Прототип застосунку голосового помічника лікаря
Розроблення програмного забезпечення застосунку у домені телемедицини. Візуалізація та інформаційне моделювання ключових процесів у голосовому помічнику лікаря. Вимоги до продукту, процедура проектування та основний функціонал інформаційної системи.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | статья |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 25.03.2024 |
| Размер файла | 1,8 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.Allbest.Ru/
Ужгородський національний університет
Кафедра інформатики та фізико-математичних дисциплін
Національний університет “Львівська політехніка”
Кафедра інформаційних систем та мереж
Прототип застосунку голосового помічника лікаря
Ю. Кіш,
С. Пасічник,
Н. Кунанець,
В. Кут
Ужгород, Львів, Україна
Анотація
У дослідженні розглянуто основні підходи до візуалізації та моделювання ключових процесів розроблення програмного забезпечення у домені телемедицини, а саме такого застосунку, як голосовий помічник лікаря. Інформаційне моделювання здійснено з використанням UML-діаграм, проаналізовано особливості різних етапів життєвого циклу розроблення софту, зокрема сформульовано вимоги до продукту, розглянуто процедуру проектування, описано основний функціонал застосунку, технології фронтенту тощо. За допомогою концептуального моделювання продемонстровано фунціонал інформаційної системи - прототипу застосунку голосового помічника лікаря. Проаналізовано підходи до використання ефективної frontend технології для застосунку.
Ключові слова: моделювання; діаграма класів; діаграма активностей; діаграма прецедентів; голосовий помічник лікаря; frontend.
Annotation
Doctor's voice assistant application prototype
Yu. Kish, S. Pasichnyk, N. Kunanets, V. Kut, Uzhhorod National University, Department of Informatics and Physical and Mathematical Disciplines, Uzhhorod, Lviv Polytechnic National University, Information Systems and Networks Department
This research examines the main approaches to visualization and modeling of key processes in the creation and testing of software in the domain of telemedicine, namely, such an application as a voice assistant to a doctor. Emphasis is placed on the use of UML diagrams at various stages of the software development life cycle, including requirements analysis, design, description of basic functionality, documentation, testing, etc. With the help of modeling, the answer not only to the questions “what does the system do” and “what does the system consist of” was demonstrated, but also to “how and how efficiently the system works” - in this case, a prototype of a doctor's voice assistant application. Approaches to using effective frontend technology for the application are analyzed.
Key words: modeling; Class diagram; Activity diagram; Use case diagram; doctor voice assistant.
Постановка проблеми
Налагодження своєчасної медичної допомоги у сучасному суспільстві ґрунтується на технологіях дистанційного консультування. Це зумовило розвиток інноваційного напряму медицини, що отримав назву телемедицина. Застосування процедур дистанційного консультування зменшує кількість госпіталізованих пацієнтів та завантаження лікарень, сприяє вчасному коригуванню протоколу лікування пацієнтів із хронічними захворюваннями. Разом з тим, телемедицина стає важливим складовим елементом змін у системі охорони здоров'я, оскільки продемонструвала свої безпосередні переваги, даючи змогу мільйонам пацієнтів продовжувати лікування без стаціонарного перебування в лікарні. Це стало особливо відчутним в умовах пандемії. Запровадження дистанційного обстеження - ефективний спосіб зменшити потік пацієнтів у медичних закладах, не залишаючи поза увагою пацієнтів, що потребують постійного супроводу лікаря.
У первинній медичній допомозі телемедицина зазвичай реалізується у формі телефонних дзвінків, коли пацієнт звертається за порадою до лікаря щодо медичних проблем, для вирішення яких не потрібно відвідувати лікаря. Телемедицина не замінює процедуру консультування, а переводить її на інший рівень. Роль телемедицини полягає у наданні медичних послуг у зручному для пацієнта форматі, сприяє комунікації лікаря та пацієнта, звільняючи його від фізичного візиту для отримання медичної консультації або призначення лікування.
