CC BY
23
------------------□ □-----------------------
Розроблена спеціалізована експертна комп’ютерна система ідентифікації кадмію. Дана система, завдяки створеній базі знань, дає змогу проводити ефективну комп’ютеризацію в експертній описовій формі, де використання математичних моделей неможливе. Таким чином, створено підгрунтя для вжиття ефективних заходів, направлених на зменшення негативного впливу кадмію на організм людини
Ключові слова: спеціалізована експертна комп’ютерна система, кадмій, база знань, здоров’я людини
□----------------------------------------□
Разработана специализированная экспертная компьютерная система идентификации кадмия. Данная система, благодаря созданной базе знаний, позволяет проводить эффективную компьютеризацию в экспертной описательной форме, где использование математических моделей невозможно. Таким образом, создана основа для принятия эффективных мер, направленных на уменьшение негативного воздействия кадмия на организм человека
Ключевые слова: специализированная экспертная компьютерная система, кадмий, база знаний, здоровье человека ------------------□ □-----------------------
УДК 004.891.3:658.562
СПЕЦІАЛІЗОВАНА
ЕКСПЕРТНА
КОМП'ЮТЕРНА
СИСТЕМА
ІДЕНТИФІКАЦІЇ
КАДМІЮ
С. М. Бабчук
Кандидат технічних наук, доцент Кафедра комп’ютерних систем і мереж Івано-Франківський національний технічний університет
нафти і газу
вул. Карпатська, 15, м. Івано-Франківськ, Україна, 76019
Е-mail: plumbumm@meta.ua Л . Р . Б а б ч у к
Асистент
Кафедра біологічної і медичної хімії Івано-Франківський національний медичний університет вул. Галицька, 2, м. Івано-Франківськ, Україна, 76000
E-mail: telure@rambler.ru
1. Вступ
Важкий метал кадмій (Cd) віднесений Всесвітньою організацією охорони здоров’я до речовин найбільш небезпечних для здоров’я людини. Проте, останні 150 років кадмій і його сполуки активно впроваджуються у різноманітні виробництва. В даний час добування кадмію з руди досягло значних розмірів. Кадмій майже неможливо вилучити з природного середовища, тому він все більше нагромаджується в ньому і попадає різними шляхами в харчові ланцюги людини і тварин [1-6].
Серед основних завдань 21 століття є зменшення використання кадмію в промислових масштабах, особливо в продукції, яка належить до щоденного побутового вжитку людини.
2. Аналіз літературних даних і постановка проблеми
У природі кадмій присутній у грунті, рудах, морській воді, в атмосферу надходить у результаті вулканічних вивержень і вивільнення з рослин. Суттєве джерело забруднення навколишнього середовища кадмієм
- це видобуток і металургія цинку, електронна промисловість, виробництво фарб, електротехнічна промисловість та суперфосфатні добрива. Із розвитком сучасних технологій антропогенний внесок надходження кадмію в атмосферу від сталеливарних заводів та заводів із переробки відходів у 3 рази перевищує надходження природними шляхами [7].
Одним із шляхів надходження кадмію в організм людини є щоденне використання емальованого і керамічного посуду (барвистого і естетично оформленого). Виробники посуду, щоб досягнути більшої яскравості своєї продукції додають в емаль та поливу кадмій сульфід [8].
У багатьох країнах на державному рівні були прийняті закони, направлені на скорочення використання кадмію і, відповідно, його поширення у навколишньому середовищі.
В Україні з метою обмеження негативного впливу кадмію на організм людини, затверджені державні санітарні норми щодо вмісту даного “важкого” металу в продукції, яка виробляється на території держави або імпортується з інших країн.
Для визначення кадмію в речовинах в даний час використовуються тільки лабораторні методи, які є складними та займають багато часу [9-10]. Необхідно відмітити, що в теперішній час, коли комп’ютери та мікропроцесорні системи практично ввійшли у всі сфери життя людини, подальший розвиток методів захисту здоров’я людини також вимагає більш широкого впровадження комп’ютерних технологій.
3. Мета і завдання дослідження
Метою даного дослідження є створення спеціалізованої експертної комп’ютерної системи ідентифікації кадмію, яка сприятиме вжиттю заходів направлених
на зменшення негативного впливу кадмію на організм людини.
4. Синтез спеціалізованої експертної комп’ютерної системи ідентифікації кадмію
Сучасний етап розробки інформаційних систем в економіці країни характеризується створенням автоматизованих систем нового покоління, до яких також належать експертні системи [11].
