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REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUP

REPUBLIQUE ALGERIENNE DEMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MOHAMED BOUDIAF - M’SILA Mémoire présenté pour l’obtention Du diplôme de Master Académique Par: GHERZOULI Imane Intitulé Soutenu devant le jury composé de : Mme HELASSA Madiha Université de M’sila Président Mr BOUGHERARA Seddik Université de M’sila Rapporteur Mr LAKEHAL Meftah Université de M’sila Examinateur Année universitaire : 2016 /2017 Système d'aide au diagnostic médical à base d'ontologie FACULTE DES MATHEMATIQUES ET D'INFORMATIQUE DEPARTEMENT D'INFORMATIQUE N° :……………………………………….. DOMAINE : MATHEMATIQUE ET INFORMATIQUE FILIERE : INFORMATIQUE OPTION : SYSTEMES D'INFORMATIONS AVANCES I Dédicace Je dédie ce modeste travail à Mes très chers parents , en qui j’ai trouvé le soutien immense dans les études et la vie , espérant que ce travail soit pour eux le témoignage de ma profonde affectation et non grand respect A tous mes chers frères et chères sœurs A mes enseignants A tous mes amis A ma promotion de master Enfin, je ne saurais terminer ces dédicaces sans y associer toute personne qui de près ou de loin ma apporté son aide ou ses encouragements. Imane. II Remerciements Je voudrais avant tout remercier « Allah »qui m'a donné la volonté et la patience pour achever ce modeste travail, et je dis «Al hamdou lillah » Je tiens à remercier sincèrement : Mon encadreur Mr BOUGHRARA SEDDIK d’avoir accepté de ma suivre. Je remercie tous les membres de jury qui vont examiner notre projet A tous les enseignants du département d’informatique. Enfin tous ceux qui m’aidé de près ou de loin. Merci. III TABLE DES MATIERS Liste des figures................................................................................................................. VII Liste des tableaux............................................................................................................... VIII Liste des abréviations......................................................................................................... IX INTRODUCTION GENERALE....................................................................................... CHAPITRE 1:LE DIAGNOSTIC MEDICAL 1 Introduction........................................................................................................................ 3 1. Définition............................................................................................................... 3 1.1. Le signe...................................................................................................... 3 1.1.1. Le signe positif..................................................................................... 3 1.1.2. Le signe négatif.................................................................................... 3 1.2. Le symptôme.............................................................................................. 3 1.3. La maladie.................................................................................................. 4 1.4. Le syndrome.............................................................................................. 4 1.5. Le diagnostic.............................................................................................. 4 1.5.1. Le raisonnement déductif..................................................................... 5 1.5.2. Le raisonnement inductif..................................................................... 6 1.5.3. Le raisonnement abductif..................................................................... 6 1.6. La sémiologie............................................................................................. 7 2. Présentation générale de système d'aide à la décision médicale............................ 7 3. Les systèmes experts pour l'aide à la décision médicale....................................... 8 3.1. Qu'est ce qu'un système expert?................................................................ 8 3.2. Les composants de système expert............................................................ 9 3.3. Domaine d'application............................................................................... 10 3.4. Les avantages de système expert............................................................... 11 3.5. Quelques exemples de système expert dans le domaine médicale............ 11 3.6. Système d'aide à la décision à base d'ontologie......................................... 12 4. Conclusion............................................................................................................. 13 CHAPITRE 2: LE WEB SEMANTIQUE ET L'ONTOLOGIE Introduction............................................................................................................ 14 1. Web sémantique..................................................................................................... 14 IV 2. Les principales composantes du web sémantique.................................................. 15 3. La notion d'ontologie............................................................................................. 15 3.1. Apparition d'ontologie............................................................................... 16 3.2. Définition................................................................................................... 16 3.2.1. Définition en philosophie..................................................................... 17 3.2.2. Définition en informatique................................................................... 18 3.3. Rôle de l'ontologie..................................................................................... 18 3.4. Les composants d'ontologie....................................................................... 19 3.4.1. Les concepts......................................................................................... 19 3.4.2. Les relations......................................................................................... 20 3.4.3. Les fonctions........................................................................................ 21 3.4.4. Les axiomes......................................................................................... 21 3.4.5. Les instances........................................................................................ 22 3.5. Classification d'ontologies......................................................................... 22 3.5.1. Classification selon le niveau de granularité....................................... 22 3.5.2. Classification selon l'objet conceptualisation...................................... 23 3.5.2.1. Les ontologies génériques ou ontologies de haut niveau (top- ontologies)..................................................................................... 23 3.5.2.2. Les ontologies du domaine............................................................ 