基于移動(dòng)技術(shù)的健康飲食服務(wù)數(shù)據(jù)庫(kù)與過(guò)敏食物發(fā)現(xiàn)算法研究

王玉山

摘 要：現(xiàn)代人的生活節(jié)湊快，工作壓力大，大多數(shù)人都存在著各種各樣的飲食問(wèn)題。如何保持個(gè)人的膳食結(jié)構(gòu)合理是保證個(gè)人健康的關(guān)鍵之一。由于個(gè)人的體質(zhì)不同，遺傳基因不同，生活地域不同，對(duì)于飲食的種類是存在差異的。我們通過(guò)不斷的學(xué)習(xí)飲食健康問(wèn)題，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)出了有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和針對(duì)個(gè)人飲食健康的過(guò)敏食物發(fā)現(xiàn)算法。并正在開發(fā)一個(gè)既面向大眾又針對(duì)個(gè)體差異性需求的移動(dòng)式健康飲食服務(wù)系統(tǒng)。本系統(tǒng)針對(duì)分類人群和個(gè)體推薦食物。實(shí)現(xiàn)了注冊(cè)用戶的飲食檔案。并能根據(jù)個(gè)人飲食歷史記錄、找出個(gè)人的過(guò)敏食物。進(jìn)而不斷完善個(gè)人過(guò)敏食物數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于用戶的健康飲食給出建議。

關(guān)鍵詞：健康飲食；數(shù)據(jù)庫(kù)；移動(dòng)技術(shù)；人工智能

0 引言

人類的健康問(wèn)題歷來(lái)受到社會(huì)的廣泛關(guān)注。人的疾病大多都與環(huán)境、飲食、運(yùn)動(dòng)、情緒、生活習(xí)慣有關(guān)。研究表明，許多過(guò)去認(rèn)為與遺傳有關(guān)的疾病，本質(zhì)上都是家族性的生活習(xí)慣造成的，特別是與飲食習(xí)慣有關(guān)。如何找出個(gè)人或家族飲食習(xí)慣中存在的問(wèn)題，改變飲食習(xí)慣，從而減少疾病的發(fā)生，成了解決飲食健康的關(guān)鍵問(wèn)題。但是，由于飲食問(wèn)題很煩瑣，不便于記錄和整理，一直沒(méi)有好的解決辦法。隨著計(jì)算機(jī)信息技術(shù)的進(jìn)步，特別是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，使得這個(gè)問(wèn)題在技術(shù)上已經(jīng)變得不成問(wèn)題。為此，我們通過(guò)不斷地學(xué)習(xí)與研究飲食健康問(wèn)題，特別是食物相生相克問(wèn)題，結(jié)合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，設(shè)計(jì)出了有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)和算法。并正在開發(fā)一個(gè)面向大眾的移動(dòng)式健康飲食服務(wù)系統(tǒng)。

初步實(shí)現(xiàn)的功能模塊包括食物相生相克數(shù)據(jù)庫(kù)、個(gè)人飲食檔案、個(gè)人健康檔案、個(gè)人過(guò)敏食物數(shù)據(jù)庫(kù)知識(shí)更新與維護(hù)算法。技術(shù)方面，服務(wù)器端采用的是集成了Apache +PHP + MySQL的wamp5工具?？蛻舳瞬捎玫氖羌闪薊clipse，ADT plugin，Android SDK Tools，Android Platform-tools的Android SDK工具。

1 食物相生相克數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

食物數(shù)據(jù)詞典中的數(shù)據(jù)是根據(jù)已經(jīng)出版的多本權(quán)威書籍和有關(guān)公開出版物中的資料，經(jīng)過(guò)整理后形成符合數(shù)據(jù)庫(kù)要求的形式，并經(jīng)過(guò)有關(guān)專家審閱，然后再?zèng)Q定輸入數(shù)據(jù)庫(kù)的這個(gè)表中。該表中的數(shù)據(jù)也可以根據(jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的積累，利用大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘算法，找出規(guī)律，并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證后加入數(shù)據(jù)庫(kù)。當(dāng)然數(shù)據(jù)也可能存在錯(cuò)誤，后續(xù)運(yùn)行過(guò)程中一些數(shù)據(jù)可能也要進(jìn)行修改。該表是為后邊的有關(guān)表做基礎(chǔ)數(shù)據(jù)支撐。

食物過(guò)量中毒表的數(shù)據(jù)與表1.1生成方法類似。為人們選擇食用食物時(shí)提供查詢數(shù)據(jù)支撐。

兩種食物的相克，一般是指在1小時(shí)內(nèi)同時(shí)吃的食物。大多數(shù)食物間隔1小時(shí)以上食用是不會(huì)引起問(wèn)題的。而且個(gè)別情況下食物相克也許還有一定的好處（如蜂蜜與大蔥同食可能引起中毒，但如果不是特別嚴(yán)重時(shí)可以幫助殺死人體內(nèi)的一些寄生蟲）。除少數(shù)幾種組合，人食用后容易產(chǎn)生嚴(yán)重后果外，大部分可能只是引起身體上的不適，或長(zhǎng)時(shí)間食用會(huì)產(chǎn)生某種疾病，甚至可能誘發(fā)癌癥外，偶爾食用應(yīng)該問(wèn)題不大。甚至一些組合對(duì)有些人群有影響，對(duì)于另一些人群可能一點(diǎn)影響都沒(méi)有[2]。這些很可能和生活的地區(qū)和個(gè)體差異有關(guān)系，所以本系統(tǒng)后期根據(jù)個(gè)人飲食的歷史數(shù)據(jù)生成的針對(duì)個(gè)體的過(guò)敏性食物數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)就顯得比較有用。該表的數(shù)據(jù)生成與表1.1方法類似。