Експертні системи - це інформаційні системи, що базуються на знаннях і дають змогу проводити ефективну комп’ютеризацію областей, які подані в експертній описовій формі, а використання математичних моделей неможливе або утруднене. Проведений аналіз показав, що для ідентифікації кадмію доцільно розробити комп’ютерну систему експертного типу.
Технологія експертних систем дозволить одержувати в якості вихідної інформації не тільки рішення, але і необхідні пояснення.
Розрізняють два види пояснень:
- пояснення, що видаються за вимогою. Користувач у будь-який момент може зажадати від експертної системи пояснення своїх дій;
- пояснення отриманого рішення проблеми. Після одержання рішення користувач може зажадати пояснень того, як воно було отримано. Система повинна пояснити кожний крок своїх міркувань, що ведуть до розв’язання задачі.
Інтерфейс користувача експертної системи є дружнім і, звичайно, не викликає труднощів у користувача при веденні діалогу.
З метою забезпечення роботи спеціалізованої експертної комп’ютерної системи ідентифікації кадмію було розроблено відповідну базу знань. Вона містить факти, що описують проблемну галузь, а також логічний взаємозв’язок цих фактів. Центральне місце в базі знань належить правилам. Правило визначає, що варто робити в даній конкретній ситуації, і складається з двох частин: умова, яка може виконуватися або ні, і дія, яку варто виконати у випадку виконання умови:
ЯКЩО X = А ТО Y=В,
ЯКЩО X = Л4 ТО Y = В1 ЯКЩО X = Л2 ТО Y = В2
ЯКЩО X = Лк ТО Y = Вк
В4,В2,...,ВК - параметри дії, які відповідають внесеним в базу знань прогнозованим значенням параметра, який контролюється;
N - загальна кількість правил в базі знань.
Встановлено, що не шкідливим буде покриття посуду наступних кольорів: білого, кремового, сіро-блакитного, синього і чорного. Всі інші кольори емалі та поливи, особливо яскраві, можуть містити хімічні сполуки кадмію у великій кількості.
У виготовленні пігментів для посуду застосовують неорганічну сполуку кадмію - кадмій сульфід. В залежності від фізико-хімічних умов отримання він може бути від лимонно-жовтого до червоного кольорів і навіть яскраво-червоного (при додаванні у керамічну суміш селену).
Оскільки кольоровий дешевий посуд часто містить шкідливі речовини, то саме у таких товарах можна зустріти високий вміст кадмію. А саме, посуд від лимонно-жовтого до червоного кольорів, з високою ймовірністю, містить у складі емалі або поливи сполуки кадмію.
На основі вищевказаної інформації, отриманої в результаті аналізу об’єкта контролю та наявного досвіду спеціалістів у цій галузі, сформовано одну із систем правил у базі знань розробленої експертної системи:
ЯКЩО X = Л1 ТО Y = В
ЯКЩО X = Л2 ТО Y = В
ЯКЩО X=Л3 ТО Y = В
ЯКЩО X=Л4 ТО Y = В
ЯКЩО X=Л5 ТО Y = В
ЯКЩО X=Л„ ТО Y = В
ЯКЩО X=Лп+1 ТО Y = В
ЯКЩО X=Лп+к ТО Y = В
(3)
(1)
де X - поточне значення параметра, який контролюється;
Y - параметр дії, яку необхідно виконати;
А - внесене в базу знань прогнозоване значення параметра, який контролюється;
В - параметр дії, який відповідає внесеному в базу знань прогнозованому значенню параметра, який контролюється.
Всі правила, які використовуються в експертній системі, утворюють систему правил:
(2)
де A1,A2,...,AN - прогнозовані значення параметра, який контролюється;
де X - поточне значення параметра “колір”, який контролюється;
Y - поточне значення параметра “контроль”;
А1,А2,А3,А4,А5,...,Ап,Ап+1,...,Ап+к - прогнозовані значення параметра “колір” (білий, кремовий, сірий, блакитний, синій, ..., чорний, жовтий, ..., червоний),
В1,В2 - значення параметра “контроль” (не здійснювати, здійснювати), які відповідають внесеним в базу знань прогнозованим значенням параметра “колір”.
