Intelligens rendszerek

Az előadások a következő témára: "Intelligens rendszerek"— Előadás másolata:

1 Intelligens rendszerek
Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék

2 Intelligens rendszerek
A méréstechnika meghatározó szerepe Minden a méréstechnikával indult Mérőeszköz Megfigyelés Mérési eredmény Érzékelő Jelátalakító A/D Jelfeldolgozó P Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

3 Intelligens rendszerek
Jelátalakítás:digitalizálás Numerikus információ feldolgozás Processzor megjelenése Jelfeldolgozás (digitális). Autonóm döntések, adaptivitás Önellenőrzés, önkalibrálás, öntesztelés További lépések: Numerikus információ nem algoritmikus feldolgozása: pl. tanuló eljárások Az ismeret más formáinak felhasználása: szimbolikus ismeret, természetes nyelvű szöveg, kép, stb. Bizonytalan és hiányos információ kezelése Nagytömegű, nemstrukturált adatokból (pl. szöveg) információ kinyerés Információ különböző formáinak együttes kezelése Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

4 Intelligens rendszerek
A megoldható problémák köre bővül A megoldható problémák komplexitása növekszik Az emberi döntési folyamatokhoz hasonló működés megvalósítása A mesterséges intelligencia olyan rendszerek konstrukcióját tűzi ki célul, melyek számos tekintetben az emberi/racionális viselkedés jegyeit hordozzák Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

5 Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék, 1954 - 2004
Fő feladattípusok Rendszermodellezés Diagnosztika műszaki diagnosztika orvosi diagnosztika Természetes nyelvű információ feldolgozása, webes információ feldolgozás, adatbányászat … Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

6 Intelligens rendszerek
Néhány projekt Lineáris és nemlineáris rendszerek identifikációja Vasmű acélkonverter modellezés Orvosi döntéstámogató rendszer (mammográfia) Logikai alapú ontológiakezelés Terminológiaszerver+ Web tudáshozzáférési rendszer Információ & tudás tárház Bayesi modellek a bioinformatikában (Bayes hálók) Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

7 A lineáris és nemlineáris rendszerek identifikációja
A projektben lineáris, (kisebb) nemlineáris hatásokkal torzított lineáris, illetve erősen nemlineáris rendszerekkel foglalkozunk. Legtöbb rendszer csak közelitőleg lineáris. A lineáris modell soha nem fog pontosan leírni egy rendszert.   Nemlineáris rendszerek modellezése igen bonyolult terület. A problémák mind különbözőek és általánosságban minden egyes rendszer külön rá szabott modellt igényel. Sok esetben az ilyen modellek identifikálásához sem az idő, sem a képességek nem állnak rendelkezésre. Ezen túl a kiélezett pontosságra sincs szükség. Számos felhasználó elégedett lenne, ha gyorsan egy közelítő modellt tudnának identifikálni. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

8 LD-acélkonverter hibrid-neurális modellezése
Célkitűzés: LD konverteres acélgyártásnál az egyes acél adagok legyártásához szükséges oxigén mennyiségének becslése, előrejelzése Nehézségek: komplexitás ismerethiány bizonytalan adatok erős környezetfüggőség … Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

9 LD-acélkonverter hibrid-neurális modellezése
Fekete doboz modell Inverz modell Rendszer Neurális modell S e paraméterek hőmérséklet jósolt + - oxigén mért hőmérséklet paraméterek S e - + Modell másolat oxigén előrejelzés Inverz Modell kimeneti Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

10 LD-acélkonverter hibrid-neurális modellezése
NN K O 1 2 SZ D ... Korrekciós tag szakértő rendszer Oxigén becslő szakértő rendszer Bemeneti adatelőkészítő szakértő rendszer Kimeneti szakértő rendszer Szakértő együttes Vezérlés Oxigén előrejelzés Nincs becslés (magyarázat) Bemeneti adatok neurális modell(ek) - oxigénbecslés (mérési adatokon alapuló tapasztalati modell) szabályalapú szakértő rendszerek - adatelőkészítés, - oxigénbecslés (szimbolikus információn alapuló tapasztalati modell) - végső becslés meghatározása hő- és anyagmérleg - fizikai folyamatmodell … Partnerek: Dunai Vasmű, Miskolci Egyetem Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

11 Orvosi döntés- támogatás röntgenképek alapján
A tanszéki kutatások olyan hibrid intelligens rendszer kifejlesztésére irányulnak, mely nagy biztonsággal képes a röntgenképeken a kóros elváltozásra utaló részeket megtalálni. A számítógéppel támogatott orvosi diagnosztika egyik legfontosabb alkalmazási területe a mammográfiás képek elemzése, a képeken kóros elváltozásra utaló jelek felismerése. A mammográfiás szűrővizsgálatok fontosságát jelzi, hogy ma a nők között a emlőrák a második leggyakoribb daganatos betegség, és ahol a gyógyulás esélye a korai felismerés függvénye. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

12 Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján
A projekt célja olyan - orvosi alkalmazásra készülő - képelemző és döntéstámogató rendszer kifejlesztése, mely alkalmas - nagytömegű mammográfiás röntgen-film elemzésére, - a röntgen-filmeken található bizonyos alakzatok detektálására, felismerésére, - ez alapján széleskörű orvosi szűrővizsgálatok kiértékelésének támogatására Partnerek: Semmelwies Egyetem Radiológiai és Onkoterápiás Klinika, II. sz Pathológiai Intézet Kopint-Datorg Rt. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

