biró csaba eszterházy károly főiskola

A hátizsák probléma továbbfejlesztése az egészségügyi profil figyelembevételével

diéta tanácsadáshoz

Biró CsabaEszterházy Károly Főiskola

AgriaMedia 2011Eger, 2011. október 11-12.

2

eFilter projekt bemutatása Egészségügyi profil Egységes Diétás Rendszer (EDR) Étlaptervezés általános szabályai Egy vagy két hétre készülő étlap összeállításának

logikai menete /dietetikus szemszögéből/ Étlap harmonizálása Hátizsák probléma Többdimenziós hátizsák probléma Evolúciós algoritmusok NSGA II algoritmus

Miről lesz szó?

3

Az eFilter projekt célja egy olyan informatikai rendszer fejlesztése, amely egészségügyi adatok alapján szűri a fogyasztásra szánt élelmiszerek listáját.

KMOP-1.1.1-09/1-2009-0053 számú pályázatEgészségügyi profil alapján szűrt fogyasztói adatbázisokból nyert információkat kezelő rendszer - eFilterWIT-SYS Consulting ZRt.Eszterházy Károly Főiskola

eFilter projekt

4

Az egészségügyi adatokat egy egészségügyi profilban tároljuk. Ez tartalmazza az ételérzékenységeket, az allergiákat, diétákat és egyéb étkezésnél figyelembe veendő adatokat.

Az élelmiszer lehet egy nagyon egyszerű, pl. liszt, vagy akár egy nagyon összetett, pl. sajtos makaróni.

Ezeket az adatokat számszerűsítve tároljuk. Nem azt tároljuk, hogy a felhasználónak mogyoró allergiája van, hanem hogy a megengedett napi mogyoró bevitel 0.0 és 0.0 közt van, tehát megszorításként. Így az egészségügyi profil egy többdimenziós megszorítási mátrix lesz.

Egészségügyi profil

5

Célunk egy olyan hatékony algoritmus kidolgozása, amely támogatást nyújt diétás menü összeállításához. 

Cél

6

Egységes Diétás Rendszer (EDR)

Forrás: Veresné Bálint M.: Gyakorlati dietetika

Energia és tápanyagtartalom és az ételkészítési eljárás kombinációjából határozható meg a szükséges diétás

étrend

7

(1) A beteg személyi adataira vonatkozó kérdések:

neme, életkora, foglalkozása, lakhelye

(2) A megbetegedésre vonatkozó kérdések Vizsgálati eredmények alapján (pl. testtömegindex, testzsírszázalék, stb.)

Étlaptervezés általános szabályai (Mák

Erzsébet)

Táplálkozási anamnézis szempontrendszere:

8

(3) A beteg életkörülményeire vonatkozó kérdések témái

családi körülmények, lakhelyének település jellege, élelmiszer-beszerzési forrásai, életvezetésének nehézségei, viszonya betegségéhez, betegségismerete, környezethez való kapcsolata, anyagi helyzete.

9

(4) Fizikai aktivitásra és az élvezeti szerek fogyasztására vonatkozó kérdések:

napi tevékenység, sport, dohányzás, alkoholfogyasztás, kábítószer-fogyasztás, kávé.

10

(5) Étkezési szokásokra vonatkozó kérdések: étkezéseinek száma, időpontja, étkezéseinek helye, étkezéseinek körülményei, egyes élelmiszerek fogyasztási gyakorisága,

rendszeresen fogyasztott ételei, melyek a kedvenc ételei, melyek a panaszt okozó ételek , folyadékfogyasztási szokásai.

11

1. Húsételek megtervezése az adott időszak összes napjára.2. Húsételekhez illő köret vagy főzelék, esetleg a mártás, a saláta illesztése.3. Déli étkezéshez, esetleg a vacsora étkezéséhez a leves kiválasztása.4. Előzőeket kiegészítő gyümölcs vagy édesség.5. Reggelik összeállítása. 6. Naponkénti tervezés. Kiegészítjük a napokat a tízórai és uzsonna ételeivel, attól függően, hogy milyen tápanyagokra van még szüksége a szervezetnek.

Egy vagy két hétre készülő étlap összeállításának logikai menete

Dietetikus szemszögéből

12

A napi fél liter tej, vagy ennek megfelelő mennyiségű tejtermék tervezéséről gondoskodni kell!

Minden étkezést, ahol csak lehet, egészítsen ki idényjellegű friss zöldség vagy gyümölcs, lehetőleg nyers formában.

Egymás után és egy napon belül nem szerepelhet főétkezésekben keményít alapú alapanyag (rizs, burgonya, tészta).