Саме тому чимало вітчизняних стартапів націлено на створення продукту в цьому домені. Хоча, безперечно, орієнтуються вони, передусім, на міжнародний ринок. Продукт компанії повинен відповідати певним стандартам, щоб бути конкурентоспроможним у світі. Для цього потрібно мати чітке уявлення, що і як необхідно робити на кожному етапі створення програмного забезпечення. Візуалізація архітектури інформаційної системи, концептуальне моделювання основного функціоналу істотно поліпшують розуміння її роботи, а також сприяють забезпеченню якості програмного продукту на належному рівні. UML діаграми є зручним інструментарієм, що дає змогу реалізувати візуалізацію та моделювання робіт з аналізу вимог до застосунку, його проектування.
Аналіз останніх досліджень. Як свідчать результати дослідження науковців Гарвардського університету, в медичній галузі США 2020 р. вирізняється зменшенням кількості пацієнтів, що записалися на амбулаторний прийом, надавши перевагу отриманню дистанційних консультацій. Попит на дистанційні медичні послуги поступово зростає, що потребує інвестування в розвиток телемедицини. Згідно із прогнозами Global Market Insights, світовий ринок телемедицини досягне до 2027 р. $187,7 млрд. У 2019 р. він оцінювався в $45,5 млрд, у 2020 р. - в $55,9 млрд, а у 2021 р. - $72,7 млрд [3].
UML діаграми - зручний інструмент у професійному наборі засобів, якими послуговуються проектні менеджери, бізнес-аналітики, девелопери, інженери із забезпечення якості продукту. Є чимало публікацій, які стосуються цієї мови моделювання. Проте потрібно звернути увагу насамперед на ті наукові розвідки, у яких акцентують на практичному застосуванні діаграм.
На відміну від класичного набору інструментів, множина UML діаграм складається з 14 різновидів, які умовно можна поділити на дві групи: структурні діаграми та діаграми поведінки. В цьому дослідженні використано можливості практичного застосування трьох з них: діаграми класів (Class diagram), діаграми активностей (Activity diagram), а також діаграми прецендентів (Use-case diagram) [7].
Діаграма класів - це UML-діаграма, яка описує систему, візуалізуючи різні типи об'єктів усередині системи та види статичних зв'язків, що існують між ними. Вона також ілюструє операції та атрибути класів. Зазвичай її використовують для вивчення концепцій галузі, розуміння вимог до програмного забезпечення та описання детальних проектів [2, 4].
Діаграма активностей візуалізує поведінку розроблюваної інформаційної системи у вигляді блок-схеми, що відображає її бізнес-процеси, логічні зв'язки процедур, притаманні інформаційній системі, та потоки робіт, які здійснюються в ній. По суті, це моделювання логіки поведінки системи чи взаємодії кількох систем [1, 6].
Діаграма прецедентів - це тип поведінкової діаграми UML, що часто використовується для аналізу різних систем. Вона дає змогу візуалізувати різні типи акторів, які користуватимуться функціями інформаційної системи, і те, як вони можуть взаємодіяти із інформаційною системою. Діаграма відображає основні функції розроблюваної інформаційної системи, якими може послуговуватися кожен із користувачів, а також активно використовується для верифікації роботи програмного продукту. Це зручний інструмент для розроблення тестових сценаріїв - test case. “Юзкейси, за замовчуванням, є тестованими вимогами із зазначеною метою і шляхом її досягнення” [3, 5].
Формулювання цілі статті. Це дослідження має на меті проаналізувати особливості застосування діаграм UML для моделювання та візуалізації основного функціоналу прототипу голосового помічника лікаря.
Виклад основного матеріалу
Для аналізу практичного застосування ми вибрали прототип стартапу “Huckleberry” (голосовий помічник лікаря). “Huckleberry” дає змогу автоматизувати документацію типових активностей лікаря, таких як: розмови під час огляду пацієнта, встановлення діагнозу, запис пацієнта на прийом, заповнення медичної картки, історії хвороби пацієнта тощо, дистанційного консультування за допомогою технологій доповненої реальності та машинного навчання. Голосовий помічник відповідає усім сучасним вимогам до програмних продуктів у медичній галузі. Це стосується як суто технічної частини, так і стандартів якості та безпеки. На ринку України аналогічних продуктів немає. Якщо говорити про найкращі світові стартапи в цій галузі, то завдяки такому додатковому функціоналу, як, наприклад, інтеграція з лабораторіями, можливість проведення групових консультацій, сапорт щодо перевірки коректності медичної термінології та призначень, то цей продукт буде конкурентним і на світовому ринку.
