سیستم خبره تشخیص سرطان چطور عمل می‌کند؟

زمانی که واژه خبره را در واژه‌نامه جستجو کنید، معنای آن را واژگانی چون «کارشناس، آگاه، زبردست و کارآزموده» می‌یابید. به‌طور کلی سیستم خبره، ماشینی است که سعی دارد تا کار یک انسانِ متخصص و کارشناس را انجام دهد. این سیستم‌ها مهارت‌های افراد متخصص را برای افراد غیرمتخصص در دسترس قرار می‌دهند و نوعی از هوش مصنوعی به‌حساب می‌آیند. چرا که این برنامه‌ها الگوی تفکر و شیوه عملکرد انسان را شبیه‌سازی می‌کنند و سپس موجب نزدیکی عملکرد سیستم خبره با عملکرد انسان متخصص یا فرد کارشناس می‌شوند. سیستم خبره در تشخیص سرطان نیز همین‌طور عمل می‌کند، در این‌جا سامانه یا سیستم خبره آن‌ دانشی که یک پزشک متخصص باید داشته باشد را دریافت می‌کند و با عملکردی همچون او سعی در تشخیص بیماری خواهد داشت.

در سیستم‌های خبره تصمیم را رایانه می‌گیرد. سیستم خبره در تشخیص سرطان، مبتنی بر دانش و داده‌های دریافتی است و بدون آن‌ها کاری نمی‌تواند انجام دهد. در این سامانه‌ها می‌توان آخرین‌داده‌ها را از هر علمی به رایانه منتقل کرد و بر اساس یک برنامه پرسش و پاسخ، تصمیم‌گیری‌های رایانه را دانست. معمولاً در یک سیستم خبره اطلاعات به شکل واقعیت‌ها و قاعده‌ها در یک پایگاه داده با روشی ساختارمند ذخیره می‌شود و سپس به‌وسیله روش‌های استنتاجی، نتیجه مورد نیاز را دریافت می‌کنند. به نظر می‌رسد روش استنتاجی این سامانه‌ها برگرفته از روش استدلال استنتاجی علم منطق است که در میان فلاسفه غرب، سقراط چارچوب‌های آن را محکم و ارسطو آن را مستندسازی و ثبت کرد.

این روش با پرسش و پاسخ نتیجه‌گیری می‌کند و یک سیستم خبره نیز از همین روش بهره می‌برد. یک سیستم خبره در تشخیص سرطان، آن‌قدر از فرد سوال می‌پرسد تا به یک جواب دقیق بر اساس علم منطق دست‌ یابد. یک مثال ساده از پرسش و پاسخ:

• سامانه: آیا گیاه، در زمین می‌روید؟
• فرد: خیر.
• سامانه: آیا گیاه، در آب می‌روید؟
• فرد: بله.
• سامانه: آیا گیاه در آب‌های کم‌عمق می‌روید؟
• فرد: بله.
• سامانه: آیا گیاه سبز است؟
• فرد: خیر.
• سامانه: آیا گیاه قرمز است؟
• فرد: بله.
• سامانه: آیا گیاه در آب‌های اقیانوس هند زیست دارد؟
• فرد: خیر.
• سامانه: آیا گیاه در آب‌های اقیانوس آرام زیست دارد؟
• فرد: بله.
• سامانه: این گیاه شقایق دریایی است.

سیستم خبره در تشخیص سرطان نیز این‌گونه عمل می‌کند و با تولید چنین گفتگویی سعی می‌کند تا مخاطبش را یاری رساند. تفاوت اصلی یکی سیستم خبره با دیگر سیستم‌ها در این است که یک سامانه خبره تنها در یک زمینه خاص کارشناس می‌شود و فقط روی آن تمرکز می‌کند. یک سیستم خبره از استدلال مبتنی بر استنتاج استفاده می‌کند و برای آن از الگوریتم‌های استنتاجی و روش‌های حل مسئله نیز بهره می‌برد، ولی همچنین می‌تواند از روش‌های شهودی و آزمون و خطا نیز استفاده کند و با این روش مسائل دشوارتر را نیز پاسخ دهد.

فرایند تشخیص بیماری چیست؟

برای این‌که نوع کارکرد سیستم خبره در تشخیص سرطان را درک کنیم، می‌بایست فرایند تشخیص بیماری را نیز بدانیم. به طور کلی به درک و شناخت نوع بیماری و وضعیت بیمار، بر اساس علائم و نشانه‌های خاص بیماری، فرایند تشخیص بیماری می‌گویند. این فرایند می‌تواند دلیل یا دلایل بیماری فرد را توضیح دهد. این فرایند، معمولاً با عنوان «تشخیص بیماری» شناخته می‌شود و ریشه در دانش پزشکی دارد. برای شروع این فرایند ابتدا باید از حال بیمار داده جمع کرد و این داده‌ها معمولاً از شرح حال فرد و معاینه فیزیکی او به‌دست می‌آید. در همین‌حال گاهی از روش‌های تشخیصی دیگر، مانند آزمایش‌های پزشکی نیز در طول فرآیند استفاده می‌شود.

