的病例、問題整理為Excel格式，再導入數(shù)據(jù)庫，工作量較大，所以在數(shù)據(jù)庫的導入上要花費大部分的時間，若將數(shù)據(jù)庫做到完善，則需要較久時間來進行信息的校準、整理、錄入的過程。我們的數(shù)據(jù)目前主要來源于東北農(nóng)業(yè)大學動物醫(yī)院的臨床病例及部分網(wǎng)絡內容，將大量的數(shù)據(jù)篩選確認后，以Excel的形式逐條導入到圖靈機器人的后臺數(shù)據(jù)庫當中。

圖3 登錄注冊功能邏輯設計

圖4 智能診斷功能邏輯設計

圖5 機器人接入邏輯設計

在模糊搜索方面，畜主大多不了解專業(yè)詞匯，因此保證一個專業(yè)詞匯要有幾種到十幾種的模糊定義，才能讓用戶使用流暢。目前模糊搜索的功能尚不完善，對于專業(yè)名詞的“校準”需要在測試中不斷發(fā)展。在數(shù)據(jù)庫的導入上，我們也為軟件的智能化做出了努力，對同一條備選信息，盡可能多的設置多個預設問題，可以支持使用者對獲得同一信息的多種提問方式，使得獸醫(yī)師搜索答案更為全面。

3 討論

根據(jù)國家統(tǒng)計局數(shù)據(jù)顯示，2010-2016年，中國寵物行業(yè)年復合增長率為49.1%，位于各行業(yè)增長之首[5]。來自美國寵物用品協(xié)會的數(shù)據(jù)表明，2016年我國寵物行業(yè)細分市場占比中，寵物醫(yī)療行業(yè)占比為22.88%。與此同時，人們對醫(yī)療的認知也發(fā)生了變化，移動醫(yī)療漸漸被人們重視。由此軟件的開發(fā)順應行業(yè)的發(fā)展，表現(xiàn)出了良好的生存環(huán)境和發(fā)展空間。國內移動醫(yī)療APP發(fā)展迅速，現(xiàn)階段已達2 000多款，遺憾的是針對于家畜或寵物的移動醫(yī)療APP不足一成[6]。因此，寵物醫(yī)療APP具有較大的發(fā)展?jié)摿εc行業(yè)優(yōu)勢。

早期的諸如“動物疾病診斷專家系統(tǒng)”，其主要功能是對某種動物進行智能診斷，通過輸入精準的數(shù)據(jù)，利用算法對數(shù)據(jù)進行分析，以列表形式根據(jù)疾病發(fā)生的概率由大至小顯示，達到智能診斷的效果。這種診斷系統(tǒng)得到的結果更加準確，同樣，要得到準確的結果，對于收集數(shù)據(jù)的要求更嚴謹、精確。而大多數(shù)的寵物主人和一部分的小型養(yǎng)殖場畜主并不具備這樣的條件，他們提供的信息是模糊的。我們構建的APP相對于電腦端的專家系統(tǒng)，軟件小巧了很多，不但可用于Android系統(tǒng)的手機、平板電腦，獸醫(yī)師使用較為便捷，甚至可為獸醫(yī)師提供內嵌平板的診斷工作臺，簡化操作，方便輔助獸醫(yī)師的診療。我們以API中的圖靈機器人為基礎，以模糊搜索為輔助，增加了搜索的智能性和準確性。其中圖靈機器人具備強大的中文理解能力，能夠滿足獸醫(yī)師多方面的問答需求。內置的NLP知識庫，具有準確率高，操作簡單的特點，通過該模塊，批量導入垂直領域的問答知識，賦予了機器人快速實現(xiàn)垂直領域的問答能力。用戶只需根據(jù)動物的癥狀，向圖靈機器人發(fā)起對話，輸入關鍵詞后就可以得到需要的機器人的回答，得到較為權威的畜禽病源病因參考解釋和解決方法。

本文介紹的獸醫(yī)智能診斷APP能夠基本實現(xiàn)輔助獸醫(yī)診斷決策的功能，但仍然有很多不足之處，需要我們進一步改善和加強，做到操作更簡單，應答更迅捷。例如數(shù)據(jù)庫雖然覆蓋面廣，但有時會遇到其沒有收錄的個體案例，為了完善這一問題，我們希望未來可以增加用戶在線循證服務，將其發(fā)展為獸醫(yī)師的病例交流平臺，同時將解決的問題認證后整理并導入到數(shù)據(jù)庫當中，使數(shù)據(jù)庫涵蓋更加全面詳細。同時，我們將進一步學習和熟悉圖靈機器人及Android開發(fā)平臺的應用，在提高用戶體驗的同時，逐步完善其功能，加入新技術，將“醫(yī)工”相結合，突出交叉學科優(yōu)勢，打造更完美的專屬寵物醫(yī)療的實用性APP,以最大化輔助獸醫(yī)師的診斷決策。