基于移动技术的健康饮食服务数据库与过敏食物发现算法研究

王玉山

摘 要：现代人的生活节凑快，工作压力大，大多数人都存在着各种各样的饮食问题。如何保持个人的膳食结构合理是保证个人健康的关键之一。由于个人的体质不同，遗传基因不同，生活地域不同，对于饮食的种类是存在差异的。我们通过不断的学习饮食健康问题，结合数据挖掘技术和移动互联网技术，设计出了有关的数据库结构和针对个人饮食健康的过敏食物发现算法。并正在开发一个既面向大众又针对个体差异性需求的移动式健康饮食服务系统。本系统针对分类人群和个体推荐食物。实现了注册用户的饮食档案。并能根据个人饮食历史记录、找出个人的过敏食物。进而不断完善个人过敏食物数据库。对于用户的健康饮食给出建议。

关键词：健康饮食；数据库；移动技术；人工智能

0 引言

人类的健康问题历来受到社会的广泛关注。人的疾病大多都与环境、饮食、运动、情绪、生活习惯有关。研究表明，许多过去认为与遗传有关的疾病，本质上都是家族性的生活习惯造成的，特别是与饮食习惯有关。如何找出个人或家族饮食习惯中存在的问题，改变饮食习惯，从而减少疾病的发生，成了解决饮食健康的关键问题。但是，由于饮食问题很烦琐，不便于记录和整理，一直没有好的解决办法。随着计算机信息技术的进步，特别是移动互联网技术的快速发展，使得这个问题在技术上已经变得不成问题。为此，我们通过不断地学习与研究饮食健康问题，特别是食物相生相克问题，结合移动互联网技术，设计出了有关的数据库结構和算法。并正在开发一个面向大众的移动式健康饮食服务系统。

初步实现的功能模块包括食物相生相克数据库、个人饮食档案、个人健康档案、个人过敏食物数据库知识更新与维护算法。技术方面，服务器端采用的是集成了Apache +PHP + MySQL的wamp5工具。客户端采用的是集成了Eclipse，ADT plugin，Android SDK Tools，Android Platform-tools的Android SDK工具。

1 食物相生相克数据库设计

食物数据词典中的数据是根据已经出版的多本权威书籍和有关公开出版物中的资料，经过整理后形成符合数据库要求的形式，并经过有关专家审阅，然后再决定输入数据库的这个表中。该表中的数据也可以根据系统数据的积累，利用大数据和数据挖掘算法，找出规律，并经过试验验证后加入数据库。当然数据也可能存在错误，后续运行过程中一些数据可能也要进行修改。该表是为后边的有关表做基础数据支撑。

食物过量中毒表的数据与表1.1生成方法类似。为人们选择食用食物时提供查询数据支撑。

两种食物的相克，一般是指在1小时内同时吃的食物。大多数食物间隔1小时以上食用是不会引起问题的。而且个别情况下食物相克也许还有一定的好处（如蜂蜜与大葱同食可能引起中毒，但如果不是特别严重时可以帮助杀死人体内的一些寄生虫）。除少数几种组合，人食用后容易产生严重后果外，大部分可能只是引起身体上的不适，或长时间食用会产生某种疾病，甚至可能诱发癌症外，偶尔食用应该问题不大。甚至一些组合对有些人群有影响，对于另一些人群可能一点影响都没有[2]。这些很可能和生活的地区和个体差异有关系，所以本系统后期根据个人饮食的历史数据生成的针对个体的过敏性食物数据统计就显得比较有用。该表的数据生成与表1.1方法类似。

表1.4 三种食物相克表

[不利搭配ID＼&食物名称＼&相克食物1＼&相克食物2＼&产生有害物＼&不利后果＼&解决办法＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&＼&]

三种食物同食相克的资料比较少，但相信应该存在，因为食物之所以相克是因为所含元素的相互作用造成的。既然化学反应方程式有三种及三种以上物品的反应方程式，而食物中所含元素更加丰富，只是我们日常饮食如果考虑三种食物相克是一件很复杂的事情。所以可以相信，随着移动互联网和数据库技术、大数据技术的应用，我们会不断找出三种，甚至多种食物的相克搭配或相宜搭配。从而不断丰富三种食物相克表和三种食物相益表中的数据，为人类饮食健康作出应有的贡献。

表数据的形成需要表1.5的支持。有关疾病有益食物不能代替医院治疗，只能作为饮食辅助治疗。此表为患有某种疾病的人群选择食物的时候给出参考性建议。

此表为患有某种疾病的人群选择食物的时候给出的意见。

2 个人饮食档案与健康数据库设计

个人饮食档案数据库：

该表数据根据个人过去历史情况先行写入一些数据。以后再根据表2.1某君个人饮食记录表、运用数据挖掘技术进行整理、维护、更新。实际上同一个人，由于其年龄阶段不同、生活地区的变更，他的过敏食物也会不断地变化。当然，有一些与遗传基因或基因变异有关的过敏食物会相对不变。

