فصل اول: مقدمه و کلیات

1-1مقدمه ...................................................................................................................................................................7

1-2 اهداف پایان نامه..................................................................................................................................................7

1-3سازماندهی پایان نامه............................................................................................................................................8

فصل دوم: بررسی کامل مدل های مارکوف برا ی پیش بینی رفتار آینده سیستم ها

2-1 فرآیند مارکوف .................................................................................................................................................11

2-2 زنجیره مارکوف .................................................................................................................................................11

2-2-1 زنجیره های مارکوف با زمان پیوسته ............................................................................................................13

2-2-2 طبقه بندی حالت های سیستم در یک زنجیره مارکوف ...............................................................................14

2-2-3 زنجیره های مارکوف همگن ........................................................................................................................14

2-2-4 فرآیندهای نیم مارکوفی ...............................................................................................................................15

2-3 زنجیره مارکوف ارگودیک.................................................................................................................................16

2-4 خلاصه ی فصل ...............................................................................................................................................23

فصل سوم: مروری بر روش های پیش بینی روند رشد بیماری ها در پزشکی و بررسی دقیق چند مطالعه موردی

3-1 روش های پیش بینی........................................................................................................................................25

3-1-1 روش های نظری یا پیش بینی قضاوتی ......................................................................................................25

3-1-2روش های آماری و محاسباتی.....................................................................................................................26

3-1-2-1 رگرسیون منطقی.....................................................................................................................................27

3-1-2-2 رگرسیون کاکس.....................................................................................................................................28

3-1-3 شبکه عصبی................................................................................................................................................28

3-2 سوابق روش های پیش بینی بیماری ها...........................................................................................................30

3-2-1 پیش بینی ابتلا به دیابت با استفاده از رگرسیون منطقی ..............................................................................32

3-2-2 پیش بینی روند نارسایی کلیه در بیماران با اختلال عملکرد مزمن کلیه پیوندی ..........................................38

3-2-3مقایسه مدل شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون کاکس در پیش بینی بقای بیماران مبتلا به سرطان معده...42

3-3 خلاصه ی فصل سوم......................................................................................................................................46

فصل چهارم: بررسی مدل مارکوف پنهان وانتخاب مدل مناسب

4-1 مدل مارکوف پنهان .........................................................................................................................................48

4-2معماری مدل مارکوف پنهان ............................................................................................................................48

4-3 کاربردهای مدل مارکوف پنهان .......................................................................................................................49

4 -4 بررسی اجمالی بیماری ایدز .................................................................................................................................60

4-4-1 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز با استفاده از 3 حالت پنهان و 3 مشاهده ......................................................61

4-4-2 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز با استفاده از 2 حالت پنهان و 3 مشاهده ......................................................67

ارائه 4-4-3 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز با استفاده از 2 حالت پنهان و 4 مشاهده .......................................................69

4-5 خلاصه ی فصل ....................................................................................................................................................71

فصل پنجم: جمع آوری داده ها و پردازش آنها به منظور تعیین ماتریس گذر حالت و مشاهدات و بردار حالت اولیه

5-1 روش جمع آوری داده ها .......................................................................................................................................73

5-1-1 نمونه ای از پرسشنامه ........................................................................................................................................73

5-2 تعیین ماتریس های گذر حالت و مشاهدات و بردار حالت اولیه ...........................................................................76

5-3 خلاصه ی فصل .....................................................................................................................................................82

فصل ششم: ارزیابی مدل با داده های جمع آوری شده در سناریوهای مختلف و صحت سنجی و کارآمدی مدل

6-1 مقدمه.......................................................................................................................................................................84

6-2 مزایای مدل شبکه عصبی.........................................................................................................................................84

6-3 معایب مدل شبکه عصبی.........................................................................................................................................85

6-4 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز با استفاده از مدل شبکه عصبی...........................................................................85

6-5 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز با استفاده از مدل رگرسیون کاکس.....................................................................93

6-6 مزایای مدل رگرسیون کاکس..................................................................................................................................93

