Čo je to fuzzy logika?
Fuzzy logika je definovaná ako logika s mnohými hodnotami, ktorá môže mať pravdivostné hodnoty premenných v ľubovoľnom reálnom počte od 0 do 1. Ide o koncept čiastočnej pravdy. V reálnom živote sa môžeme stretnúť so situáciou, keď sa nevieme rozhodnúť, či je tvrdenie pravdivé alebo nepravdivé. V tom čase ponúka fuzzy logika veľmi cennú flexibilitu pri uvažovaní.
Fuzzy logický algoritmus pomáha vyriešiť problém po zvážení všetkých dostupných údajov. Potom urobí najlepšie možné rozhodnutie pre daný vstup. Metóda FL napodobňuje spôsob rozhodovania u človeka, ktorý zohľadňuje všetky možnosti medzi digitálnymi hodnotami T a F.
V tomto návode sa naučíte
- Čo je to fuzzy logika?
- História fuzzy logických systémov
- Charakteristika fuzzy logiky
- Kedy nepoužívať fuzzy logiku
- Fuzzy logická architektúra
- Fuzzy logika vs. pravdepodobnosť
- Ostré vs. Fuzzy
- Teória klasickej množiny vs. Fuzzy množiny
- Príklady fuzzy logiky
- Oblasti použitia fuzzy logiky
- Výhody systému Fuzzy Logic
- Nevýhody fuzzy logických systémov
História fuzzy logických systémov
Koncept fuzzy logiky sa však začal študovať od 20. rokov 20. storočia. Pojem fuzzy logika prvýkrát použil v roku 1965 Lotfi Zadeh, profesor UC Berkeley v Kalifornii. Poznamenal, že konvenčná počítačová logika nie je schopná manipulovať s údajmi predstavujúcimi subjektívne alebo nejasné ľudské predstavy.
Fuzzy algoritmus bol aplikovaný na rôzne oblasti, od teórie riadenia po AI. Bol navrhnutý tak, aby umožnil počítaču určiť rozdiely medzi údajmi, ktoré nie sú pravdivé ani nepravdivé. Niečo podobné procesu ľudského uvažovania. Ako Malá tma, Jas, atď.
Charakteristika fuzzy logiky
Tu uvádzame niektoré dôležité charakteristiky fuzzy logiky:
- Flexibilná a ľahko implementovateľná technika strojového učenia
- Pomáha vám napodobniť logiku ľudského myslenia
- Logika môže mať dve hodnoty, ktoré predstavujú dve možné riešenia
- Veľmi vhodná metóda na neisté alebo približné zdôvodnenie
- Fuzzy logika vníma inferenciu ako proces šírenia elastických obmedzení
- Fuzzy logika vám umožňuje vytvárať nelineárne funkcie ľubovoľnej zložitosti.
- Fuzzy logika by mala byť zostavená s úplným vedením odborníkov
Kedy nepoužívať fuzzy logiku
Fuzzy logika však nikdy nie je liekom pre všetkých. Preto je rovnako dôležité pochopiť, že kde by sme nemali používať fuzzy logiku.
Tu sú určité situácie, kedy radšej nepoužívajte Fuzzy Logic:
- Ak sa vám nezdá vhodné mapovať vstupný priestor na výstupný priestor
- Fuzzy logika by sa nemala používať, keď sa dá použiť zdravý rozum
- Mnoho ovládačov dokáže vynikajúcu prácu bez použitia fuzzy logiky
Fuzzy logická architektúra
Fuzzy logická architektúra
Architektúra Fuzzy Logic má štyri hlavné časti, ako je znázornené na obrázku:
Základňa pravidla:
Obsahuje všetky pravidlá a prípadné podmienky ponúkané odborníkmi na kontrolu rozhodovacieho systému. Nedávna aktualizácia fuzzy teórie poskytuje rôzne metódy pre návrh a vyladenie fuzzy regulátorov. Táto aktualizácia významne zníži počet fuzzy množiny pravidiel.
