Искусственный интеллект в прикладных науках. Медицина

Картер Джейд

5. Обучение модели: Мы обучаем модель с использованием метода `fit`, передавая обучающий генератор, количество шагов обучения в каждой эпохе (steps_per_epoch), количество эпох (epochs), валидационный генератор и количество шагов валидации (validation_steps).

6. Оценка качества модели: После обучения мы оцениваем качество модели на валидационных данных с использованием метода `evaluate` и выводим точность на валидационных данных.

Задача 2.

Написать код на Python, используя

библиотеку scikit-learn, для обучения модели машинного обучения на медицинских данных и прогнозирования риска заболеваний на основе имеющихся параметров.

Программа должна выполнять следующие шаги:

1. Загрузить медицинские данные из файла CSV.

2. Разделить данные на признаки (независимые переменные) и целевую переменную (зависимую переменную).

3. Разделить данные на обучающий и тестовый наборы.

4. Инициализировать модель классификатора, например, случайного леса, с помощью библиотеки scikit-learn.

5. Обучить модель на обучающем наборе данных.

6. Произвести прогноз риска заболеваний на тестовом наборе данных с помощью обученной модели.

7. Оценить точность модели на тестовом наборе данных с помощью метрик, таких как accuracy_score.

```python

# Импорт необходимых библиотек

import pandas as pd

from sklearn.model_selection import train_test_split

from sklearn.ensemble import RandomForestClassifier

from sklearn.metrics import accuracy_score

# Загрузка данных

data = pd.read_csv('medical_data.csv')

# Разделение данных на признаки (X) и целевую переменную (y)

X = data.drop('disease', axis=1)

y = data['disease']

# Разделение данных на обучающий и тестовый наборы

X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)

# Обучение модели случайного леса

model = RandomForestClassifier(n_estimators=100, random_state=42)

model.fit(X_train, y_train)

# Прогнозирование риска заболеваний на тестовом наборе

y_pred = model.predict(X_test)

# Оценка качества модели

accuracy = accuracy_score(y_test, y_pred)

print("Точность модели на тестовом наборе данных:", accuracy)

```

В результате выполнения кода мы получаем обученную модель машинного обучения, способную предсказывать риск заболеваний на основе предоставленных медицинских данных. Кроме того, мы получаем оценку точности модели на тестовом наборе данных, которая позволяет оценить ее эффективность и надежность.

Итоговый код представляет собой программу на языке Python, которая загружает данные, обучает модель классификатора (например, случайного леса) на этих данных, делает прогнозы для новых наблюдений и оценивает точность модели. Полученная модель может быть использована для прогнозирования риска заболеваний на основе новых медицинских данных, что может быть полезным инструментом для врачей и медицинских специалистов в принятии решений о диагностике, лечении и профилактике

заболеваний.

Задача 3.

Классификация изображений медицинских сканов

Описание:

В медицинской области существует потребность в автоматической классификации изображений медицинских сканов, таких как снимки рентгеновских лучей, магнитно-резонансная томография (МРТ) или компьютерная томография (КТ). Это может помочь в быстрой и точной диагностике различных заболеваний, таких как рак, пневмония, инсульт и другие.

```python

import numpy as np

import matplotlib.pyplot as plt

import tensorflow as tf

from tensorflow.keras.preprocessing.image import ImageDataGenerator

from tensorflow.keras.models import Sequential

from tensorflow.keras.layers import Conv2D, MaxPooling2D, Flatten, Dense

# Загрузка данных

train_data_dir = 'path_to_training_data_directory'

test_data_dir = 'path_to_test_data_directory'

train_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1./255)

test_datagen = ImageDataGenerator(rescale=1./255)

train_generator = train_datagen.flow_from_directory(

train_data_dir,

target_size=(150, 150),

batch_size=32,

class_mode='binary')

test_generator = test_datagen.flow_from_directory(

test_data_dir,

target_size=(150, 150),

batch_size=32,

class_mode='binary')

# Создание модели CNN

model = Sequential([

Conv2D(32, (3, 3), activation='relu', input_shape=(150, 150, 3)),

MaxPooling2D(2, 2),

Conv2D(64, (3, 3), activation='relu'),

MaxPooling2D(2, 2),

Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'),

MaxPooling2D(2, 2),

Conv2D(128, (3, 3), activation='relu'),

MaxPooling2D(2, 2),

Flatten,

Dense(512, activation='relu'),

Dense(1, activation='sigmoid')

])

# Компиляция модели

model.compile(loss='binary_crossentropy',

optimizer='adam',

metrics=['accuracy'])

# Обучение модели

history = model.fit(

train_generator,

steps_per_epoch=train_generator.samples/train_generator.batch_size,

epochs=10,

validation_data=test_generator,

validation_steps=test_generator.samples/test_generator.batch_size)

# График точности и потерь

plt.plot(history.history['accuracy'], label='accuracy')

plt.plot(history.history['val_accuracy'], label='val_accuracy')

plt.xlabel('Epoch')

plt.ylabel('Accuracy')

plt.legend

plt.show

```

Этот пример демонстрирует создание и обучение модели сверточной нейронной сети (CNN) для классификации медицинских изображений. Обратите внимание, что для запуска этого кода вам потребуется наличие набора данных медицинских изображений и указание правильных путей к этим данным в переменных `train_data_dir` и `test_data_dir`.