个人健康数据库：

该表数据根据历史记录先行写入一些，后期根据身体状况利用手机客户端实时记录。有些疾病药物治疗欠佳。如表中的例子，患者患病十年，药物治疗始终不够理想。由于一段饮食食物种类的改变和适当的药膏贴附方式，在经过一个时期的反复后，慢慢痊愈。所以很多医生会说，最好的医生是自己。特别是慢性病，因为这些疾病大多与长期饮食偏食，环境因素、情绪、工作压力等因素有关。而偏食习惯可以从表2.1 某君个人饮食记录表中利用数据挖掘和聚类算法找出。药物治疗情况由接口软件询问该君后添加。

表2.4 某君个人疾病与常用食物和生活习惯关联表

[疾病ID＼&疾病名称＼&患病时间＼&患病前偏食1＼&前偏食2＼&不良习惯＼&所在地区＼&11＼&下肢神经性皮炎＼&20050917＼&长期不食粗粮＼&长期偏食偏凉性食物＼&久坐，

少运动＼&广州＼&]

该表得出的结论可靠性上有待于进一步验证。如查阅网络和有关资料，咨询专家。如果证实偏食和疾病之间有关联，就要避免偏食该种食物。即使还无法马上证明偏食和某种疾病的强关联关系，适当减少偏食食物，保持进食多样性，也许对于该君的健康有好处。

个人疾病与常用食物和生活习惯关联表数据是根据表2.1某君个人饮食记录表和表2.3 某君个人健康记录表，利用数据挖掘和大数据技术关联算法生成。其中不良习惯字段的数据，是统计接口软件在生成该表时，询问客户得出。

3 个人过敏食物发现算法设计

通过大数据和数据挖掘技术找出食物的相生相克关系组合，把结果自动充实修改到食物相生相克数据库。对于指导地区人群的健康饮食具有一定的社会价值。通过数据挖掘技术对于个人饮食的历史档案数据和饮食后的感觉体验进行关联性发现，可以找出个人在不同年龄阶段和不同地区的过敏食物。把个人过敏食物写入个人过敏食物数据库，可以让人们在选择食物的时候加以注意。这对于个人健康具有一定的现实意义。本文算法的重点集中在个人过敏食物的发现方面。

个人过敏食物发现算法的第一步工作，从个人饮食档案中抽取某种过敏症状可能的过敏食物集合，算法如下：

CREATE TABLE 表3.1某人某种过敏症状可能的过敏食物集合表

AS （SELECT 食物ID，食量，加工法，k

FROM表2.1個人饮食记录表

WHERE 不舒服感 = 面部发麻）；

其中的字段k是记录计数器，序号从1到 kmax，kmax是该种过敏反应总的记录数。

然后利用生成的表3.1，再利用聚类和数据挖掘算法[4]：

不失一般性，假设a1≠a2利用表3.1产生可能的过敏食物名称集合Fk={a1，a2，…}，定义数组c[Lkmax+1] ， c[1]， c[2] 分别作为食物a1，a2的频度计数器，依次类推，假定有Lkmax个不同的食物。

1：计数器清零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：生成字符数组ch[Lkmax+1]，将Fk={a1，a2，…}的数据依次存入该数组。

7：对数组c[L kmax]按照从大到小排序，排序过程同时交换对应变量ch[Lkmax]的值。

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

找出可能的症状为面部发麻的过敏食物排序集合Result。该集合食物列表，按照可能性大小从高到低依次排列。选择表中的前5项，然后咨询有关专家并经过自我验证，写入数据库中的表2.2某君个人过敏食物表。

4 结束语

什么叫暴饮暴食：一次吃喝把胃撑大；一种食物一次食用过量（如一次吃多于5个白果）；快速地喝下或吃下食物。

健康饮食的建议：经常保持食物多样性有利于人体健康。再好吃的东西也不能多吃，少吃多餐，吃喝最多7分饱。7天之内至少一天要保持适度饥饿，就像步行锻炼中有时要适度快跑、可以使锻炼效果更好。

移动互联网技术再好，也要我们人类懂得适度应用，人类的智慧、现阶段计算机人工智能技术还无法超越。例如，我们在饮食后发现了问题：过敏了或出现了其他问题；造成问题状况的原因如果在网络上或我们的数据库能够查到的时候也许能够找到解释。如果查不到原因，也许是我们同时接触了其他的气体、液体、或其他环境因素造成。所以，我们需要不断地改进设计，才能使我们的技术和系统不断完善、逐步逼近完美的人工智能应用。

参考文献：

[1]http：//wenku.baidu.com/view/f5de549051e79b89680226b7.html？from=search.百度文库.

[2]http：//food.39.net/nutrition/0811/22/718083.html.39健康网.

[3]http：//jingyan.baidu.com/article/f25ef2543435ca482c1b8220.html.百度经验.

[4]数据挖掘导论[M].人民邮电出版社，2011年1月第2版.