Проаналізуємо етап життєвого циклу проекту, спрямованого на розроблення інформаційної системи. Для прототипу інформаційної системи використаємо діаграму класів. Типовий алгоритм дій такий: визначаємо класи системи та їх атрибути, встановлюємо відношення між класами, і тільки після цього переходимо до побудови діаграми класів.
Встановимо відношення між визначеними класами (табл. 2).
Таблиця 1
Типові класи системи “Huckleberry”
|
Класи |
Атрибути |
Методи |
||||
|
Назва |
Призначення |
Назва |
Зміст |
Назва |
Зміст |
|
|
Person |
Основний актор |
name |
ім'я |
create_doc |
Створення документа |
|
|
|
е-мейл |
edit_doc |
Редагування документа |
|||
|
salary |
зарплата |
delete_doc |
Видалення документа |
|||
|
Doctor |
Основні активності лікаря |
md_spec |
спеціалізація лікаря |
sign_note |
підпис картки |
|
|
coop_form |
форма співпраці з клінікою |
transf_note |
трансфер картки в EMR |
|||
|
Nurse |
Основні активності медсестри |
nurs_spec |
Спеціалізація медсестри |
sched |
операції із розкладом |
|
|
Docs |
Різні види документів |
id |
Ідентифікатор документа |
select_type |
вибрати тип |
|
|
int_struc |
Структура документа |
create_id |
створити документ і присвоїти номер |
|||
|
note_type |
тип документа |
send_emr |
трансфер документа в EMR систему |
|||
|
emr_integr |
можливість перенесення в EMR |
|||||
|
Create Note |
Створення документа |
Boolean |
створено/Ні |
|||
|
Note Verification |
Верифікація документа |
med_term |
верифікація медичних термінів |
auth_note |
авторизація |
|
|
emr_ver |
верифікація кодів хвороб |
|||||
|
Note Transferring to EMR |
Трансфер документа в EMR |
note_id |
Ідентифікатор документа |
|||
|
note_md |
Ідентифікатор лікаря |
|||||
|
note_cont |
зміст документа |
Таблиця 2
Відношення між класами системи “Huckleberry”
|
Класи |
Вид відношення |
Розмірність |
||
|
Person |
Doctor |
Inheritance |
1...* |
|
|
Person |
Nurse |
Inheritance |
1...* |
|
|
Person |
Docs |
Association |
1.* |
|
|
Docs |
Create Note |
Realization Implementation |
1.* |
|
|
Docs |
Note Transferring to EMR |
Realization Implementation |
1.* |
|
|
Create Note |
Note Verification |
Dependency |
1.* |
Далі переходимо до проектування архітектури системи і будуємо діаграму класів (рис. 1).
Рис. 1. Діаграма класів системи “Huckleberry”
програмний інформаційний застосунок телемедицина помічник лікар
На наступному кроці переходимо до моделювання поведінкової активності системи. Для прикладу візьмемо типовий флов поведінки системи під час створення Картки прийому пацієнта (рис. 2).
Рис. 2. Робота системи “Huckleberry” під час створення Картки прийому пацієнта
Здійснимо візуалізацію функціонування системи у разі додавання нової хвороби до історії хвороби пацієнта (рис. 3).
Рис. 3. Функціонування системи “Huckleberry у разі додавання нової хвороби до історії хвороби пацієнта
Основні функціональні вимоги застосунку “Huckleberry” можна зобразити та протестувати за допомогою діаграми прецедентів (рис. 4).
Діаграми UML дають змогу всім учасникам розроблення програмного забезпечення: девелоперам, проджект-менеджерам, бізнес-аналітикам, тестувальникам, а також представникам замовника послуговуватися зрозумілою всім мовою.