Minden feltét és köret összeállításnál, ahol csak lehet, idény jellegű, friss salátát kell tervezni.

Az étlaptervezés gyakorlati szempontjai /részlet/ (Mák Erzsébet)

13

Meleg vacsorának számít mindaz, ami a déli főétkezésnél is adható, de kerüljük a laktató, puffasztó, nehezen emészthető ételeket, például: töltött káposzta, sólet, disznótoros.

Törekedjünk a nyersanyagok változatosságára, de ez alól kivétel a nyers kerti vetemény – paprika, paradicsom, retek, stb. – idényjellegű gyümölcs. Ezek minden nap kerüljenek asztalra, lehetőleg minél többször!!!

14

Egy étlap jónak mondható, ha nem csak az energia és tápanyagigényeket elégíti ki, hanem ízlésnek is megfelel és kellően változatos.

Általában egy étkezésen belül ételekre, egymást követő főétkezésekre, egymás utáni napokra és 1 hét, 10 vagy 30 nap összességében értendők.

Harmonizálás

15

Az adott szempontok előfordulási gyakoriságának megítélésére az élelmezésben a változatossági mutatókat szokták alkalmazni. Kiszámítása:

Értékelése: 60 alatt nem kielégítő, 61-80 között elfogadható, 81 és e felett jó az étlap. (Rigó)

16

0-1 hátizsák feladatAdott n darab tárgy , az i-edik tárgy használati értéke vi, súlya pedig wi, ahol vi és wi egész számok.

Kiválasztandó a tárgyak olyan részhalmaza , amelyek használati értékének összege a lehető legnagyobb , de a súlyuk összege nem nagyobb, mint a hátizsák W kapacitása, amely egy egész szám.

(0-1 mivel nem tehetjük meg, hogy egy tárgy töredékét vagy többszörösét választjuk)

Töredékes hátizsák feladat- Tárgyak töredéke is válaszható.

(0-1) Hátizsák probléma

17

- NP-nehéz probléma- Az alábbiak szerint definiálható:

- Számos gyakorlati alkalmazása létezik: (erőforrás allokáció, rakomány elhelyezés vagy akár menütervezés)

Többdimenziós (0-1) hátizsák probléma

18

Figyelembe vett és jól paraméterezhető szempontok: íz, állag, szín, hőmérséklet, elkészítési mód, esztétikai normák, szezonális és funkcionális minőség.

Tervezésnél figyelembe vett további szempontok

19

A tradicionális megoldások elfogadhatatlan futási időt adnak (NP, NPC)

A biológiai evolúciót modellezik. Az evolúcióban részt vevő egyedek valamilyen módon

a feladat megoldásait reprezentálják. Eljárás kiszelektálja a jobb egyedeket. Bonyolult eljárástér, nagyfokú párhuzamosság

jellemzi. A lehetséges megoldások egész halmazával dolgoznak

az eddigi egy megoldás folyamatos javítása helyett.

Evolúciós algoritmusok és az optimumkeresés

20

Evolúciós stratégiák: (Rechenberg, 1973, repülőgépszárny optimalizálás)

Evolúciós programozás: programkód kifejlesztése a kódrészletekmutálódása és szelektálása által. Véges automaták automatikus kifejlesztésére (Fogel, Owens, Walsh, 1966.)Genetikus algoritmus, GA: keresztezés, mutáció és szelekció

matematikai modellezése (Holland, 1975).• Osztályozó rendszerek• Genetikus programozás, GP: programok kitenyésztése adott feladatra.

(Koza, 1992).

Evolúciós algoritmusokosztályozása

21

Definíció: A genetikus algoritmus a lehetséges megoldások egy populációját hozza létre, amelyekhez lépésenként új egyedeket ad, illetve a már meglévő egyedekre szelekciós, rekombinációs és mutációs operátorokat alkalmaz.Alkalmazási területei: Sokdimenziós keresési terek jellemzők és a fontosabb

változók közötti összefüggés ismeretlen. A keresési tér nehezen, vagy nem is szűkíthető. Egy megoldás jósága gyorsan ellenőrizhető, de egy jó

megoldás előállítása nehézkes.

Genetikus algoritmus

22

Az étrendi populáció hierarchiája

Forrás: Mák E., Gaál B., Vassányi I., Karamánné Pakai A., Szabolcs I.: Egészségügyi szoftverek

mesterséges intelligenciával – étrendtervez szoftver; Magyar Orvos XVI. 2008.11. 36-38.

23

Prof. Kalyanmoy Deb, 2000 Kanpur Genetic Algorithms Laboratory (KanGAL) , India

NSGA II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm) algoritmus

24

Köszönöm a figyelmet!!!