Урок по размита логика: Какво е, Archiструктура, приложение, пример
Евелин Кларк
Какво е размита логика?
Размита логика се дефинира като многозначна логическа форма, която може да има истинностни стойности на променливи във всяко реално число между 0 и 1. Това е концепцията за частична истина. В реалния живот може да попаднем в ситуация, в която не можем да решим дали твърдението е вярно или невярно. По това време размитата логика предлага много ценна гъвкавост за разсъждение.
Алгоритъмът с размита логика помага за решаването на проблем след разглеждане на всички налични данни. След това се взема най-доброто възможно решение за дадения вход. Методът FL имитира начина на вземане на решения от човека, който отчита всички възможности между цифровите стойности T и F.
История на размитите логически системи
Въпреки че концепцията за размитата логика е била изучавана от 1920 г. Терминът размита логика е използван за първи път през 1965 г. от Lotfi Zadeh, професор от UC Berkeley в Калифорния. Той отбеляза, че конвенционалната компютърна логика не е в състояние да манипулира данни, представящи субективни или неясни човешки идеи.
Размитият алгоритъм е приложен в различни области, от теория на контрола до AI. Той е проектиран да позволи на компютъра да определи разликите между данните, които не са нито верни, нито неверни. Нещо подобно на процеса на човешкото разсъждение. Като малко тъмно, малко яркост и т.н.
Характеристики на размитата логика
Ето някои важни характеристики на размитата логика:
- Гъвкав и лесен за изпълнение машинно обучение техника
- Помага ви да имитирате логиката на човешката мисъл
- Логиката може да има две стойности, които представляват две възможни решения
- Изключително подходящ метод за несигурни или приблизителни разсъждения
- Размитата логика разглежда извода като процес на разпространение на еластични ограничения
- Размитата логика ви позволява да изграждате нелинейни функции с произволна сложност.
- Размитата логика трябва да бъде изградена с пълното ръководство на експерти
Кога не трябва да се използва размита логика
Размитата логика обаче никога не е лек за всички. Следователно, също толкова важно е да разберем, че къде не трябва да използваме размита логика.
Ето някои ситуации, когато е по-добре да не използвате Fuzzy Logic:
- Ако не намирате за удобно да картографирате входно пространство към изходно пространство
- Размитата логика не трябва да се използва, когато можете да използвате здравия разум
- Много контролери могат да свършат добра работа без използването на размита логика
Размита логика Archiтекстура
Архитектурата Fuzzy Logic има четири основни части, както е показано на диаграмата:
База правила
Той съдържа всички правила и условията ако-тогава, предлагани от експертите за контрол на системата за вземане на решения. Скорошната актуализация на размитата теория предоставя различни методи за проектиране и настройка на размити контролери. Тези актуализации значително намаляват броя на размития набор от правила.
Размиване
Стъпката на размиване помага за конвертиране на входове. Тя ви позволява да конвертирате ясни числа в размити набори. Ясни входове, измерени от сензори и предадени в системата за управление за по-нататъшна обработка. Като стайна температура, налягане и др.
Двигател за извод
Помага ви да определите степента на съвпадение между размития вход и правилата. Въз основа на % съвпадение, той определя кои правила трябва да бъдат изпълнени според даденото поле за въвеждане. След това приложените правила се комбинират за разработване на контролни действия.
Дефузификация
Най-накрая се извършва процесът на дефузизация, за да се преобразуват размитите набори в ясна стойност. Има много видове налични техники, така че трябва да изберете тази, която е най-подходяща, когато се използва с експертна система.
Размита логика срещу вероятност
| Размита логика | вероятност |
|---|---|
| Размито: Степента на членство на Том в набора от стари хора е 0.90. | Вероятност: Има 90% шанс Том да е стар. |
| Размитата логика приема степените на истинност като математическа основа по модела на феномена на неяснотата. | Вероятността е математически модел на невежеството. |
Ясен срещу размит
| свеж | Бухнал |
|---|---|
| Има строга граница T или F | Размита граница със степен на членство |
| Някой ясен набор от време може да бъде неясен | Не може да е свеж |
| Вярно/Невярно {0,1} | Стойности на членството на [0,1] |
| В логиката на Crisp законът за изключена среда и непротиворечие може да е валиден или не | В размитата логика важи законът за изключена среда и непротиворечие |
Класически множества срещу теория на размитите множества
| Класически комплект | Теория на размитите множества |
|---|---|
| Класове обекти с резки граници. | Класовете обекти нямат резки граници. |
| Класическият набор се определя от ясни граници, т.е. има яснота относно местоположението на границите на набора. | Едно размито множество винаги има двусмислени граници, т.е. може да има несигурност относно местоположението на границите на множеството. |
| Широко използван в дизайна на цифрови системи | Използва се само в размити контролери. |
Примери за размита логика
Вижте диаграмата по-долу. Той показва, че в Fuzzy система стойностите се означават с число от 0 до 1. В този пример 1.0 означава абсолютна истина, а 0.0 означава абсолютна лъжа.
