ฟัซซี่ลอจิกคืออะไร? Archiแผนภาพโครงสร้างและการประยุกต์ใช้

ลอจิกคลุมเครือคืออะไร?

ลอจิกคลุมเครือ ตรรกะคลุมเครือ (Fuzzy Logic) เป็นตรรกะหลายค่าที่ค่าความจริงของตัวแปรอาจเป็นจำนวนจริงใดๆ ระหว่าง 0 ถึง 1 มันจัดการกับแนวคิดเรื่องความจริงบางส่วน ในชีวิตจริง เรามักพบสถานการณ์ที่เราไม่สามารถตัดสินใจได้ว่าข้อความนั้นเป็นจริงทั้งหมดหรือเป็นเท็จทั้งหมด ในกรณีเช่นนั้น ตรรกะคลุมเครือจะให้ความยืดหยุ่นที่มีคุณค่าอย่างมากสำหรับการให้เหตุผล

ค่าดังกล่าวเรียกว่า ระดับสมาชิก: 0 หมายถึงไม่มีสมาชิกภาพเลย 1 หมายถึงสมาชิกภาพเต็มรูปแบบ และ 0.7 หมายถึงสมาชิกภาพบางส่วน อัลกอริทึมแบบฟัซซีจะถ่วงน้ำหนักข้อมูลทั้งหมดที่มีอยู่บนมาตราส่วนนั้น แล้วจึงตัดสินใจเลือกสิ่งที่ดีที่สุดสำหรับข้อมูลที่ป้อนเข้ามา วิธีนี้เลียนแบบการตัดสินใจของมนุษย์ ซึ่งพิจารณาความเป็นไปได้ทุกอย่างระหว่างค่าดิจิทัล T และ F

ประวัติความเป็นมาของระบบฟัซซี่ลอจิก

ตรรกศาสตร์หลายค่ามีอายุเก่าแก่กว่าชื่อเรียก: แยน ลูคาซิวิช อธิบายตรรกศาสตร์สามค่าไว้ในทศวรรษ 1920 แต่ก้าวสำคัญเกิดขึ้นในปี 1965 เมื่อลอฟฟี ซาเดห์ ศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์ ตีพิมพ์บทความเรื่องดังกล่าว “เซตคลุมเครือ” in ข้อมูลและการควบคุมเขาตั้งข้อสังเกตว่าตรรกะคอมพิวเตอร์แบบดั้งเดิมไม่สามารถประมวลผลข้อมูลที่แสดงถึงความคิดของมนุษย์ที่เป็นอัตวิสัยหรือไม่ชัดเจนได้

แนวคิดนี้พัฒนาไปสู่ฮาร์ดแวร์ในปี 1974 เมื่อ Ebrahim Mamdani สร้างตัวควบคุมแบบฟัซซีที่ใช้งานได้จริงตัวแรกสำหรับเครื่องจักรไอน้ำ ผู้ผลิตชาวญี่ปุ่นได้นำไปจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ในช่วงทศวรรษ 1980 ปัจจุบันอัลกอริทึมแบบฟัซซีครอบคลุมทฤษฎีการควบคุมไปจนถึง... ปัญญาประดิษฐ์โดยให้คอมพิวเตอร์สามารถแยกแยะความแตกต่างระหว่างข้อมูลที่ไม่ใช่ทั้งจริงหรือเท็จอย่างเคร่งครัด เช่น "มืดเล็กน้อย" "ค่อนข้างสว่าง" เป็นต้น

ลักษณะของฟัซซี่ลอจิก

ต่อไปนี้คือลักษณะสำคัญบางประการของตรรกะคลุมเครือ:

• มีความยืดหยุ่นและใช้งานง่าย เรียนรู้เครื่อง เทคนิค
• ช่วยให้คุณเลียนแบบตรรกะความคิดของมนุษย์
• ความจริงไม่ได้จำกัดอยู่แค่สองค่าเท่านั้น ค่าใดๆ ระหว่าง 0 ถึง 1 ก็อาจแสดงถึงคำตอบได้
• วิธีการที่เหมาะสมอย่างยิ่งในการให้เหตุผลที่ไม่แน่นอนหรือโดยประมาณ
• ตรรกะคลุมเครือมองว่าการอนุมานเป็นกระบวนการในการแพร่กระจายข้อจำกัดแบบยืดหยุ่น
• ตรรกะคลุมเครือช่วยให้คุณสร้างฟังก์ชันที่ไม่เป็นเชิงเส้นที่มีความซับซ้อนได้ตามต้องการ
• ตรรกะคลุมเครือควรสร้างขึ้นด้วยคำแนะนำที่สมบูรณ์ของผู้เชี่ยวชาญ