تشخیص بیماری می‌تواند چالش برانگیز نیز باشد، چرا که بسیاری از علائم و نشانه‌ها برای یک بیماری غیر اختصاصی هستند و می‌توانند برای چندین بیماری مشترک باشند. به‌همین‌خاطر این فرایند حتی برای پزشک متخصص هم چالش برانگیز است و می‌تواند او را به اشتباه بیاندازد. یکی از دلایلی که از سیستم خبره در تشخیص سرطان استفاده می‌شود همین پیچیدگی است. به عنوان مثال قرمزی پوست، به خودی خود نشانه بسیاری از اختلالات است و پزشک با این نشانه نمی‌تواند بیماری را بفهمد، به همین‌خاطر نیز او چندین توضیح و نشانه را با هم مقایسه می‌کند. برای حل این مشکل، سیستم خبره در تشخیص سرطان از روش درخت تصمیم استفاده می‌کند.

یکی از کاربردهای درخت تصمیم در تشخیص بیماری این است که پرسش‌ها را همچون برگ‌های یک درخت در بالا طرح می‌کند و جواب این پرسش‌ها زمانی که پایین می‌آیند، در یک مقایسه استنتاجی با هم سنجیده می‌شوند. درنهایت جواب‌ها در قیاس باهم هرچه پایین‌تر می‌آیند کم‌تر می‌شوند تا به یک جواب قابل قبول برسند و روند تشخیص بیماری کامل شود. برای مثال، سیستم خبره در تشخیص سرطان می‌تواند به راحتی پاسخگوی این پرسش باشد که آیا فرد بیماری سرطان دارد یه نه. اساس کارکرد درخت تصمیم و انتخاب توابع آن بر اساس میزان دانش ذخیره شده در انبارِ داده است و هرچه انبار یا پایگاه داده‌ها سنگین‌تر باشد، سیستم خبره در تشخیص سرطان یا تشخیص بیماری‌های دیگر بهتر عمل می‌کند.

سرطان چیست و چرا به سیستم خبره نیاز دارد؟

به طور کلی سرطان به گروهی از بیماری‌ها گفته می‌شود که دارای ویژگی مشترک رشد غیرطبیعی سلول‌ها در بدن باشند. این سلول‌های دگردیسی یافته، پتانسیل حمله یا گسترش به دیگر قسمت‌های بدن را دارند. سرطان می‌تواند به دو گونه‌ خوش‌خیم یا بدخیم باشد. گونه‌ خوش‌خیم در بدن گسترش نمی‌یابد و به همین‌خاطر درمان آسانی هم دارد، ولی گونه بدخیم در بدن پخش می‌شود و بیمار را باسرعت از پا در می‌آورد. علائم و نشانه‌های احتمالی سرطان شامل توده، خون‌ریزی غیرطبیعی، سرفه‌های طولانی، کاهش وزن غیرقابل توضیح و تغییر کارکرد روده است.

در حالی که این علائم ممکن است نشان دهنده سرطان باشند، می‌توانند دلایل دیگری نیز داشته باشند و به همین‌خاطر ممکن است افراد این نشانه‌ها را جدی نگیرند. یکی از دلایل استفاده از سیستم خبره در تشخیص سرطان همین است. درمان یک بیمار مبتلا به سرطان، قبل از هرچیز وابسته به سرعت شناخت بیماری است، چرا که اگر بیماری در مراحل نخستین شناسایی شود، با وجود تعداد کم سلول‌های سرطانی می‌توان به آسانی آن را نابود کرد. ولی اگر زمان گذشته باشد، سلول‌های سرطان در بدن پخش می‌شوند و تمام بدن را دربر می‌گیرند. به همین‌خاطر با استفاده از سیستم خبره در تشخیص سرطان می‌توان بیماری را خیلی سریع در تن بیمار تشخیص داد و او را درمان کرد.

از طرفی بیش از صد نوع مختلف از بیماری سرطان وجود دارد که می‌تواند بر جسم انسان کارساز باشد. به همین دلیل نیز، نیاز به وجود سیستمی که بتواند با خطای کم‌تر این بیماری و انواعش را شناسایی کند احساس می‌شود. یک سیستم خبره در تشخیص سرطان می‌تواند در کم‌ترین زمان و با بالاترین دقت، نوع سرطان و میزان پیشرفت بیماری را تشخیص دهد و راه‌های درمانی مناسب با آن را پیشنهاد دهد. این سیستم‌ها هم به تنهایی به کار می‌آیند و هم در کنار پزشک به درمان بیمار کمک می‌کنند.

انواع کاربردهای هوش مصنوعی در صنایع مختلف را در هوشیو بخوانید