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					      CAS: Uma Interface em
  Linguagem Natural, utilizando a
  Memória Dinâmica e CBR para
      Auxílio na Geração de
          Diagnósticos
             Cezar Augusto Schipiura
            cezarschp@yahoo.com.br
            Dr. Edson Emilio Scalabrin
            scalabrin@ppgia.pucpr.br


PPGTS / PUCPR     cezarschp@yahoo.com.br
                  scalabrin@ppgia.pucpr.br
   CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
      Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos



   Cezar A. Schipiura             – Mestrando do PPGTS
   Dr. Edson Emilio Scalabrin – Professor e Orientador do PPGTS


Programa de Pós-graduação em Tecnologia em Saúde
                     (PPGTS)
    Pontifícia Universidade Católica do Paraná
                     (PUCPR)



 PPGTS / PUCPR          cezarschp@yahoo.com.br
                        scalabrin@ppgia.pucpr.br
   CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
      Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos



Arquitetura de sistema que tenta favorecer a tomada de
   decisão na emissão de diagnósticos, utilizando

           •interfaces em linguagem natural
           •estruturas de dados indexados
                •ontologia de domínio
    •padrões de frases interrogativas (templates)
      •estruturação e indexação dos conceitos
        •mecanismos de busca e raciocínio
              •construção de respostas
               (auxílio a diagnósticos)

PPGTS / PUCPR          cezarschp@yahoo.com.br
                       scalabrin@ppgia.pucpr.br
    CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
       Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                        Metodologia (construção)
Base de conhecimento
                                                                            relação


                                                                            component
                                                                                                         Memória de objetos
                                                           compound
                                                 fator
                                                     component

                                                                            causa
                                                                                                              ontologias
                                                               compound
                                                                           enclose
                                                                        partnership
                                                                                                        exame taxonomias
                                   complicação               partnership          partnership enclose
                                                 enclose

                                                 enclose
                                                                       doença
                                                                 component
                                                                                   property                   índices
                                                                                            owner descrição da doença



                                                         compound                                  enclose
                                                                                                         tratamento
                                         partnership
                                                    sintoma
                                        instance partnership


                                          enclose
                                                                  enclose
                                            órgão
                                                               medicamento              fármaco


Conjunto de templates                                                 component         compound




                                          Questões e respostas
                                          em linguagem natural



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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                Metodologia (mecanismos)

    1. memória dinâmica de Roger Schank
    2. parser baseados em casos de Charles Martin
    3. conceitos do CBR de Janet Kolodner

    Nossa proposta:
     Modelo de indexação e busca dos conceitos na
                    geração de respostas




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            Metodologia (implementação)

 CAS implementa um sistema que permite
    questionar e obter respostas em
    linguagem natural, onde as questões
    são recebidas, compreendidas e
    respondidas de forma automática
    pelos agentes.




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               Metodologia (implementação)
Casos resolvidos pelo CAS:
Caso 1:
Questão: “Cite-me as causas que desencadeiam a doença
     Diabetes Mellitus tipo II”
Resposta: “As causas que desencadeiam a Diabetes
     Mellitus tipo II são Afecções Pancreáticas,
     Distúrbios Hormonais, Síndrome de Cushing,
     Obesidade, Alcoolismo Crônico, Stress Emocional
     e Fatores Hereditários” [Brummer, 2002].


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             Metodologia (implementação)
Casos resolvidos pelo CAS:
Caso 2:
Questão: “Quais os medicamentos que possuem fármacos
     como sulfonilureais e biguanidas?”
Resposta: “Os medicamentos que possuem fármacos
     como sulfonilureais e biguanidas são os
     Hiploglicemiantes orais” [Brummer, 2002].




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             Metodologia (implementação)


A memória construída a partir das tabelas da Base
de Dados Relacional torna-se Dinâmica, pois
permite reestruturações através de índices a
medida que conceitos novos vão sendo adquiridos




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             Metodologia (implementação)

A Base de Dados Origem

Os relacionamentos da base de Dados geram
taxonomias que servirão para a primeira
indexação dos objetos na memória, onde cada
relação tem dois lados (dois objetos) com
definições particulares.