6-7 معایب مدل رگرسیون کاکس..................................................................................................................................93

6-8 مقایسه ی مدل مارکوف پنهان با دو مدل شبکه عصبی و رگرسیون کاکس در پیش بینی روند رشد بیماری ایدز...............................................................................................................................................................................101

6-9 خلاصه ی فصل....................................................................................................................................................103

فصل هفتم: خلاصه ی پایان نامه و کارهای آتی

7-1 خلاصه پایان نامه ...............................................................................................................................................105

7-2 کارهای آینده .....................................................................................................................................................106

واژه نامه ی فارسی به انگلیسی .......................................................................................................................... 107واژ] منابع و ماخذ ............................ ........................................................................................................................ 109

 

رشانزدهمین کنفرانس دانشجویی مهندسی برق ایران-کازرون

فهرست اشکال

شکل 2-1 ارتباط میان زنجیره های مارکوف ارگودیک و منظم......................................................................................17

شکل 2-2 گراف ماتریس..........................................................................................................................................17

شکل 2-3 گراف ماتریس..........................................................................................................................................19

شکل 2-4 گراف نحوه ی حرکت بین کافی شاپ ها ....................................................................................................19

شکل 2-5 گراف احتمالات نحوه ی حرکت فرد بین 4 کافی شاپ ...............................................................................20

شکل 2-6 گراف ماتریس.........................................................................................................................................21

شکل 2-7 گراف بیماری فشار خون...............................................................................................................................22

شکل 3-1 نمایش درختی ترکیبات بولی یافت شده با الگوریتم Annealing در مدل لجستیک منطقی با 4 درخت و 5 برگ برای پیش بینی بروز دیابت ...................................................................................................................................36

شکل 3-2 مدل پنج مرحله ای پیشرفت نارسایی کلیه مطابق با طبقه بندی استاندارد N.K.F و KCOQL ..............39

شکل 3-3(a,b) منحنی های تابع بقاء و مخاطره با توزیع ارلانگ(c,d) منحنی های تابع بقاء و مخاطره با توزیع هیپو-نمایی .............................................................................................................................................................................41

شکل 4-1 معماری مدل مارکوف پنهان .........................................................................................................................48

شکل 4-2 گراف مدل مارکوف پنهان برای رابطه ی هوا و فعالیت روزانه .....................................................................51

شکل 4-3 گراف مدل مارکوف پنهان برای رابطه بارانی و یا خشک بودن هوا و فشار اتمسفر.......................................52

شکل 4-4 گراف مدل مارکوف پنهان برای رابطه حالات درونی افراد با حرکات چهره و صورت.................................53

شکل4-5 گراف مدل مارکوف پنهان برای مثال کوزه و توپ..........................................................................................53

شکل4-6 حالات پنهان و مشاهدات در مثال کوزه و توپ های رنگی............................................................................54

شکل4-7 آشکارسازی حالات پنهان مثال کوزه و توپ های رنگی................................................................................54

شکل 4-8 حل مدل مارکوف پنهان برای مثال کوزه و توپ های رنگی..........................................................................56

شکل 4-9 مدل مارکوف پنهان برای بیماری ایدز............................................................................................................64

شکل 5-1 معماری مدل مارکوف پنهان برای بیماری ایدز..............................................................................................80

شکل 5-2 پیش بینی روند رشد بیماری ایدز برای فرد شماره ی 1................................................................................81

نمودار 6-1 دیاگرام ارتباط و جهت ارتباط بین متغیرهای عامل با متغیرهای پاسخ(هدف) با تعدیل اثر کوریت ها.......87

نمودار6-2 منحنی ROC ................................................................................................................................................92

نمودار 6-3 بقاء تجمعی در برابر زمان بقاء...................................................................................................................100

نمودار 6-4 خطر تجمعی در برابر زمان بقاء.................................................................................................................100

نمودار 6-5 لگاریتم خطر در میانگین کوریت ها در برابر زمان بقاء.............................................................................101

فهرست جداول

جدول 3-1 شیوه ی دو حالتی کردن متغیرهای پژوهش ................................................................................................34