Важливе завдання - розроблення зручного інтерфейсу інформаційної системи із використанням ефективної frontend технології [8]. Фронтенд розробка є важливим етапом розроблення будь-якої інформаційної системи та вимагає від розробника знань та досвіду використання різних технологій та підходів до її створення. Якість застосунку істотно залежить від фронтенд технології, яка складається зі створення інтерфейсу користувача, що забезпечує взаємодію користувача з інформаційною системою. Під час розроблення користувальницького інтерфейсу застосунку послуговувались такими критеріями, як вигляд та простота використання, приділяючи велику увагу дизайну та взаємодії з користувачем. Налагоджено тісну співпрацю з дизайнерами, бекенд-розробниками та менеджерами проектів, щоб переконатися, що кінцевий продукт відповідає потребам клієнта та забезпечує найкращий функціонал для кінцевих користувачів.
Рис. 4. функціональні вимоги застосунку “Huckleberry”
Фронтенд розробка інформаційної системи - це процес створення клієнтської частини програмного забезпечення (зазвичай вебзастосунків), яка відображається користувачу через браузер або мобільний застосунок. У фронтенд частині відбуваються проектування, розроблення і тестування інтерфейсу користувача, забезпечення його взаємодії із бекендом, надійності та безпеки. Розроблення функціональності інтерфейсу - реалізація логіки взаємодії з користувачем, а також забезпечення взаємодії із бекендом, а також легкої навігації та зручного доступу до функцій системи. Користувачі бачать і взаємодіють тільки з тією частиною застосунку, над якою працювали Front-end розробники. Все, що бачить користувач на сайті - від шрифту, фону, меню, що випадає, слайдера, створено за допомогою HTML, CSS і JavaScript, контролюється браузером, який встановлено на комп'ютері користувача. Front-end технологія сприяє створенню “обличчя” застосунку, враховуючи досвід взаємодії користувачів із застосунком. Фронтенд розробка інформаційної системи “голосовий помічник лікаря” забезпечує належну роботу інтерфейсу на різних пристроях та платформах. Під час розроблення інтерфейсу цього застосунку використано комбінацію технологій, з метою створення веб-сторінок та застосунку з інтерактивним інтерфейсом. Використання JavaScript дало змогу поліпшити загальну інтерактивність застосунку, моделювати анімовані компоненти інтерфейсу користувача, такі як повзунки зображень, вікна, які спливають, розширені меню навігації тощо. JavaScript дає змогу розширити його функціональність, якої інакше неможливо досягти лише за допомогою HTML і CSS. JavaScript дозволяє реагувати на дії користувачів і динамічно оновлюватися. Завдяки JavaScript цей процес не потребує перезавантаження, щоб змінити її представлення. Так створено адаптивний дизайн інтерфейсу застосунку, що дає змогу використовувати його з мобільних пристроїв, настільних ПК. Адаптивний дизайн дає можливість функціям та вмісту адаптуватися до розміру екрана та апаратного забезпечення. Наприклад, використовуючи застосунок з настільного комп'ютера з великим монітором, користувач отримує численні стовпці, важку графіку, тобто інтерфейс користувача підлаштовується спеціально для миші та клавіатури. На мобільних пристроях інтерфейс відображається як один стовпець, налаштований на сенсорну взаємодію, але з тими самими базовими даними.
Висновки
Телемедицина набула поширення нарівні із наданням традиційних медичних послуг. Запропонований прототип застосунку голосового помічника лікаря “Huckleberry” дає змогу автоматизувати документацію типових активностей лікаря, таких як: розмови під час огляду пацієнта, встановлення діагнозу, запис пацієнта на прийом, заповнення медичної картки, історії хвороби пацієнта тощо, дистанційного консультування за допомогою технологій доповненої реальності та машинного навчання.
Телемедицина не потребує значних витрат, окрім вебкамери та захищеного порталу для пацієнтів, який з'єднує лікаря із захищеною електронною базою даних медичних записів онлайн. Запропонована інформаційна система гарантує безпеку приватної інформації, яка обговорюється під час телемедичного дзвінка, а також надає лікарю-клініцисту можливість зберігати необхідні медичні записи. Забезпечуючи надання онлайн-консультації, застосунок також полегшує роботу лікаря.