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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                     Metodologia (implementação)
                                                                relação
                                                             component
                                      compound                                    hereditariedade
                            fator
                                                                          domain           Afecções
                                component
                                                                 instance                 Pancreáticas

hiperglicemia                                                   causa
                                               compound
 domain        hipoglicemia                                    enclose
                   domain                                                                                 exame
                                                              partnership                   enclose
      instance                               partnership                    partnership
                            enclose                          doença
          complicação                                                        property
                                                 component
                            enclose                            instance                 owner         descrição



                                      compound                                                  enclose tratamento
                 partnership                                   domain             domain
                                sintoma
   domain        instance                                    diabetes              bronquite
 hipertensão                   partnership
   arterial
                   enclose
                                                   enclose
                    órgão
                                               medicamento                     fármaco
                                                     component                compound

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     CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
        Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

               Metodologia (implementação)
                 Relacionamento entre os objetos
1 – parent/son –
relacionamento hierárquico
       1.1 – domain/instance – entidade e suas instâncias
       1.2 – compose/component – entidades e componentes
       1.3 – owner/property – entidades e suas propriedades
2 – enclose/partnership –
agrupamento por características



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        Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

               Metodologia (implementação)
                 Relacionamento entre os objetos
1 – parent/son –
doença/diabetes – doença/sintoma – doença/descrição
      1.1 – domain/instance – doença/diabetes
      1.2 – compose/component – doença/sintoma
      1.3 – owner/property – doença/descrição
2 – enclose/partnership –
doença/causa – doença/complicação –
sintoma/órgão – sintoma/medicamento – etc.

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      CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
         Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                      Metodologia (índices)
[1] - Árvore de índices representa os objetos e os relacionamentos que
podem possuir                     object



                 compound                 instance      domain     partnership

                 doença                              Combinação        exame
                                      Diabete
                                    Mellitus Tipo
                 relação                  II           causa         tratamento

                 causa               Afecções          doença         medicamento
                                    Pancreáticas
                      component                       sintoma               causa

                                     Distúrbios
                         fator                         exame
                                     Hormonais                    enclose
                       causa                         tratamento
                                    Síndrome de                      doença
                                      Cushing
                                                                   complicação

                                     Obesidade                        órgão


                                    Alcoolismo
                                     Crônico

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         Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                    Metodologia (índices)
[2] - A estrutura dos templates

[object:enclose]
cite-me as [object]
que desencadeiam a [enclose] [instance/enclose]


Cite-me as causas que desencadeiam a doença
Diabetes Mellitus tipo II




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                    Metodologia (índices)
[2] - A estrutura dos templates

[object:enclose]
cite-me as [object]
            [object]
que desencadeiam a [enclose] [instance/enclose]
                             [instance/enclose]


Cite-me as causas que desencadeiam a doença
Cite-me as causas que desencadeiam a doença
Diabetes Mellitus tipo II




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      CAS: Uma Interface em Linguagem Natural, utilizando a Memória
         Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

               Metodologia (interpretação)
Conceitos identificados:

Cite-me – questão: identifica uma relação
a|as – léxico: ignora parcialmente
causas – objeto da questão – está no plural
que – léxico: ignora parcialmente
desencadeiam – léxico: ignora parcialmente
a – léxico: ignora parcialmente
doença –objeto sendo questionado – está no singular
Diabete Mellitus Tipo II –
        instância do objeto sendo questionado


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        Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

              Metodologia (interpretação)
Conceitos ativados:
[objeto] causa
[enclose] doença
[instance/enclose] Diabete Mellitus Tipo II

Reconhece o índice na memória relacionado:
Cite-me a(s) [object]s que desencadeiam a [enclose]
[instance/enclose]



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         Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                      Metodologia (índices)
[1] - Árvore de índices representa os objetos e os relacionamentos que
podem possuir                     object



                 compound                 instance      domain     partnership

                 doença                              Combinação        exame
                                      Diabete
                                    Mellitus Tipo
                 relação                  II           causa         tratamento

                 causa               Afecções          doença         medicamento
                                    Pancreáticas
                      component                       sintoma               causa

                                     Distúrbios
                         fator                         exame
                                     Hormonais                    enclose
                       causa                         tratamento
                                    Síndrome de                      doença
                                      Cushing
                                                                   complicação

                                     Obesidade                        órgão


                                    Alcoolismo
                                     Crônico

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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                Metodologia (resposta)
      cite-me a [object] que desencadeia a [enclose] [instance/enclose]

                             object



    compound         domain            enclose
                                                             instance
    doença       Combinação                 doença
                                                         Diabete
    relação         causa                complicação   Mellitus Tipo
                                                             II
     causa         doença                    órgão
                                                        Afecções
                   sintoma                             Pancreáticas

                    exame                              Distúrbios
                                                       Hormonais
                  tratamento

