Hauptseminar “Monitoring und Regelung in der Medizin”, SS 2005 TU München

1. Willkommmen
Multiagentensysteme im medizinischen Umfeld
Daniel Brügge
bruegged@in.tum.de
Hauptseminar “Monitoring und Regelung in der Medizin”
SS 2005
TU München
23.Juni 2005

2. Gliederung des Vortrags
I. Agenten
II. Multiagentensysteme (MAS)
III. Konzepte für MAS im medizinischen
Umfeld
IV. Aktuelle MAS-Projekte in der
Medizin: 3 Beispiele
V. Anwendungsideen für MAS im
CaVaCo-Projekt
VI. Zusammenfassung und Ausblick

3. I. Agenten
 Agieren in eigener
Umgebung zur
Erreichung von Zielen
 Wahrnehmen der
Umgebung
 Ausführen von Aktionen
in der Umgebung
 Unterscheidung:
Artificial Intelligence: A Modern Approach, Russell/Norvig
Intelligente & autonome
Software-Agenten
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

4. I. Agenten (2)
Intelligente Agenten
 Reaktiv: Veränderungen in Umgebung
wahrnehmen, interpretieren und
entsprechend verhalten
 Proaktiv: Eigeninitiative ergreifen
 Interaktionsfähig: Kommunikation & Kooper-
ation mit Dritten (z.B. anderen Agenten)
 Lernfähig: Sein Wissen muss sich durch
Erfahrungen erweitern
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

5. I. Agenten (3)
Autonome Agenten
 Griechisch:
– “autos” = selbst
– “nomos” = Regel/Gesetz
 Kontrolle des eigenen Verhaltens
 Ohne Eingriff von Außen (Mensch, andere
Systeme)
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

6. II. Multiagentensystem (MAS)
 Sammlung intelligenter,
autonomer Agenten
 Agieren in gemeinsamer
Umgebung
 Keine gemeinsame
Kontrolleinheit
 Dezentralisierte Daten-
haltung
 Asynchrone Kommunikation
untereinander
 Unterscheidung homogen
und heterogen
JADE Project, http://jade.tilab.com
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

7. II. Multiagentensystem (2)
Vorteile von Multiagentensystemen:
 Probleme liegen oft in der realen Welt ver-
teilt vor. MAS simulieren dieses perfekt
 Geschwindigkeitsvorteil durch Aufteilung
von Berechnungsproblemen
 Redundante Auslegung bei sicherheits-
kritischen Anwendungen
 Einfache Skalierbarkeit
 Kosteneinsparungen möglich
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

8. II. Multiagentensystem (3)
Kleiner Einblick in die MAS-Kommunikation:
 Knowledge Query and Manipulation
Language (KQML), Agent Communication
Language (ACL)
 Sprechakte zur Kennzeichnung der
Semantik von Nachrichten (z.B. “inform”,
“request”, “agree”, “cancel” etc.)
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

9. III. Konzepte für MAS in der Medizin
 Hauptsächlich
Informations-,
Wissensmanage-
ment und Planungs-
aufgaben
 Überwachung &
Unterstützung von
Patienten
 Unterstützung bei
Diagnosen
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

10. IV. Aktuelle MAS-Projekte
 Management von
Organtransplanta-
tionen
 Scheduling im
Krankenhaus
 Unterstützung
von todkranken
Patienten
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

11. IV. Aktuelle MAS-Projekte (2)
Management von Organtransplantationen
 Verwaltung zwischen spanischen Krankenh.
 Agenten-Architektur über verschiedene
Level (Koordinationsagenten)
 Emergency Coordinator (EC), Historical
Agent (HA)
 EC: Kümmert sich um Typ 0 Fälle
 HA: Alt-Daten verwalten, Statistiken, Data-
Mining zur Wissensgewinnung
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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12. IV. Aktuelle MAS-Projekte (3)
Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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13. IV. Aktuelle MAS-Projekte (4)
 Suche nach den richtigen Patienten in
kürzester Zeit
 Folgt dem Spanischen Modell
 Betrachtet Faktoren wie Transportkosten
 Reihenfolge: Typ-0 Patienten, Spender-
Krankenhaus, KH in der selben Stadt, KH in
der gleichen Region, KH in der selben Zone,
KH in anderen Regionen
 “Patient/Organ-Matching” mit Multi-Criteria
Decision Making (MCDM)
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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14. IV. Aktuelle MAS-Projekte (5)
Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili
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I. Agenten
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15. IV. Aktuelle MAS-Projekte (6)
Scheduling im Krankenhaus
 Pläne für Geräte, Personal oder Patienten
 Unterschiedliche Bewertungskriterien
(Wartezeit, hohe Auslastung, …)
 Zentraler Ansatz kann die Planung
erschweren, da Ziele oft gegensätzlich sind
 Sehr dynamische Umgebung
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
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16. IV. Aktuelle MAS-Projekte (7)
Unterstützung von “Sterbe”-Patienten
 Patienten, die in ihrer letzten Lebensphase
medikamentös behandelt werden
 Betreuung im Krankenhaus, in speziellen
Einrichtungen oder zu Hause
 Informationsgewinnung über Patienten
 Bessere Kommunikation zwischen Arzt und
Patient
 Persönlicher Agent für jeden Patienten
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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17. IV. Aktuelle MAS-Projekte (8)
Computer Science & Mathematics Department, Universitat Rovira i Virgili
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

18. V. Ideen für MAS im CaVaCo
 Agenten steuern das
System und nutzen
Erfahrungswissen
 Simulation der
Patientenreaktionen
 Sicherheit durch
redundante Agenten
 Kooperationen
zwischen
Krankenhäusern
B. Braun Melsungen AG
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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19. V. Ideen für MAS im CaVaCo (2)
 Agent steuert Spritzen (Aktoren) und liest
aus den Sensoren am Patienten
 Wissensbasis über Patienten und
Wissensbasis über allgemeine Reaktionen
(ggf. Verteilt über Krankenhäuser)
 Agent überwacht Patienten und kann ggf. an
weitere Geräte angebunden werden (PDA
etc.) für z.B. Warnhinweise
 Simulation der Reaktionen vor Ausführung
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
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20. V. Ideen für MAS im CaVaCo (3)
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

21. VI. Zusammenfassung & Ausblick
 Zurzeit mehr Informationsbeschaffung und
Monitoring durch MAS
 Kein wirkliches Eingreifen in kritische
Bereiche
 Hohe Zeit- und Kostenersparnis möglich
 Anforderungen an Entwickler steigen, da
Menschenleben von Funktionalität abhängen
 Rechtliche Absicherung mit autonomen
Agenten in der Medizin?
II. Multiagenten- III. MAS-Konzepte IV. MAS Beispiele V. MAS im VI. Zusammen-
I. Agenten
systeme In der Medizin In der Medizin CaVaCo-Projekt fassung

22. Multiagentensysteme in der Medizin
Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit.
Für Fragen stehe ich gerne noch zur Verfügung!
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