Области на приложение на размитата логика
Таблицата с даден удар показва прилагането на Fuzzy logic от известни компании в техните продукти.
| Продукт | Компанията | Размита логика |
|---|---|---|
| Антиблокиращи спирачки | Nissan | Използвайте размита логика, за да управлявате спирачките в опасни случаи в зависимост от скоростта на автомобила, ускорението, скоростта на колелото и ускорението |
| Автоматична трансмисия | NOK/Нисан | Размитата логика се използва за управление на впръскването на гориво и запалването въз основа на настройката на дросела, температурата на охлаждащата вода, RPM и др. |
| Авто двигател | Хонда, Нисан | Използвайте, за да изберете мощност въз основа на натоварването на двигателя, стила на шофиране и пътните условия. |
| Копирна машина | Канон | Използва се за регулиране на напрежението на барабана въз основа на плътността на картината, влажността и температурата. |
| Круиз контрол | Нисан, Исузу, Мицубиши | Използвайте го, за да регулирате настройката на газта, за да зададете скоростта и ускорението на автомобила |
| Миялна машина | Matsushita | Използва се за регулиране на цикъла на почистване, стратегиите за изплакване и измиване зависят от броя на съдовете и количеството храна, сервирана върху съдовете. |
| Управление на асансьора | Fujitec, Mitsubishi Electric, Toshiba | Използвайте го, за да намалите времето за чакане въз основа на пътническия трафик |
| Система за диагностика на голф | Маруман голф | Избира голф клуб въз основа на замаха и физиката на голфъра. |
| Фитнес мениджмънт | Omron | Неясни правила, подразбиращи се от тях за проверка на годността на техните служители. |
| Контрол на пещта | Nippon стомана | Смесва цимент |
| Микровълнова печка | Mitsubishi Chemical | Задава мощност на луните и стратегия за готвене |
| Палмтоп компютър | Hitachi, Sharp, Sanyo, Toshiba | Разпознава ръкописни знаци канджи |
| Плазмен офорт | Mitsubishi Electric | Задава време за гравиране и стратегия |
Предимства на Fuzzy Logic System
- Структурата на Fuzzy Logic Systems е лесна и разбираема
- Размитата логика се използва широко за търговски и практически цели
- Размитата логика в AI ви помага да управлявате машини и потребителски продукти
- Може да не предлага точно разсъждение, но единственото приемливо разсъждение
- Размита логика в Data Mining ви помага да се справите с несигурността в инженерството
- Предимно стабилен, тъй като не се изискват точни данни
- Може да се програмира в ситуация, когато сензорът за обратна връзка спре да работи
- Може лесно да се модифицира, за да се подобри или промени производителността на системата
- могат да се използват евтини сензори, което ви помага да поддържате ниски общите разходи и сложност на системата
- Осигурява най-ефективното решение на сложни проблеми
Недостатъци на размитите логически системи
- Размитата логика не винаги е точна, така че резултатите се възприемат въз основа на предположения, така че може да не са широко приети.
- Размитите системи нямат способността за машинно обучение, както и за разпознаване на шаблони от тип невронна мрежа
- Валидирането и проверката на размита система, базирана на знания, се нуждае от обширно тестване с хардуер
- Задаването на точни, размити правила и функции за членство е трудна задача
- Някои размити времеви логики се бъркат с теорията на вероятностите и термините
Oбобщение
- Терминът размити означава неща, които не са много ясни или неясни
- Терминът размита логика е използван за първи път през 1965 г. от Lotfi Zadeh, професор от UC Berkeley в Калифорния
- Размитата логика е гъвкава и лесна за внедряване техника за машинно обучение
- Размитата логика не трябва да се използва, когато можете да използвате здравия разум
- Архитектурата на Fuzzy Logic има четири основни части 1) Rule Basse 2) Fuzzification 3) Inference Engine 4) Defuzzification
- Размитата логика приема степените на истината като математическа основа на модела на неяснотата, докато вероятността е математически модел на невежеството
- Ясният набор има стриктна граница T или F, докато размитата граница със степен на членство
- Класическият набор се използва широко в проектирането на цифрови системи, докато размитият набор се използва само в размитите контролери
- Автоматична трансмисия, управление на фитнес, диагностична система за голф, съдомиялна машина, копирна машина са някои области на приложенията на Fuzzy Logic
- Размитата логика в Soft Computing ви помага да управлявате машини и потребителски продукти