                                                       Síndrome de
PPGTS / PUCPR               cezarschp@yahoo.com.br       Cushing
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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                Metodologia (resposta)
      cite-me a [object] que desencadeia a [enclose] [instance/enclose]

                             object



    compound         domain            enclose
                                                             instance
    doença       Combinação                 doença
                                                         Diabete
    relação         causa                complicação   Mellitus Tipo
                                                             II
     causa         doença                    órgão
                                                        Afecções
                   sintoma                             Pancreáticas

                    exame                              Distúrbios
                                                       Hormonais
                  tratamento

                                                       Síndrome de
PPGTS / PUCPR               cezarschp@yahoo.com.br       Cushing
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       Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                  Metodologia (resposta)

Para este template há uma resposta elaborada, acessada
através do índice da pergunta:

r-:O/A/s object/s que desencadeiam a :enclose :isntance
é/são [object/instance]




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            Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                            Metodologia (resposta)
                         component                  partnership             enclose
                 coumpound              doença                                          causa
           sintoma
                                        instance                                            domain
           instance
                                                                                                   instance
                                                                                   Afecções
domain
                                                                                  Pancreáticas
         poliura      coumpound
                                        domain                    enclose             Distúrbios
                                     Diabete       partnership                        Hormonais
                         component Mellitus Tipo I
                                                                                  Síndrome de
         Pressão
                      coumpound                                                     Cushing
         Arterial
                         component Insuficiência
                                   Renal Aguda                                        Obesidade
                                      (I R A)    partnership
                                                                   enclose
                                                                                 Cálculos Renais



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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

                Metodologia (resposta)

    As causas que desencadeiam a Diabetes
   Mellitus tipo II são Afecções Pancreáticas,
  Distúrbios Hormonais, Síndrome de Cushing,
     Obesidade, Alcoolismo Crônico, Stress
        Emocional e Fatores Hereditários




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     Dinâmica e CBR para Auxílio na Geração de Diagnósticos

              Discussão e Conclusões
                   A proposta do CAS:

      Permitir obter respostas inteligentes
      automáticas sobre uma determinada
   especialidade, utilizando linguagem natural




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              Discussão e Conclusões
                 A proposta do CAS:

      Sugerimos linguagem, Java pela
   possibilidade de utilização da técnica de
  Orientação a Objetos, Grafos, Ontologias,
  Taxonomias e Templates, permitindo criar
    uma Estrutura Dinâmica de memória


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              Discussão e Conclusões
                 A proposta do CAS:

  Esta nossa participação abre um leque de
  opções para implementações nas áreas do
reconhecimento, interpretação e compreensão
  de situações e elaboração de diagnósticos




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              Discussão e Conclusões
                 A proposta do CAS:
    Pode ser facilmente direcionado para
    organizações hospitalares, clínicas ou
 consultórios que possuam bases de dados de
  conhecimento explícito e que necessitem
       auxilio para combinação com o
             conhecimento tácito
            na tomada de decisão
          em tempo real e confiável
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Referências Bibliográficas

1 Schank, Roger (1999): “Dynamic Memory Revisited” Cambridge
University Press, Cambridge

2 Schank, Roger C & Abelson, R, (1977), “Scripts, Plans, Goals and
Understanding” Laurence Erlbaum Associates, New Jersey.

3 Kolodner, Janet (1993) “Case-Based Reasoning” Morgan Kaufmann
Publishers, Inc – São Mateo, Canadá .

4 Rich, Elaine; Knight, K, (1994), “Inteligência Artifical” Makron Books
do Brasil Editora Ltda. 2ª ed. São Paulo.

5 Araribóia, G.(1988), “Inteligência Artificial: Um curso prático”.
Livros Técnicos e Científicos, Editora Ltda - Rio de Janeiro.


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6 Martin, Charles Eugene, (1993), “Direct Memory Access Parsing”
University of Chicago, Departament of Computer Science – Technical
Report CS 93-07, June 23.

7 Riesbeck, Christopher K; Schank, Roger C,(1981), “Inside Computer
Understanding” Laurence Erlbaum Associates, New Jersey

8 Date C J. (2000). “Introdução a Sistemas de Banco de Dados”. 7ªed.
Rio de Janeiro: Publicare consultoria e serviços.

9 Brunner,L.S & Suddarth, D.S, (2002), “Tratado de Enfermagem
Médico-Cirúrgica”. 9 ed., Rio de Janeiro. Guanabara Koogan.




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