Fuzzifikácia:
Fuzzifikačný krok pomáha prevádzať vstupy. Umožňuje vám prevádzať ostré čísla do fuzzy množín. Ostré vstupy merané senzormi a odovzdané do riadiaceho systému na ďalšie spracovanie. Rovnako ako izbová teplota, tlak atď.
Inferenčný engine:
Pomáha vám určiť stupeň zhody medzi fuzzy vstupom a pravidlami. Na základe% zhody určuje, ktoré pravidlá je potrebné implementovať, podľa daného vstupného poľa. Potom sa použité pravidlá skombinujú, aby sa vytvorili kontrolné akcie.
Defuzzifikácia:
Nakoniec sa vykoná proces defuzzifikácie, aby sa fuzzy množiny premenili na ostrú hodnotu. Existuje veľa druhov techník, takže si ich musíte zvoliť, ktoré sa najlepšie hodia, keď sa používajú v expertnom systéme.
Fuzzy logika vs. pravdepodobnosť
| Fuzzy Logic | Pravdepodobnosť |
|---|---|
| Fuzzy: Tomov stupeň členstva v skupine starých ľudí je 0,90. | Pravdepodobnosť: Existuje 90% pravdepodobnosť, že Tom je starý. |
| Fuzzy logika berie stupne pravdy ako matematický základ na modeli fenoménu neurčitosti. | Pravdepodobnosť je matematický model nevedomosti. |
Ostré vs. Fuzzy
| Ostré | Fuzzy |
|---|---|
| Má prísnu hranicu T alebo F | Fuzzy hranica so stupňom členstva |
| Určitý ostrý čas môže byť neostrý | Nemôže byť ostrý |
| Pravda / nepravda {0,1} | Hodnoty členstva dňa [0,1] |
| V Crisp logike môže alebo nemusí platiť zákon Vylúčeného Streda a Protirečenia | Vo fuzzy logike platí zákon Vylúčeného streda a Protirečenia |
Teória klasickej množiny vs. Fuzzy množiny
| Klasická sada | Teória fuzzy množín |
|---|---|
| Triedy predmetov s ostrými hranicami. | Triedy objektov nemajú ostré hranice. |
| Klasická množina je definovaná ostrými hranicami, tj existuje jasnosť v umiestnení hraníc množiny. | Fuzzy množina má vždy nejednoznačné hranice, tj môže existovať neistota ohľadne umiestnenia hraníc množiny. |
| Široko používaný v dizajne digitálnych systémov | Používa sa iba vo fuzzy regulátoroch. |
Príklady fuzzy logiky
Pozrite si nižšie uvedený diagram. Ukazuje, že vo fuzzy systéme sú hodnoty označené číslom 0 až 1. V tomto príklade znamená 1,0 absolútnu pravdu a 0,0 absolútnu falošnosť.
Fuzzy logika s príkladom
Oblasti použitia fuzzy logiky
Tabuľka Blow uvedená zobrazuje aplikáciu fuzzy logiky slávnymi spoločnosťami v ich produktoch.