表1.4 三種食物相克表

[不利搭配ID＼&食物名稱＼&相克食物1＼&相克食物2＼&產(chǎn)生有害物＼&不利后果＼&解決辦法＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

三種食物同食相克的資料比較少，但相信應(yīng)該存在，因?yàn)槭澄镏韵嗫耸且驗(yàn)樗氐南嗷プ饔迷斐傻?。既然化學(xué)反應(yīng)方程式有三種及三種以上物品的反應(yīng)方程式，而食物中所含元素更加豐富，只是我們?nèi)粘ｏ嬍橙绻紤]三種食物相克是一件很復(fù)雜的事情。所以可以相信，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用，我們會(huì)不斷找出三種，甚至多種食物的相克搭配或相宜搭配。從而不斷豐富三種食物相克表和三種食物相益表中的數(shù)據(jù)，為人類飲食健康作出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

表數(shù)據(jù)的形成需要表1.5的支持。有關(guān)疾病有益食物不能代替醫(yī)院治療，只能作為飲食輔助治療。此表為患有某種疾病的人群選擇食物的時(shí)候給出參考性建議。

此表為患有某種疾病的人群選擇食物的時(shí)候給出的意見。

2 個(gè)人飲食檔案與健康數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)

個(gè)人飲食檔案數(shù)據(jù)庫(kù)：

該表數(shù)據(jù)根據(jù)個(gè)人過(guò)去歷史情況先行寫入一些數(shù)據(jù)。以后再根據(jù)表2.1某君個(gè)人飲食記錄表、運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)進(jìn)行整理、維護(hù)、更新。實(shí)際上同一個(gè)人，由于其年齡階段不同、生活地區(qū)的變更，他的過(guò)敏食物也會(huì)不斷地變化。當(dāng)然，有一些與遺傳基因或基因變異有關(guān)的過(guò)敏食物會(huì)相對(duì)不變。

個(gè)人健康數(shù)據(jù)庫(kù)：

該表數(shù)據(jù)根據(jù)歷史記錄先行寫入一些，后期根據(jù)身體狀況利用手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)記錄。有些疾病藥物治療欠佳。如表中的例子，患者患病十年，藥物治療始終不夠理想。由于一段飲食食物種類的改變和適當(dāng)?shù)乃幐噘N附方式，在經(jīng)過(guò)一個(gè)時(shí)期的反復(fù)后，慢慢痊愈。所以很多醫(yī)生會(huì)說(shuō)，最好的醫(yī)生是自己。特別是慢性病，因?yàn)檫@些疾病大多與長(zhǎng)期飲食偏食，環(huán)境因素、情緒、工作壓力等因素有關(guān)。而偏食習(xí)慣可以從表2.1 某君個(gè)人飲食記錄表中利用數(shù)據(jù)挖掘和聚類算法找出。藥物治療情況由接口軟件詢問(wèn)該君后添加。

表2.4 某君個(gè)人疾病與常用食物和生活習(xí)慣關(guān)聯(lián)表

[疾病ID＼&疾病名稱＼&患病時(shí)間＼&患病前偏食1＼&前偏食2＼&不良習(xí)慣＼&所在地區(qū)＼&11＼&下肢神經(jīng)性皮炎＼&20050917＼&長(zhǎng)期不食粗糧＼&長(zhǎng)期偏食偏涼性食物＼&久坐，

少運(yùn)動(dòng)＼&廣州＼&]

該表得出的結(jié)論可靠性上有待于進(jìn)一步驗(yàn)證。如查閱網(wǎng)絡(luò)和有關(guān)資料，咨詢專家。如果證實(shí)偏食和疾病之間有關(guān)聯(lián)，就要避免偏食該種食物。即使還無(wú)法馬上證明偏食和某種疾病的強(qiáng)關(guān)聯(lián)關(guān)系，適當(dāng)減少偏食食物，保持進(jìn)食多樣性，也許對(duì)于該君的健康有好處。

個(gè)人疾病與常用食物和生活習(xí)慣關(guān)聯(lián)表數(shù)據(jù)是根據(jù)表2.1某君個(gè)人飲食記錄表和表2.3 某君個(gè)人健康記錄表，利用數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)技術(shù)關(guān)聯(lián)算法生成。其中不良習(xí)慣字段的數(shù)據(jù)，是統(tǒng)計(jì)接口軟件在生成該表時(shí)，詢問(wèn)客戶得出。