23 3.5.2.3. Les ontologies de tâches................................................................ 23 3.5.2.4. Ontologie d’application................................................................. 23 3.5.3. Classification selon le formalisme utilisé............................................ 24 4. But de l’ontologie.................................................................................................. 24 5. Conclusion............................................................................................................. 25 CHAPITRE 3: INGENIERIE ONTOLOGIQUE Introduction........................................................................................................................ 26 1. Construction des ontologies................................................................................... 26 1.1. De bons principes méthodologiques.......................................................... 26 1.1.1. La clarté et l'objectivité........................................................................ 26 1.1.2. L'exhaustivité....................................................................................... 26 1.1.3. La cohérence........................................................................................ 26 1.1.4. L'extensibilité monotone maximale..................................................... 26 V 1.1.5. Engagements ontologiques minimaux................................................. 26 1.2. Le processus de construction d'une ontologie............................................ 27 1.2.1. La conceptualisation............................................................................ 27 1.2.2. L'ontologisation................................................................................... 27 1.2.3. L'opérationalisation.............................................................................. 27 2. Le cycle de vie d'ontologie.................................................................................... 27 2.1. Evaluation des besoins............................................................................... 28 2.2. Conception................................................................................................. 29 2.2.1. Conceptualisation(normalisation)........................................................ 29 2.2.2. Ontologisation(formalisation).............................................................. 29 2.2.3. Opérationnalisation.............................................................................. 29 2.3. Diffusion.................................................................................................... 30 2.4. Utilisation................................................................................................... 30 2.5. L'évaluation et l'évolution.......................................................................... 30 3. Quelques méthodologies de construction d'ontologie........................................... 30 3.1. La méthode ENTREPRISE(The enterprise ontology)............................... 30 3.2. La méthode Tove(Toronto Virtual Enterprise).......................................... 31 3.3. La méthode METHONTOLOGY.............................................................. 31 4. Outils de développement d'ontologie..................................................................... 35 4.1. Langages de spécification d'ontologie....................................................... 35 4.2. Les moteurs d'inférence............................................................................. 39 4.3. Langages d'interrogation d'ontologie......................................................... 40 4.3.1. Utilisation du protocole de requête SPARQL...................................... 40 4.3.2. Le langage SWRL................................................................................ 41 4.4. Les éditeurs d'ontologie............................................................................. 41 4.4.1. OntoEdit............................................................................................... 42 4.4.2. Ontolingua........................................................................................... 42 4.4.3. ONTOSAURUS................................................................................... 42 4.4.4. PROTEGE........................................................................................... 42 5. Conclusion............................................................................................................. 43 CHAPITRE 4: CONCEPTION ET REALISATION Introduction........................................................................................................................ 44 VI 1. Choix de la méthode de construction de notre ontologie....................................... 44 1.1. Spécification.............................................................................................. 44 1.1.1. Diagramme de cas d'utilisation............................................................ 45 1.1.2. Les diagrammes de séquence............................................................... 45 1.2. Conceptualisation....................................................................................... 48 1.2.1. Construction du glossaire de termes.................................................... 49 1.2.2. Détermination de la taxonomie de concepts........................................ 50 1.2.3. Construction d'un diagramme des relations binaires........................... 50 1.2.4. Construction d'un dictionnaire des concepts........................................ 51 1.2.5. Construction du tableau des relations binaires.................................... 52 1.2.6. Construction du tableau des attributs d'instances................................ 52 1.2.7. Construction du tableau des attributs de classe................................... 52 1.3. La formalisation......................................................................................... 52 1.4. Implémentation.......................................................................................... 54 1.4.1. Langages de programmation................................................................ 54 1.4.1.1. Java..................................................................................................... 55 1.4.1.2. Jena.................................................................................................... 55 1.4.2. Outils de programmation..................................................................... 56 1.4.2.1. Protégé................................................................................................ 56 1.4.2.2. NetBeans............................................................................................. 59 1.4.3. Langages web sémantique................................................................... 