Combining conceptual graphs and argumentation for aiding in the teleexpertise

Current medical information systems are too complex to be meaningfully exploited. Hence there is a need to develop new strategies for maximising the exploitation of medical data to the benefit of medical professionals. It is against this backdrop that we want to propose a tangible contribution by providing a tool which combines conceptual graphs and Dung׳s argumentation system in order to assist medical professionals in their decision making process. The proposed tool allows medical professionals to easily manipulate and visualise queries and answers for making decisions during the practice of teleexpertise. The knowledge modelling is made using an open application programming interface (API) called CoGui, which offers the means for building structured knowledge bases with the dedicated functionalities of graph-based reasoning via retrieved data from different institutions (hospitals, national security centre, and nursing homes). The tool that we have described in this study supports a formal traceable structure of the reasoning with acceptable arguments to elucidate some ethical problems that occur very often in the telemedicine domain

Argumentation graphs with constraint-based reasoning for collaborative expertise

Collaborative processes are very important in telemedicine domain since they allow for making right decisions in complex situations with multidisciplinary staff. When modelling these collaborative processes, some inconsistencies can appear. In semantic modelling conceptual graphs), these inconsistencies are verified using constraints. In this work, collaborative processes are represented using an argumentation system modelled in a conceptual graph formalism where inconsistencies could be particular bad attack relation between arguments. To overcome these inconsistencies, two solutions are proposed. The first one is to weight the arguments evolving in the argumentation system on the basis of the competencies of the health professionals and the credibility of the sources justifying their advice (arguments), and the second one is to model some law concepts as constraints in order to check their compliance of the collaborative process

Système d'argumentation pour la collaboration en télémédecine

La télémédecine consiste en la pratique d’actes médicaux à distance par l’usage des nouvelles technologies de l’information et de la communication. Parmi ces actes médicaux, nous nous sommes intéressés à la téléexpertise qui est une sorte d’activité collaborative consistant aux recueils d’avis d’experts médicaux face à un problème de santé donné. Dans notre travail, nous avons fait le choix de modéliser ces activités collaboratives par le système d’argumentation de Dung basé sur des fondements mathématiques et qui permet d’illustrer les interactions entre les différentes parties prenantes et par la même occasion fournir des outils mathématiques de prises de décisions. Nous avons opté pour une modélisation sémantique avec des graphes conceptuels car l’un de nos objectifs est de garantir une interopérabilité sémantique. Cette modélisation peut inclure souvent des incohérences (mauvaises relations d’attaques dans le système d’argumentation) qui seront vérifiées par l’usage des contraintes en graphes conceptuels. Pour résoudre ces problèmes d’incohérences deux solutions majeures ont été proposées : (i) la pondération des arguments des différents professionnels de santé, (ii) la modélisation de quelques aspects de droit médical comme contraintes. Ce travail démontre une application informatique du raisonnement logique dans un cadre médical judiciaire où il apporte des éclairages sur la vérification d’information, l’argumentation et l’interaction. Il vise ainsi à garantir une bonne collaboration dans le but de se prémunir d’éventuelles conséquences financières et juridiques.Telemedicine involves the practice of medical procedures remotely through the use of new information and communications technology. Among these medical procedures, we looked at the tele-expertise which is a kind of collaborative activity consisting of collecting the opinions of medical experts facing a particular health problem. In our work, we have chosen to model these collaborative activities by Dung argumentation system based on mathematical foundations and illustrates the interactions between the different stakeholders and at the same time provides mathematical tools decisions. We opted for a semantic modeling with conceptual graphs as one of our objectives is to ensure semantic interoperability. This modeling can often include inconsistencies (poor relations of attacks in argumentation system) which will be verified by the use of constraints in conceptual graphs. To solve these inconsistency problems, two major solutions have been proposed : (i) the weight of the arguments of different health professionals, (ii) modeling some aspects of medical law as constraints. This work demonstrates a computer application of logical reasoning in a judicial medical setting where it sheds light on the verification of information, argumentation and interaction. It aims to ensure good cooperation in order to guard against possible financial and legal consequences

Argumentation and graph properties

Argumentation theory is an area of interdisciplinary research that is suitable to characterise several diverse situations of reasoning and judgement in real world practices and challenges. In the discipline of Artificial Intelligence, argumentation is formalised by reasoning models based on building and evaluation of interacting arguments. In this argumentation framework, the semantics of acceptance plays a fundamental role in the argument evaluation process. The determination of accepted arguments under a given semantics (admissible, preferred, stable, etc.) can be a time-consuming and tedious (in number of steps) process. In this work we try to overcome this substantial process by providing a method to compute accepted arguments from an argumentation framework. The principle of this method is to combine mathematical properties (e.g. symmetry, asymmetry, strong connectivity and irreflexivity) of graphs built from the argumentation system to compute sets of accepted arguments. In this work, we combine several graph properties to provide three main propositions; one for identifying accepted arguments under the admissible, preferred semantics and the other to easily identify stable extension. The proofs of the suggested propositions are detailed and this is part of an approach designed to increase collaborative decision-making by improving the effectiveness of reasoning processes

