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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.18.2015.tde-06032015-151410
Document
Author
Full name
Michel Bessani
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Carlos, 2015
Supervisor
Committee
Maciel, Carlos Dias (President)
Delbem, Alexandre Cláudio Botazzo
Lins, Emery Cleiton Cabral Correia
Title in Portuguese
Avaliação e modelagem de sistemas de suporte à decisão utilizando reconhecimento de padrões e redes bayesianas
Keywords in Portuguese
Modelagem de Sistemas
Reconhecimento de Padrões
Redes Bayesianas
Sistemas de Suporte a Tomada de Decisão Clínica
Sistemas Especialistas
Abstract in Portuguese
Sistemas de suporte a decisão são utilizados em cenários com incertezas. Uma decisão normalmente é auxiliada por resultados obtidos com ações passadas em problemas semelhantes. Quando um sistema de suporte a decisão incorpora conhecimento específico de uma área, estes recebem o nome de sistemas especialistas. Tal conhecimento especifico é utilizado para inferência juntamente com as informações de entrada a respeito do problema. O objetivo deste trabalho é a avaliação e modelagem de sistemas de auxílio a decisão, foram analisadas duas abordagens para um mesmo problema alvo, sendo uma de gerenciamento do problema e outra de detecção do problema. A abordagem de gerenciamento utiliza redes Bayesianas para modelagem, tanto do conhecimento específico quanto para a inferência. As variáveis utilizadas, as relações de dependência e as probabilidades condicionais entre as variáveis foram extraídas da literatura. A abordagem de detecção do problema utilizou imagens para extração de características seguida de um algoritmo de agrupamento para comparação com a classificação de um especialista. Uma das áreas de aplicação de sistemas especialistas é na área clínica, podendo auxiliar tanto na detecção, diagnóstico e tratamento de doenças. A cárie dental é um problema generalizado que afeta a maioria das pessoas, tanto em países ricos, como em países pobres. Existem poucos sistemas para auxílio no processo de diagnóstico da cárie, sendo a maior parte dos sistemas existentes determinísticos, focando apenas na detecção da lesão. O sistema de gerenciamento da cárie desenvolvido foi apresentado a dois profissionais da odontologia, a opinião deles mostra que está abordagem é promissora e aplicável em campos como a educação e a atenção básica a saúde. Além da apresentação aos profissionais, foram utilizados casos bem estabelecidos da literatura para analisar as sugestões fornecidas pela Rede, e o resultado foi coerente com o cenário real de tomada de decisão. A metodologia de detecção da cárie resultou em um alto valor de acurácia, 96.88%, mostrando que tal metodologia é promissora em comparação com outros trabalhos da área. Além da contribuição para a área de informática odontológica, os resultados mostram que a extração da estrutura e das probabilidades condicionais da rede a partir da literatura é uma metodologia que pode ser utilizada em outras áreas com cenário similar ao do diagnóstico da cárie. Nos próximos passos do projeto alguns pontos referentes a modelagem de sistemas e redes Bayesianas serão analisados, como escalabilidade e testes de validação, tanto quantitativamente como qualitativamente, isto inclui o desenvolvimento de métodos computacionalmente efetivos para a geração de casos aleatórios utilizando o Método de Monte Carlo
Title in English
Assessment and modeling of decision support systems using pattern recognition and bayesian networks
Keywords in English
Bayesian Network
Clinical Decision Support Systems
Expert Systems
Pattern Recognition
System Modeling
Abstract in English
Decision support systems are used in uncertainty scenarios; normally a decision is choose using similar problems actions results. Decision support systems could incorporate specific knowledge; such systems are called expert systems. The specific knowledge is used for inference about the problem scenario. This work objective is the evaluation and modeling of decision support systems, we analyzed two distinct approaches for the same problem, one for detection, another for management. The management approach uses Bayesian networks for modeling the specific knowledge and the inference engine. The variables choice, the dependences relationship and the conditional probabilities were extracted from the scientific literature. The detection approach used images and feature extraction to perform a clustering and compare the output labels with a specialist classification. One application of expert systems is clinical, supporting diseases detection, diagnosis and treatment. Dental caries is a generalized problem that affects major part of the population, few systems exists for support the caries diagnostic process, the major part is deterministic, focusing only the detection problem. The caries management system developed here was shown to two odontology professionals, and they opinion encourage such approach to be applied in fields like odontology education and basic health. Beyond this, we used well-established cases to analyze the network output suggestions, the result obtained was coherent with the real decision making scenario. The caries detection approach resulted in a high accuracy, 96.88%, showing that methodology is promising. Besides the contribution for dental informatics field, the results obtained here shows that the extraction of the network structure from the literature could be used in problems similar with caries diagnoses. The project next steps are to analyze some points of systems modeling and Bayesian networks, like scalability and validation tests, both quantitative and qualitative, and including the development of computational effectives methods for the use of Monte Carlo methodology
 
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Michel.pdf (2.69 Mbytes)
Publishing Date
2015-03-18
 
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