59 1.4.3.1. OWL............................................................................................. 59 1.4.3.2. SPARQL........................................................................................ 61 1.5. Maintenance............................................................................................... 62 2. L'interface de l'application..................................................................................... 62 3. Conclusion............................................................................................................. 64 CONCLUSION GENERALE................................................................................ 65 Bibliographies........................................................................................................ 66 VII LISTE DES FIGURES 1. Figure 1.1 Les 3 modules d'un système expert......................................................... 9 2. Figure 1.2 Structure de base d’un système d’aide à la décision............................... 12 3. Figure 2.1 Les couches du Web Sémantique............................................................ 15 4. Figure 2.2 Hiérarchie de concepts d’une ontologie pour les recettes de cuisine...... 17 5. Figure 2.3 Typologies d’ontologies selon quatre dimensions de classification....... 23 6. Figure3.1 Processus de construction d’ontologie..................................................... 27 7. Figure3.2 Cycle de vie d’une ontologie.................................................................... 28 8. Figure 3.3 Processus de développement d’ontologie de METHONTOLOG........... 31 9. Figure 3.4 Processus de développement d’une ontologie......................................... 33 10. Figure 3.5 La pyramide des langages du Web sémantique..................................... 36 11. Figure3.6 Les sous langages OWL......................................................................... 38 12. Figure3.7 Les principaux moteurs d’inférence........................................................ 39 13. Figure4.1 Diagramme de cas d’utilisation.............................................................. 45 14. Figure 4.2 Ajouter un patient.................................................................................. 45 15. Figure 4.3 Ajouter un maladie................................................................................. 46 16. Figure 4.4 Ajouter une signe................................................................................... 46 17. Figure 4.5 Modifier un patient................................................................................ 46 18. Figure 4.6 Modifier un maladie............................................................................... 47 19. Figure 4.7 Modifier une signe................................................................................. 47 20. Figure 4.8 Recherche un patient.............................................................................. 47 21. Figure 4.9 Recherche un maladie............................................................................ 48 22. Figure 4.10 Recherche une signe............................................................................ 48 23. Figure 4.11 Diagramme de classe........................................................................... 50 24. Figure 4.12 Diagramme de relation binaire............................................................. 51 25. Figure 4.13 Page d’accueil jena.............................................................................. 56 26. Figure 4.14 Interface graphique de Protégé 3.5..................................................... 57 27. Figure 4.15 Création des classes............................................................................. 57 28. Figure 4.16 Création d'une relation......................................................................... 58 29. Figure 4.17 Création des instances.......................................................................... 59 30. Figure 4.18 Exemple OWL..................................................................................... 61 31. Figure 4.19 Interface principale.............................................................................. 62 32. Figure 4.20 Ajouter nouveau patient....................................................................... 63 33. Figure 4.21 Cognitif du patient............................................................................... 64 VIII LISTE DES TABLEAUX 1. Table 4.1 Glossaire de termes………………………………….………………………..………....49 2. Table 4.2 Dictionnaire des concepts………………………………….……………………………51 3. Table 4.3 Les relations binaires……………………………………………………………………52 4. Table 4.4 Tableau des attributs d’instances………………………………….…………………….52 5. Table 4.5 Tableau des relations binaires…………………………………….……………………..52 IX LISTE DES ABREVIATIONS 1. DAML : Darapa Agent Markup Language 2. DAML+OIL : Darapa Agent Markup Language OIL 3. DTD : Document Type Définition 4. GL : Génie Logiciel 5. HTML : Hyper Text Markup Language 6. IA : Intelligence Artificielle 7. IC : Ingénierie de Connaissances 8. IDE : Integrated Developmente Environement 9. JVM : Java Virtual Machine 10. LDs : Logique des Déscriptions 11. nRQL : new Racer pro Query Language 12. OIL : Ontology Inference layer 13. OML : Ontology Markup Language 14. OWL : Ontology Web Language 15. OWL – DL : Ontology Web Language Description Logique 16. RDF : Resource Description Framework 17. RDF(S) : Resource Description Framework Schema 18. RDQL : RDF Data Query Language 19. SAD : Système d’Aide à la Décision 20. SADM : Système d’Aide à la Décision Médicale 21. SBC : Système à Bse de Conaissance 22. SE : Système Expert 23. SGML : Standart General Markup language 24. SHOE : Simple HTML Ontology Extensions 25. SPARQL : SPARQL Protocol And RDF Query Language 26. SWRL : Semantic Web Rule Language 27. TOVE : Toronto Virtual Enterprise 28. UML : Uniﬁed Modeling Language 29. URI : Uniform Resource Identifier 30. W3C : World Wide Web Construction 31. XML : eXtnsible Markup Language 32. XOL : XML – based Ontology exchange Language X 33. 3D : three Dimensions 1 INTRODUCTION GENERALE Un système d'aide à la décision (SAD) est un logiciel qui fournisse des informations qui permettent de prendre des décisions, le SAD est composé en générale d'une base de connaissances et d'un moteur d'inférence qui contient toutes les connaissances qui sont utiles pour la résolution des problèmes, le moteur d'inférence est un programme exploite les connaissances contenues dans la base de connaissance pour résoudre un problème particulier décrit par des faits. Le diagnostic médical est la démarche par laquelle le médecin généraliste ou spécialiste va déterminer l’affectation dont souffre le patient, et qui va permettre de proposer un traitement. uploads/Sante/ gherzouli-imane-systeme-d-x27-aide-au-diagnostic-medical-a-base-d-x27-ontologie.pdf