Système d'argumentation pour la collaboration en télémédecine

La télémédecine consiste en la pratique d’actes médicaux à distance par l’usage des nouvelles technologies de l’information et de la communication. Parmi ces actes médicaux, nous nous sommes intéressés à la téléexpertise qui est une sorte d’activité collaborative consistant aux recueils d’avis d’experts médicaux face à un problème de santé donné. Dans notre travail, nous avons fait le choix de modéliser ces activités collaboratives par le système d’argumentation de Dung basé sur des fondements mathématiques et qui permet d’illustrer les interactions entre les différentes parties prenantes et par la même occasion fournir des outils mathématiques de prises de décisions. Nous avons opté pour une modélisation sémantique avec des graphes conceptuels car l’un de nos objectifs est de garantir une interopérabilité sémantique. Cette modélisation peut inclure souvent des incohérences (mauvaises relations d’attaques dans le système d’argumentation) qui seront vérifiées par l’usage des contraintes en graphes conceptuels. Pour résoudre ces problèmes d’incohérences deux solutions majeures ont été proposées : (i) la pondération des arguments des différents professionnels de santé, (ii) la modélisation de quelques aspects de droit médical comme contraintes. Ce travail démontre une application informatique du raisonnement logique dans un cadre médical judiciaire où il apporte des éclairages sur la vérification d’information, l’argumentation et l’interaction. Il vise ainsi à garantir une bonne collaboration dans le but de se prémunir d’éventuelles conséquences financières et juridiques

Supporting diagnostics and decision making in healthcare by modular methods of computational linguistics

We propose a new framework for development of modular computational methods to support processes of healthcare and health education in diverse settings. Motivated by an evaluation by The National Institute for Health and Welfare in Finland the proposed framework aims to address challenges of analyzing knowledge concerning healthcare services and patient records with computational linguistics. The framework aims to promote implementing personalized care in diagnostics, decision making, patient engagement and self-care. We describe some analysis methods of computational linguistics, natural language processing, statistics, algorithms and data mining. We have built a prototype program enabling representing and modifying health-related knowledge structures for purposes of prevention, diagnosis and care. For 25 most common diagnosis names we have identified dependencies of core symptom concepts in a conceptual co-occurrence network of 57 679 unique conceptual links about healthcare guidelines.Peer reviewe

Data mining for decision support with uncertainty on the airplane

This study describes the formalization of the medical decision-making process under uncertainty underpinned by conditional preferences, the theory of evidence and the exploitation of high-utility patterns in data mining. To assist a decision maker, the medical process (clinical pathway) was implemented using a Conditional Preferences Base (CPB). Then for knowledge engineering, a Dempster-Shafer ontology integrating uncertainty underpinned by evidence theory was built. Beliefs from different sources are established with the use of data mining. The result is recorded in an In-flight Electronic Health Records (IEHR). The IEHR contains evidential items corresponding to the variables determining the management of medical incidents. Finally, to manage tolerance to uncertainty, a belief fusion algorithm was developed. There is an inherent risk in the practice of medicine that can affect the conditions of medical activities (diagnostic or therapeutic purposes). The management of uncertainty is also an integral part of decision-making processes in the medical field. Different models of medical decisions under uncertainty have been proposed. Much of the current literature on these models pays particular attention to health economics inspired by how to manage uncertainty in economic decisions. However, these models fail to consider the purely medical aspect of the decision that always remains poorly characterized. Besides, the models achieving interesting decision outcomes are those considering the patient's health variable and other variables such as the costs associated with the care services. These models are aimed at defining health policy (health economics) without a deep consideration for the uncertainty surrounding the medical practices and associated technologies. Our approach is to integrate the management of uncertainty into clinical reasoning models such as Clinical Pathway and to exploit the relationships between the determinants of incident management using data mining tools. To this end, how healthcare professionals see and conceive uncertainty has been investigated. This allowed for the identification of the characteristics determining people under uncertainty and to understand the different forms and representations of uncertainty. Furthermore, what an in-flight medical incident is and how its management is a decision under uncertainty issues was defined. This is the first phase of common data mining that will provide an evidential transaction basis. Subsequently an evidential and ontological rea-soning to manage this uncertainty has been established in order to support decision making processes on the airplane