Також розроблено інтерпретатор експертної системи. Він виконує у певному порядку опрацювання даних, які знаходяться в базі знань. Технологія роботи інтерпретатора зводиться до послідовного розгляду сукупності правил (правило за правилом). Якщо має місце дотримання умови, що міститься в правилі, то виконується певна дія, і користувачу надається варіант вирішення його проблеми.
В загальному, в структуру програмного забезпечення спеціалізованої експертної комп’ютерної системи ідентифікації кадмію входитимуть наступні блоки:
- блок введення поточних даних;
- база знань;
- блок розрахунку.
Алгоритм роботи програмного забезпечення розробленої експертної системи зображений на рис. 1.
Е
Рис. 1. Агоритм роботи програмного забезпечення розробленої спеціалізованої експертної комп’ютерної системи ідентифікації кадмію
5. Висновки
Розроблена спеціалізована експертна комп’ютерна система ідентифікації кадмію. Дана система завдяки створеній базі знань дає змогу проводити ефективну комп’ютеризацію в експертній описовій формі, де використання математичних моделей неможливе. Таким чином, створено підгрунтя для вжиття ефективних заходів, направлених на зменшення негативного впливу кадмію на організм людини.
Література
1. Brzoska, M. The influence of cadmium on calcium absorption from digestive tract [Text] У M.M. Brzoska, M. Jurczuk, J. Moniuszko-Jakoniuk, F. Rogowski ^ PJoES. - 1997.
- №6(6). - P. 25-28.
2. Szkup-Jablonska, M. Effects of blood lead and cadmium levels on the functioning of children with behaviour disorders in the family environment [Text] У M. Szkup-Jablonska, B. Karakiewicz, E. Grochans, A. Jurczak, G. Nowak-Starz, I. Rotter, A. Prokopowicz ^ Ann Agric Environ Med. - 2012.
- №19(2). - P. 241-246.
3. Annabi, A. Cadmium Accumulation and Histological Lesion in Mosquitofish (Gambusia affinis) tissues Following Acute and Chronic Exposure [Text] У A. Annabi, I. Messaoudi, A. Kerkeni, Kh. Said ^ Int. J. Environ. Res. - 2011. - №5(3). P. 745-756.
4. Wu-xing, H. Bioaccumulation and Physiological Response to Cadmium, Zinc and Copper Stress in Phytolacca acinosa [Text] У H. Wu-xing, G. Jing-qing, H. Yu, X. Zhi-ting Л Environmental Science & Technology. - 2010. - №33(1).
- P. 77-79.
5. Cotuk, Y. Environmental Biology and Pathophysiology of Cadmium [Text] У Y. Cotuk, M. Belivermis, O. Kilic ^ IU-FS J Biol. - 2010. - №69(1). - P. 1-5.
6. Aksoy, M. Changes in Physiological Parameters and Some Antioxidant Enzymes Activities of Soybean (Glycine max L. Merr.) Leaves Under Cadmium and Salt Stress [Text] J M. Aksoy, B. Dlnler УУ J. stress physiol. biochem. - 2012.
- №8(4). - P. 179-190.
7. Марушко, Ю. В. Накопичення кадмію та його вплив на організм дитини [Текст] У Ю. В. Марушко, О. Л. Та-ринська, Т. І. Олефір, С. В. Фус, А. О. Асонов УУ Здоровье ребенка. - 2010. - № 5(26). - С. 35-38.
8. Бабчук, С. М. Контроль вмісту кадмію в посуді комп’ютерною системою [Текст] У С. М. Бабчук, Л. Р. Бабчук УУ Восточно-европейский журнал передовых технологий.
- 2012. - № 6^(60). - С. 14-17.
9. Zhen-ya, J. Analysis of Cadmium and Its Distribution in Ku-dingcha System by GF-AAS [Text] У J. Zhen-ya, L. Sheng-xu, D. Bing-bing, Y. Hui, X. Huan ^ Environmental Science & Technology. - 2010. - №33(5). - P. 113-116.
10. Golbabaei, F. Preconcentration of cadmium using amberlite XAD-4 prior to atomic absorption spectrometery [Text] У F. Golbabaei, M. Khadem, S. J. Shahtaheri, A. Rahimi Froush-ani IJEHSE. - 2006. - №3(1). - P. 45-52.
11. Семенцов, Г. H. Автоматизація процесу буріння свердловин [Текст]: навчальний посібник У Г. Н. Семенцов
- Івано-Франківськ: ІФДТУНГ, 1999. - 300 с.