З використанням діаграм UML виконано концептуальне моделювання основних активностей інформаційної системи голосового помічника “Huckleberry”, а також верифікацію функціональних вимог. У результаті створено описову, графічну модель застосунку, що дає змогу проаналізувати його роботу із різних ракурсів. Проаналізовано особливості створення інтерфейсу інформаційної системи.
Список літератури
1. Booch G., Jacobson I., Rumbaugh J. (2021). The Unified Modeling Language User Guide, Addison-Wesley, 83-90.
2. Fowler M., Scott K. (2021). UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language. Addison-Wesley, 81-86.
3. Global Market Insights Telemedicine Market Size & Share, Growth Outlook 2021-2027 (2021).
4. Roman A. (2021). A Study Guideto the ISTQB® Foundation Level Syllabus, Springer, 54-57.
5. Wiegers K., Beatty J. (2021). Software requirements (developer best practices). 3rd edition, 336-346.
6. Авраменко А., Авраменко В. (2021). Проектування інформаційних систем, Черкаси, 111-119.
7. Каграманова Ю. (2022). Як будувати UML-діаграми. Розбираємо три найпопулярніші варіанти.
8. Artto K (2015). From the front end of projects to the back end of operations: Managing projects for value creation throughout the system lifecycle. International Journal of Project Management, 34(2).
References
1. Booch G., Jacobson I., Rumbaugh J. (2021). The Unified Modeling Language User Guide, Addison-Wesley, 83-90.
2. Fowler M., Scott K. (2021). UML Distilled: A Brief Guide to the Standard Object Modeling Language. Addison-Wesley, 81-86.
3. Global Market Insights Telemedicine Market Size & Share, Growth Outlook 2021-2027 (2021).
4. Roman A. (2021). A Study Guideto the ISTQB® Foundation Level Syllabus, Springer, 54-57.
5. Wiegers K., Beatty J. (2021). Software requirements (developer best practices). 3rd edition, 336-346.
6. Аvramenko А., Аvramenko V. (2021). Information system design, Cherkasy, 111-119.
7. Kahramanova Yu. (2022). How to use UML diagrams. We consider three most popular options.
8. Artto K. (2015). From the front end of projects to the back end of operations: Managing projects for value creation throughout the system lifecycle, International Journal of Project Management, 34(2).
Размещено на Allbest.Ru
...Подобные документы
Методи моделювання динамічних систем. Огляд методів синтезу. Математичне забезпечення вирішення задачі системи управління. Моделювання процесів за допомогою пакету VisSim. Дослідження стійкості системи управління. Реалізація програмного забезпечення.
дипломная работа [3,8 M], добавлен 07.11.2011Вибір конфігурації контролера і схем підключення. Схеми підключення зовнішніх пристроїв. Розроблення прикладного програмного забезпечення для реалізації алгоритму керування. Налагодження програмного забезпечення. Розрахунок надійності системи.
курсовая работа [3,8 M], добавлен 18.01.2014Визначення мережевої топології, програмного та апаратного забезпечення інформаційно-комунікаційного комплексу підприємства. Плани поверхів приміщення, комплектація робочих станцій та серверів організації. Склад повного кошторису технічного забезпечення.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 21.07.2011Вимоги до системи безпеки об'єктів категорії Б. Розробка підключень і розрахунок необхідної кількості відеокамер та датчиків для забезпечення захисту приміщення. Перевірка правильності вибору та оцінки споживчих характеристик технічних засобів охорони.
курсовая работа [308,0 K], добавлен 28.04.2011Характеристика системи відеоспостереження замкнутого типу для банку з віддаленими від центрального офісу відділеннями. Основні вимоги до відеоспостереження в банку. Проектування кабельної системи. Розрахунок декоративних коробів і їх аксесуарів.
дипломная работа [576,7 K], добавлен 24.01.2014Методи електроерозійної обробки при шліфуванні твердих матеріалів і сучасна методика реєстрації одиничних імпульсів і їхні види для визначення режимів максимальної продуктивності електроерозійного виправлення. Розробка програмного забезпечення.