13 Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján
Normál mammográfiás felvétel Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

14 Mammográfiás felvétel kóros esetről
Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján Mammográfiás felvétel kóros esetről Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

15 Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján
Fő elváltozás típusok rosszindulatú esetek mikrokalcifikáció szerkezeti torzulás spikulált folt jóindulatú daganat Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

16 Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján
Felismerés és osztályozás Gyanús területek (ROI) megkeresése A képi objektum felismerése a gyanús területen Különböző megközelítések Mikrokalcifikáció detektálás (főképp lokális) Folt detektálás (globális, a kép nagyobb területére kiterjedő eljárások, pl. textúra analízis) Szerkezeti torzulás felismerése (textúra analízis + aszimmetria detektálás) Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

17 Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján
A feladat nehézsége A képek nagyfokú vátozatossága: Hasonló képek eltérő minősítéssel, diagnózissal, Különböző képek hasonló minősítéssel, diganózissal, A képek fő jellemzői igen eltérőek A gyakorlott szakember is ad téves minősítést Nagy adatbázis radiológus szakember által minősítve (> kép) Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

18 Alkalmazott módszerek
Orvosi döntés-támogatás röntgenképek alapján Alkalmazott módszerek Klasszikus képfeldolgozás Neuronhálók és egyéb tanuló eljárások Matematikai eljárások, transzformációk Hibrid intelligens megközelítés Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

19 A döntési folyamat lépései
Orvosi döntés- támogatás röntgenképek alapján image A döntési folyamat lépései Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

20 Terminológiaszerver + Web tudáshozzáférési rendszer
A gyakorló orvosi munka jelentős hányadát teszi ki a betegek adatainak, a betegről szóló információnak kezelése. Patient which hasFeature (Temperature which < hasAbsoluteState raised hasTrendInState decreasing hasQuantity (Quantity which < hasMagnitude hasUnits degreesCentigrade>)>). A projekt célja: egy speciális, a gyógyító munkát közvetlenül támogató, on-line szakirodalom hozzáférési módszer kifejlesztése a világhálón található, orvosi–egészségügyi tudáshoz/ismerethez. A módszer újdonsága, hogy az elektronikus formában rendelkezésre álló klinikai beteg-dokumentációból/szövegből kinyert ’automatizált’ orvosi kérdésfeltevésre közvetlenül, azonnal keresi meg a releváns, web-en elérhető szakirodalomi válaszokat. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

21 Logikai alapú ontológiakezelés
Számos orvosbiológiai ill. egészségügyi alkalmazás orvosi ontológiákat igényel. Magyar nyelvű interfésszel rendelkező orvos-biológiai ontológiai azonban még nem létezik. A kutatás-fejlesztési projektben célként tűztük ki több nemzetközi ontológia fuzionálását és leíró logikai rendszerben történő ábrázolását. A cél egy általános, alkalmazás független,logikai alapokra épülő ontológiakezelő informatikai eszköz létrehozása, melynek orvosbiológiai területen történő kísérleti felhasználása kiemelten fontos. A kifejlesztendő LOBO munkapad képes lesz ontológiák létrehozására, létező ontológiák integrálására, valamint támogatni fogja az ontológiákon alapuló ismeretkezelést. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

22 Információ & Tudás Tárház
Intelligens Tudás Tárház Rendszer lehetővé tesz fejlett Tudás Menedzsmentet és Üzleti Intelligenciát különböző alkalmazási területeken, pl. pénzügy (bankok és biztosítótársaságok), egészségügy, banki szabályozások, oktatás és képzés, jogi információk, … A projekt konzorcium fela- data egy tudásalapú infor- máció-visszakereső rendszer kifejlesztése pénzügyi cégek és bankok részére. A rendszer fő tevékenysége az információ témaspecifikus, különböző forrásokból (internet, intranet erőforrások, adattárházak, stb.) történő visszakeresése, és az információ strukturált szolgáltatása a felhasználók felé. Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

23 Információ & Tudás Tárház
Tudáskinyerő rendszer ontológia alapú architektúra Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

24 Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék, 1954 - 2004
Bayesi modellek a bioinformatikában A post-genomikai orvosbiológiát kiszolgáló „bioinformatika” sok tekintetben a mesterséges intelligencia kutatásoknak, a tudásmérnökség-nek, a számítógépes nyelvészetnek, statisztikai adatelemzésnek és az informatikának is trend teremtője. A bioinformatika kutatások egyik legfontosabb kérdése a nagy mennyiségű, heterogén a priori információk és statisztikai adatok „integrált” felhasználása, komplex elemzése. A tanszéki kutatások olyan valószínűségi modellekre és módszerekre irányulnak, amelyek a szöveges információ-kinyeréstől, gépi tanuló rendszereken át a döntéstámogatásig terjednek. Fekete-doboz modellek Adat Szakértői tudás Tudásmérnökség Tanulás és következtetés Szakirodalom Annotált Bayes Háló Osztályozás Predikció Döntéstámogatás 0?1 P=? Szakirodalmi statisztika Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,

25 Intelligens rendszerek az oktatásban
Mesterséges intelligencia (info alaptárgy, villamos szakiránytárgy, ~ hallgató) Info: Integrált intelligens rendszerek szakirány (4+1 tárgy, IIT-vel közös, ~ hallgató), Villamos: Intelligens rendszerek szakirány (2+2 tárgy, ~15-20 hallgató) ~10 doktorandusz Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék,