SAMENVATTING
12.2 Modellen van kennisgebaseerde diagnose
Diagnose kan worden opgevat als
zoekprobleem, waarbij de volgende drie ruimten van belang zijn.
1 De gegevensruimte. De
bijbehorende operatie is observaties verzamelen. Observaties kunnen op verschillende
niveaus van abstractie gerepresenteerd worden; zo kan men met data-abstractie van
38.9 oC naar koorts gaan. Bij de gegevensruimte spreekt
men over de verzamelingen mogelijke, normale, voorspelde en geobserveerde waarden.
2 De hypotheseruimte. De
bijbehorende operaties zijn het genereren van hypothesen en het discrimineren tussen
verschillende hypothesen. Hypothesen kunnen op verschillende niveaus van abstractie
gerepresenteerd worden; zo is er een data-abstractie van Aids naar
virusziekte.
3 De reparatieruimte. De
bijbehorende operaties zijn bijvoorbeeld: vervangen van een onderdeel en toepassen van een
bepaalde medicatie. Reparaties kunnen op verschillende niveaus van abstractie
gerepresenteerd worden; denk bijvoorbeeld aan de data-abstractie van
penicilline naar antibiotica.
De belangrijkste deeltaken van diagnose zijn het vaststellen van slecht functioneren, het
genereren en testen van hypothesen, en hypothesediscriminatie.
Voordat men aan een uitgebreide en kostbare diagnose begint, is het belangrijk om te weten of er iets mis is. Dit is veel makkelijker dan precies te bepalen wat er mis is. Er zijn twee belangrijke methoden om slecht functioneren vast te stellen. De eerste is voorwaartse simulatie, waarbij men, gegeven de invoeren (respectievelijk oorzaken) en eventueel enkele extra meetpunten, met gedragsregels berekent wat de uitvoer (respectievelijk het effect) zou moeten zijn. Als de werkelijke uitvoer met de berekende uitvoer conflicteert, moet er sprake zijn van disfunctioneren. Als niet alle invoeren bekend zijn, is achterwaarts simuleren soms handiger. Hierbij rekent men vanuit de gemeten uitvoer met zogenaamde anti-gedragsregels terug wat de bijbehorende invoeren en waarden van meetpunten zouden moeten zijn. Ook dit kan een conflict opleveren, waardoor men disfunctioneren kan vaststellen. Naast deze twee systematische methoden, zijn er ook minder systematische methoden in omloop, die bijvoorbeeld met een tabel van drempelwaarden werken of een classificatie van gevallen geven. Soms werken combinaties van de systematische, maar onvolledige methoden met zulke eclectische methoden het beste.
Eén van de keuzen die men bij diagnose maakt, is die tussen een gesloten foutmodel en een open foutmodel. Bij een gesloten foutmodel neemt men aan dat iedere mogelijke fout al in het vaste foutmodel voorkomt. Bij een open foutmodel begint men ook met een foutmodel, maar dat breidt men uit tot een steeds complexer model met op het eerste gezicht onwaarschijnlijker fouten (zoals interactie tussen stroomdraden in een circuit), als het beginmodel geen bruikbare hypothese oplevert.
Hypothesen worden weergegeven als combinaties van fouten of ziekten. Hoewel statistisch gezien de kans op een enkelvoudige fout verreweg het grootst is, is het in de praktijk toch vaak gevaarlijk om meervoudige fouten over het hoofd te zien. Het aantal meervoudige fouten neemt echter exponentieel toe met het aantal atomaire fouten. Gelukkig zijn er methoden bedacht om met deze complexiteit om te gaan. Een wat simplistische manier is de sequentiële diagnose, waarbij fouten stuk voor stuk worden bepaald, en de belangrijkste symptomen het eerst worden verklaard. Deze methode werkt vaak slecht door een aantal complicerende factoren. Symptomen van verschillende ziekten kunnen elkaar versterken of verzwakken, verschillende ziekten kunnen symptomen gemeen hebben, en dezelfde ziekte veroorzaakt vaak meerdere symptomen. Een betere manier om de complexiteit van het genereren en checken van alle mogelijke hypothesen te verlagen is een verdeel-en-heers-tactiek, waarbij een hiërarchie van klassen fouten wordt geconstrueerd. Men stelt eerst op het hoogste niveau een diagnose, waarna men de analyse telkens op lagere niveaus verfijnt. De hiërarchie kan bijvoorbeeld gebaseerd zijn op fysieke componenten, typen oorzaken, symptomen, fysieke plek (bijvoorbeeld orgaan), toepasselijke remedies, of een combinatie van deze aspecten.