дипломная работа [2,5 M], добавлен 24.09.2010Математичний опис цифрових фільтрів, їх структурна реалізація, етапи розроблення. Візуалізація вхідного сигналу, методика та напрямки аналізу його частотного складу. Розробка специфікації та синтез цифрового фільтра. Фільтрація вхідного сигналу.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 01.06.2013Поняття про системи на кристалі, їх структура, переваги перед системами на друкованій платі, призначення, області застосування. Архітектура процесора OMAP-L138. Сучасні методи відладки, контролю і діагностики СНК. Засоби розробки програмного забезпечення.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 14.02.2013Призначення стенда та мета дослідження. Структура та вимоги до фізичних моделей технологічних керованих об’єктів. Візуалізація процесу керування та дослідження. Загальні вимоги щодо компоновки обладнання даного лабораторного стенда, його робота.
контрольная работа [416,4 K], добавлен 20.06.2015Методи машинного навчання систем керування. Інформаційне забезпечення інтелектуальної системи автофокусування електронного мікроскопа. Реалізація алгоритму самонастроювання з оптимізацією контрольних допусків. Перевірка даних на електронограмі алюмінію.
дипломная работа [2,4 M], добавлен 17.11.2011Ручне та автоматизоване використання електронно-обчислювальних машин у процесі проектування на сучасному етапі. Система крізного автоматизованого проектування, її сутність, оцінка переваг та особливості застосування, комплекс засобів даної системи.
реферат [13,5 K], добавлен 05.01.2011Склад і основні вимоги, які пред'являються до системи передачі інформації. Вибір апаратури перетворення і передачі телемеханічної інформації, її сполучення з апаратурою зв’язку. Розрахунок найбільшого можливого кілометричного згасання. Рознесення частот.
курсовая работа [89,7 K], добавлен 27.02.2014Функції та система команд мікроконтролера PIC16F84A, його технічні характеристики й організація пам'яті. Розробка керуючого автомату на мікроконтролері для пристрою світлових ефектів, побудова його електричної схеми та створення програмного забезпечення.
курсовая работа [255,0 K], добавлен 03.12.2013Аналогові та цифрові системи відеоспостереження. Розробка програмної системи АСУ. Обгрунтування вибору Trace Mode. Розробка загальної структури керування. Загальні визначення, послідовність дій по реалізації. Тестування програмного забезпечення АСУ.
курсовая работа [1,5 M], добавлен 06.11.2016Розробка електромеханічної системи керування електроприводом регулювальної засувки на базі перетворювача частоти. Експериментальні дослідження перехідних процесів в трубопровідній мережі. Програмне забезпечення з формування темпів закриття засувки.
курсовая работа [2,4 M], добавлен 29.04.2013Дослідження особливостей та призначення корпоративних мереж. Обґрунтування стандартизації функцій інформаційних мереж міжнародною спілкою електрозв’язку. Протоколи канального рівня. Функціональна схема роботи кінцевого та центрального вузлів мережі.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.06.2015Система підключення, розташування і кількість датчиків відеоспостереження для забезпечення оптимального захисту приміщення. Зв’язок з пунктом прийому контроля. Вимоги до системи безпеки об’єктів даної категорії. Технічні засоби охоронної сигналізації.
курсовая работа [484,7 K], добавлен 11.05.2012Архітектура та побудова IP-телебачення. Особливості захисту контенту від несанкціонованого доступу. Характеристика системи розподілу контенту. Сутність, функції та вимоги до системи біллінгу. Порівняння принципів кодування стандартів MPEG2 і MPEG4 AVC.
реферат [1,7 M], добавлен 30.01.2010Проектування структурованої кабельної системи. Основні принципи фізичної побудови мережі та підбір відповідного обладнання. Проектування Vlan та організація доступу до Інтернету. Механізм боротьби з несанкціонованим доступом до службової інформації.
реферат [832,9 K], добавлен 07.05.2009Методи аналітичного, імітаційного і натурного моделювання. Характеристика моделей теорії масового обслуговування. Спеціалізовані системи імітаційного моделювання обчислювальних мереж. Топологічний структурний аналіз властивостей мережі - нові пропозиції.
реферат [1003,5 K], добавлен 20.11.2010