Graph-based ontology reasoning for formal verification of BREEAM rules

Globally, the need to check regulation compliance for sustainability has become central in the delivery of construction projects. This is partly due to policies by various governments requiring existing and new buildings to comply with certain standards or regulations. However, the verification of whether a building complies with any particular standard or regulation has proven challenging in practice. The purpose of formal verification is to prove that under a certain set of assumptions, a building will adhere to a certain set of requirements, for example the minimum performance standards of key environmental issues. Compliance checking requires different criteria often difficult to straightforwardly define and combine in an integrated fashion for providing holistic interpretation to facilitate easy decision-making. Such criteria, their various flows and combinations can easily be dealt with using conceptual graph theories and Semantic Web concepts which allow rules to be imbued to facilitate reasoning. The aim of this study is to tap on conceptual graphs and Semantic Web concepts to develop a system for checking Building Research Establishment Environmental Assessment Methodology (BREEAM) sustainability standard compliance in the French construction industry. A conceptual graph-based framework that formally describes BREEAM requirements and visually analyse compliance checking processes has been proposed. When implemented in a software that integrates conceptual graphs and Semantic Web knowledge, automatic reasoning allows both the logical specification and the visual interpretation to be displayed and further provides a semantic support for compliance checking information

Retour d’expérience pour l’évaluation des risques dans les bâtiments performants en zone aéroportuaire

Dans les pays en voie de développement, le rythme croissant de l’urbanisation entraîne un rapprochement rapide des habitations aux infrastructures des transports (aéroports, aérogares). En plus de ces constats, les conditions difficiles d’accès aux ressources énergétiques et l’inadéquation des techniques de construction avec le climat et l’environnement, les pays tropicaux doivent s’orienter vers les techniques favorisant l’utilisation du potentiel de construction durable (concepts passifs et bioclimatiques) afin de garantir les conforts (aspects acoustique et thermique) des habitants au sein des bâtiments. Le potentiel de construction durable, actuellement faiblement exploré, est très important dans ces pays. Face à ces défis, le concept de bâtiment durable est l’une des meilleures alternatives pour tisser l’harmonie entre le bâtiment et son environnement. Les techniques de construction durable passent par la connaissance parfaite du site, du climat local, les besoins de conforts (aspects acoustique et thermique) des habitants. Dans le cadre de notre contribution à ces problématiques, une étude d’évaluation de risques affectant les performances des bâtiments a été initiée. Toutefois, la majeure partie des travaux qu'on retrouve dans la littérature se focalise sur l’utilisation des approches analytiques qui s’avèrent parfois insuffisantes, en l’absence de la prise en compte des réalités pratiques. Une méthodologie d’analyse et d’évaluation des risques affectant la performance dans les bâtiments basée sur l’approche de capitalisation et d’exploitation des connaissances issues des processus de retour d’expérience est développée. Deux bâtiments tests (un bâtiment aéroportuaire et un bâtiment résidentiel du type F3B) sont choisis à Bamako afin d’appliquer la méthode d’évaluation avec le concours des experts, des techniciens du secteur du bâtiment et des usagers. Pour le premier bâtiment, l’évaluation est relative aux risques affectant la performance acoustique dans le contexte aéroportuaire tandis pour le second, elle est relative aux risques affectant la performance énergétique dans le contexte bioclimatique. L’effort se concentre sur l'identification des non qualités et des facteurs d’inconfort dont la résolution contribue à améliorer la performance acoustique, énergétique et environnementale des bâtiments. Pour ce faire, des visites de terrain (enquêtes auprès des usagers des bâtiments et interviews auprès des acteurs de la construction) ont été réalisées pour identifier d’une part les besoins et le comportement des habitants et d’autre part les techniques et les connaissances pratiques des acteurs de construction. Des fiches de questionnaires ainsi que des capteurs de mesures in situ (thermomètres, hygromètres et sonomètres) et des logiciels de traitements de données sont utilisés comme outils pour l’évaluation de risques affectant les performances sur les bâtiments tests. Des investigations sous forme de mesures in situ des paramètres (de températures, d’humidité et de niveaux de pression acoustique) respectivement à l’intérieur et à l’extérieur du bâtiment aéroportuaire et du bâtiment résidentiel du type F3B sont menées à l’aide de ces capteurs. Ces données sont ensuite traitées à l’aide des logiciels de traitements de données pour intégrer les connaissances et stratégies de construction durable. La capitalisation des informations issues de ces études sert de retour d’expérience à travers des propositions de solutions correctives et de bonnes pratiques pour la résolution des problèmes de performance (les pathologies, les dommages, et les autres dysfonctionnements) observés sur les bâtiments