3 個(gè)人過(guò)敏食物發(fā)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)

通過(guò)大數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)找出食物的相生相克關(guān)系組合，把結(jié)果自動(dòng)充實(shí)修改到食物相生相克數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于指導(dǎo)地區(qū)人群的健康飲食具有一定的社會(huì)價(jià)值。通過(guò)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對(duì)于個(gè)人飲食的歷史檔案數(shù)據(jù)和飲食后的感覺(jué)體驗(yàn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)性發(fā)現(xiàn)，可以找出個(gè)人在不同年齡階段和不同地區(qū)的過(guò)敏食物。把個(gè)人過(guò)敏食物寫入個(gè)人過(guò)敏食物數(shù)據(jù)庫(kù)，可以讓人們?cè)谶x擇食物的時(shí)候加以注意。這對(duì)于個(gè)人健康具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。本文算法的重點(diǎn)集中在個(gè)人過(guò)敏食物的發(fā)現(xiàn)方面。

個(gè)人過(guò)敏食物發(fā)現(xiàn)算法的第一步工作，從個(gè)人飲食檔案中抽取某種過(guò)敏癥狀可能的過(guò)敏食物集合，算法如下：

CREATE TABLE 表3.1某人某種過(guò)敏癥狀可能的過(guò)敏食物集合表

AS （SELECT 食物ID，食量，加工法，k

FROM表2.1個(gè)人飲食記錄表

WHERE 不舒服感 = 面部發(fā)麻）；

其中的字段k是記錄計(jì)數(shù)器，序號(hào)從1到 kmax，kmax是該種過(guò)敏反應(yīng)總的記錄數(shù)。

然后利用生成的表3.1，再利用聚類和數(shù)據(jù)挖掘算法[4]：

不失一般性，假設(shè)a1≠a2利用表3.1產(chǎn)生可能的過(guò)敏食物名稱集合Fk={a1，a2，…}，定義數(shù)組c[Lkmax+1] ， c[1]， c[2] 分別作為食物a1，a2的頻度計(jì)數(shù)器，依次類推，假定有Lkmax個(gè)不同的食物。

1：計(jì)數(shù)器清零c[1]=0， c[2]=0，……。

2：for k=1 to kmax

3：read表3.1：食物ID as sumvalue；

4：if （ai ==sumvalue） then c[i]= c[i]+1；

5：endfor

6：生成字符數(shù)組ch[Lkmax+1]，將Fk={a1，a2，…}的數(shù)據(jù)依次存入該數(shù)組。

7：對(duì)數(shù)組c[L kmax]按照從大到小排序，排序過(guò)程同時(shí)交換對(duì)應(yīng)變量ch[Lkmax]的值。

8：Result= c[1]∪c[2]∪c[3]∪c[4]∪c[5]∪c[6]

找出可能的癥狀為面部發(fā)麻的過(guò)敏食物排序集合Result。該集合食物列表，按照可能性大小從高到低依次排列。選擇表中的前5項(xiàng)，然后咨詢有關(guān)專家并經(jīng)過(guò)自我驗(yàn)證，寫入數(shù)據(jù)庫(kù)中的表2.2某君個(gè)人過(guò)敏食物表。

4 結(jié)束語(yǔ)

什么叫暴飲暴食：一次吃喝把胃撐大；一種食物一次食用過(guò)量（如一次吃多于5個(gè)白果）；快速地喝下或吃下食物。

健康飲食的建議：經(jīng)常保持食物多樣性有利于人體健康。再好吃的東西也不能多吃，少吃多餐，吃喝最多7分飽。7天之內(nèi)至少一天要保持適度饑餓，就像步行鍛煉中有時(shí)要適度快跑、可以使鍛煉效果更好。

移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)再好，也要我們?nèi)祟惗眠m度應(yīng)用，人類的智慧、現(xiàn)階段計(jì)算機(jī)人工智能技術(shù)還無(wú)法超越。例如，我們?cè)陲嬍澈蟀l(fā)現(xiàn)了問(wèn)題：過(guò)敏了或出現(xiàn)了其他問(wèn)題；造成問(wèn)題狀況的原因如果在網(wǎng)絡(luò)上或我們的數(shù)據(jù)庫(kù)能夠查到的時(shí)候也許能夠找到解釋。如果查不到原因，也許是我們同時(shí)接觸了其他的氣體、液體、或其他環(huán)境因素造成。所以，我們需要不斷地改進(jìn)設(shè)計(jì)，才能使我們的技術(shù)和系統(tǒng)不斷完善、逐步逼近完美的人工智能應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

[1]http：//wenku.baidu.com/view/f5de549051e79b89680226b7.html？from=search.百度文庫(kù).

[2]http：//food.39.net/nutrition/0811/22/718083.html.39健康網(wǎng).

[3]http：//jingyan.baidu.com/article/f25ef2543435ca482c1b8220.html.百度經(jīng)驗(yàn).

[4]數(shù)據(jù)挖掘?qū)д揫M].人民郵電出版社，2011年1月第2版.