Framework para criação e manipulação de redes bayesianas em dispositivos móveis

Abstract

As redes bayesianas são ferramentas interessantes para construção de cenários em que seja necessário representar algum tipo de conhecimento. Elas são um modelo computacional probabilístico e podem ser utilizada como auxílio para a tomada de decisões. Dentre suas características, duas merecem destaque: a facilidade na computação das probabilidades e o fato de que permitem a visualização das variáveis aleatórias envolvidas através da utilização de um grafo direcional e acíclico. Isso faz com que seja possível o estabelecimento de relações do tipo causa e efeito entre as variáveis. Elas têm sido utilizadas em aplicações de diagnóstico e prognóstico envolvendo informações incompletas ou incertas. Esse trabalho teve como objeto de estudo a elaboração de um software genérico que permitisse a modelagem e manipulação de redes bayesianas. Desta forma ele apresenta o projeto e a implementação de um framework. São tratados os fundamentos sobre redes bayesianas e também são fornecidos alguns exemplos. Os mecanismos de propagação de evidencias são descritos, bem como algumas considerações sobre a modelagem de uma rede bayesiana. Para a elaboração desse estudo, foram usadas três formas distintas de pesquisa : exploratória, experimental e estudo de caso. Inicialmente a pesquisa exploratória foi responsável por fornecer as referências teóricas para o desenvolvimento do raciocínio. A pesquisa experimental, por sua vez, visava a reprodução dos mecanismos básicos das redes bayesianas. O estudo de caso permitiu uma análise qualitativa do software, o que permitiu dentre outras coisas, verificar se as estruturas propostas no framework estavam adequadas para a modelagem de redes. Além disso, foi possível observar se as evidências seriam propagadas na rede e se os estados do nodo seriam alterados. Como principal contribuição deste trabalho destaca-se a facilidade de reuso oferecida pela arquitetura proposta, que foi baseada no uso de padrões de projeto. O trabalho demostra o uso desta arquitetura por meio de um estudo de caso, onde uma rede, que representa um domínio inerente a engenharia biomédica, é modelada e implementada pelo framework. Essa aplicação é implementada em um dispositivo móvel do tipo tablet. Esses dispositivos oferecem mobilidade dentre outras funcionalidades que os tornam interessantes aos profissionais de área de saúde. _______________________________________________________________________________________ ABSTRACT

The Bayesian networks are interesting tools for the construction of scenarios that must represent some type of knowledge. They are a computational model probabilistic and can be used as an aid to decision making. Among its characteristics, two deserve special mention: the ease of computing probabilities and the fact that allow viewing of the random variables involved through the use of a directional graph and out acyclic engine frequencies on. This makes it possible the establishment of relations of type cause and effect between the variables. They have been used in applications of diagnostic and prognostic information involving incomplete or uncertain. This work has as its object of study the preparation of a generic software to allow the modeling and manipulation of Bayesian networks. This way he presents the design and implementation of a framework. Treaties are the foundations on Bayesian networks and are also provided some examples. The mechanisms of the propagation of evidence are described, as well as some considerations on the modeling of a bayesian network. For the preparation of this study were used three distinct forms of search : exploratory, experimental and case study. Initially the exploratory research was responsible for providing the references theoretical for the development of reasoning. Experimental research, in turn, was aimed at the playback of the basic mechanisms of Bayesian networks. The case study has a qualitative analysis of software, which allowed among other things, check if the structures proposed in the framework were appropriate for modeling of networks. In addition, it was possible to observe if the evidence would be propagated on the network and the states of node would be changed. The software project is discussed and its implementation is presented through examples. As the main contribution of this work there can be emphasized the reuse easiness provided by the software architecture proposed in this work, which is based on project patterns. The work demonstrates the utilization of that architecture by means of a case study. Its use was done in an application where the domain is inherent to the biomedical engineering. This application is implemented in a mobile device of the tablet type. Those devices offer mobility among other functionalities that make them interesting to the professionals of the health field.