جدول 3-2 ویژگی های (کمی) پایه ی افراد مورد بررسی در ابتدای مطالعه به تفکیک جنس ......................................35

جدول 3-3 میزان شیوع پایه عوامل خطر در افراد مورد بررسی به تفکیک موارد جدید دیابتی و غیر دیابتی ها ...........36

جدول 3-4 سطح زیر نمودار و فواصل اطمینان متغیرهای پارامتری و خودگردان .........................................................37

جدول 3-5 تعداد انتقال ها بر حسب وضعیت سانسور شدن زمان انتظار در هر مرحله از انتقال ..................................39

جدول 3-6 برآورد پارامتر های مدل، آماره والد و معیار اطلاع آکاییک برای دو مدل پارامتریک .................................40

جدول 3-7 مقادیر منتخبی تابع بقاء برای داده های بیماری کلیه پیوندی بر حسب ماه .................................................42

جدول 3-8 انتخاب بهترین مدل شبکه ی عصبی برای داده های سرطان معده با استفاده از ملاک اطلاع شبکه.............44

جدول 3-9 وضعیت متغیرهای انتخاب شده در مدل رگرسیون کاکس و مدل شبکه عصبی مصنوعی ..........................45

جدول3-10صحت کلاس بندی مدل های شبکه های عصبی مصنوعی و رگرسیون کاکس با استفاده از مجموعه داده های اعتبار سنجی ..........................................................................................................................................................45

جدول 4-1 احتمالات توالی حالت ................................................................................................................................58

جدول4-2 پیش بینی احتمال گرم یا سرد بودن هوا در 4 سال اول ................................................................................59

جدول 4-3 پیش بینی وضعیت هوا در 4 سال................................................................................................................60

جدول 4-4 احتمالات حالات بیماری ایدز ....................................................................................................................65

جدول 4-5 پیش بینی احتمال بیماری در سه سال اول ..................................................................................................67

جدول 4-6 احتمالات حالات بیماری ایدز ....................................................................................................................68

جدول 4-7 پیش بینی احتمال بیماری در سه سال اول ..................................................................................................69

جدول 4-8 احتمالات حالات بیماری ایدز ....................................................................................................................70

جدول 4-9 پیش بینی احتمال بیماری در چهار سال اول ...............................................................................................70

جدول4-10 مقایسه مدل های مارکوف پنهان پیشنهادی.................................................................................................71

جدول 5-1 اطلاعات مربوط به متغیرهای برچسب گذاری شده....................................................................................75

جدول 5-2 اطلاعات مربوط به افراد مورد آزمایش .......................................................................................................77

جدول 5-3 مشاهدات بیماری ایدز برای افراد مورد آزمایش..........................................................................................79

جدول 6-1 تعریف داده های مدل شبکه عصبی.............................................................................................................85

جدول 6-2 اطلاعات شبکه.............................................................................................................................................86

جدول 6-3 نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی................................................................................................................88

جدول6-4 برآورد پارامترها.............................................................................................................................................89

جدول 6-5 نحوه کلاس بندی برای پیش بینی ایدز........................................................................................................91

جدول 6-6 خلاصه ای از اطلاعات رگرسیون کاکس.....................................................................................................94

جدول 6-7 کدها و سطوح متغیرهای دسته بندی شده....................................................................................................94

جدول 6-8 معیار سنجش مدل........................................................................................................................................95

جدول 6-9 مرور تاریخچه..............................................................................................................................................96

جدول 6-10 آزمون مناسب بودن مدل کاکس در مقابل متغیرهای مذکور......................................................................97

جدول 6-11 اثر متغیرها در معادله..................................................................................................................................98

جدول 6-12 آماره های توصیفی برای متغیرهای تحت مطالعه.......................................................................................99

جدول 6-13 پیش بینی صحیح توسط مدل مارکوف پنهان...........................................................................................102

جدول 6-14 پیش بینی صحیح توسط مدل شبکه عصبی.............................................................................................102

جدول 6-13 پیش بینی صحیح توسط مدل کاکس......................................................................................................103