| Výrobok | Spoločnosť | Fuzzy Logic |
|---|---|---|
| Protiblokovacie brzdy | Nissan | Pomocou fuzzy logiky môžete ovládať brzdy v nebezpečných prípadoch, ktoré závisia od rýchlosti, zrýchlenia, rýchlosti kolies a zrýchlenia vozidla |
| Automatická prevodovka | NOK / Nissan | Fuzzy logika sa používa na riadenie vstrekovania a zapaľovania paliva na základe nastavenia škrtiacej klapky, teploty chladiacej vody, otáčok atď. |
| Automatický motor | Honda, Nissan | Slúži na výber odstupňovania podľa zaťaženia motora, jazdného štýlu a stavu vozovky. |
| Kopírka | Canon | Používa sa na nastavenie napätia valca na základe hustoty, vlhkosti a teploty obrazu. |
| Tempomat | Nissan, Isuzu, Mitsubishi | Pomocou neho upravíte nastavenie škrtiacej klapky tak, aby ste nastavili rýchlosť a zrýchlenie automobilu |
| Umývačka riadu | Matsushita | Používanie na prispôsobenie čistiaceho cyklu, stratégie oplachovania a umývania závisia od počtu riadov a množstva jedla podávaného na riad. |
| Ovládanie výťahu | Fujitec, Mitsubishi Electric, Toshiba | Použite ho na skrátenie čakania na čas na základe osobnej dopravy |
| Golfový diagnostický systém | Marumanský golf | Vyberá golfovú palicu na základe golfového švihu a postavy. |
| Fitness manažment | Omron | Fuzzy pravidlá, ktoré implikujú, na kontrolu spôsobilosti svojich zamestnancov. |
| Ovládanie pece | Nippon Steel | Mieša cement |
| Mikrovlnka | Mitsubishi Chemical | Nastavuje energiu a stratégiu varenia |
| Palmtop počítač | Hitachi, Sharp, Sanyo, Toshiba | Rozpoznáva ručne písané znaky Kanji |
| Leptanie plazmou | Mitsubishi Electric | Nastavuje čas a stratégiu leptania |
Výhody systému Fuzzy Logic
- Štruktúra systémov Fuzzy Logic Systems je ľahká a zrozumiteľná
- Fuzzy logika sa často používa na komerčné a praktické účely
- Fuzzy logika v AI vám pomáha ovládať stroje a spotrebné výrobky
- Možno neponúka presné zdôvodnenie, ale jediné prijateľné zdôvodnenie
- Fuzzy logika v dolovaní dát vám pomôže vyrovnať sa s neistotou v strojárstve
- Väčšinou robustný, pretože nie sú potrebné žiadne presné vstupy
- Môže byť naprogramovaný na situáciu, keď snímač spätnej väzby prestane fungovať
- Môže sa ľahko upraviť, aby sa zlepšil alebo zmenil výkon systému
- možno použiť lacné snímače, ktoré vám pomôžu udržať nízke celkové náklady na systém a jeho zložitosť
- Poskytuje najefektívnejšie riešenie zložitých problémov
Nevýhody fuzzy logických systémov
- Fuzzy logika nie je vždy presná, preto sú výsledky vnímané na základe predpokladu, takže nemusia byť všeobecne akceptované.
- Fuzzy systémy nemajú schopnosť strojového učenia a rozpoznávania typov neurónových sietí
- Overenie a overenie fuzzy znalostného systému vyžaduje rozsiahle testovanie pomocou hardvéru
- Nastaviť presné, fuzzy pravidlá a funkcie členstva je náročná úloha
- Nejaká fuzzy časová logika je zamieňaná s teóriou pravdepodobnosti a pojmami
Zhrnutie
- Pojem fuzzy znamená veci, ktoré nie sú príliš jasné alebo neurčité
- Pojem fuzzy logika prvýkrát použil v roku 1965 Lotfi Zadeh, profesor UC Berkeley v Kalifornii
- Fuzzy logika je flexibilná a ľahko implementovateľná technika strojového učenia
- Fuzzy logika by sa nemala používať, keď sa dá použiť zdravý rozum
- Architektúra Fuzzy Logic má štyri hlavné časti 1) Rule Basse 2) Fuzzification 3) Inference Engine 4) Defuzzification
- Fuzzy logika berie stupne pravdy ako matematický základ na modeli neurčitosti, zatiaľ čo pravdepodobnosť je matematický model nevedomosti
- Ostrá množina má prísnu hranicu T alebo F, zatiaľ čo hranica Fuzzy so stupňom členstva
- Klasická množina je široko používaná v dizajne digitálneho systému, zatiaľ čo fuzzy množina Používa sa iba vo fuzzy regulátoroch
- Automatická prevodovka, riadenie fitnes, diagnostický systém Golf, umývačka riadu, kopírka sú niektoré oblasti aplikácií Fuzzy Logic
- Fuzzy logika v softvéri Soft Computing vám pomáha riadiť stroje a spotrebné výrobky