เมื่อไม่ใช้ตรรกะคลุมเครือ

ตรรกะแบบคลุมเครือไม่ใช่ทางออกสำหรับทุกสิ่งทุกอย่าง และการเข้าใจว่าไม่ควรใช้ตรรกะแบบคลุมเครือในสถานการณ์ใดบ้างก็สำคัญไม่แพ้กัน

นี่คือสถานการณ์บางอย่างที่คุณควรหลีกเลี่ยงการใช้ตรรกะคลุมเครือ:

• หากคุณไม่สามารถแปลงพื้นที่อินพุตเป็นพื้นที่เอาต์พุตได้อย่างสะดวก
• ไม่ควรใช้ตรรกะคลุมเครือเมื่อสามัญสำนึกธรรมดาๆ สามารถแก้ปัญหาได้แล้ว
• ตัวควบคุมแบบดั้งเดิมหลายตัวทำงานได้ดีโดยไม่ต้องใช้ตรรกะคลุมเครือเลย

ลอจิกคลุมเครือ Archiเทคเจอร์

สถาปัตยกรรมตรรกะคลุมเครือ (Fuzzy Logic) ประกอบด้วยส่วนหลักสี่ส่วน และแผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นว่าข้อมูลป้อนเข้าที่ชัดเจน (Crisp Input) เดินทางผ่านส่วนต่างๆ เหล่านั้นอย่างไร:

ฐานกฎ

ประกอบด้วยกฎทั้งหมดและเงื่อนไข IF-THEN ที่ผู้เชี่ยวชาญเสนอเพื่อควบคุมระบบการตัดสินใจ งานวิจัยล่าสุดในทฤษฎีฟัซซีได้นำเสนอวิธีการต่างๆ สำหรับการออกแบบและการปรับแต่งตัวควบคุมฟัซซี และวิธีการเหล่านี้ช่วยลดจำนวนกฎที่เซตฟัซซีต้องการได้อย่างมาก

การทำให้คลุมเครือ

การแปลงค่าเป็นฟัซซี (Fuzzification) คือการแปลงข้อมูลนำเข้า โดยเปลี่ยนตัวเลขที่แน่นอนให้เป็นเซตฟัซซี ข้อมูลนำเข้าที่แน่นอนนั้นวัดได้จากเซ็นเซอร์ เช่น อุณหภูมิห้อง ความดัน เป็นต้น แล้วส่งไปยังระบบควบคุมเพื่อประมวลผลต่อไป การแปลงนี้ทำโดย... ฟังก์ชั่นการเป็นสมาชิกเส้นโค้งที่แปลงค่าอินพุตที่เป็นไปได้ทั้งหมดให้เป็นระดับการเป็นสมาชิกระหว่าง 0 ถึง 1

เครื่องอนุมาน

ระบบจะตรวจสอบระดับความสอดคล้องระหว่างข้อมูลป้อนเข้าแบบฟัซซีกับกฎแต่ละข้อ โดยอิงจากเปอร์เซ็นต์ความสอดคล้องนั้น ระบบจะตัดสินใจว่าควรใช้กฎใดบ้างกับข้อมูลป้อนเข้าที่กำหนด จากนั้นจึงนำกฎที่ใช้แล้วมาผสมผสานกันเพื่อสร้างการควบคุมการทำงาน

การละลายเสียง

สุดท้าย การแปลงค่าคลุมเครือกลับไปเป็นค่าที่ชัดเจน (defuzzification) จะแปลงเซตคลุมเครือกลับไปเป็นค่าเดียวที่แน่นอน มีเทคนิคหลายอย่างที่ใช้ได้ — วิธีการหาจุดศูนย์กลาง จุดแบ่งครึ่ง และวิธีการหาค่าสูงสุด ตัวเลือกทั่วไปมีดังนี้ ดังนั้นโปรดเลือกตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดสำหรับคุณ ระบบผู้เชี่ยวชาญ.

ลอจิกคลุมเครือกับความน่าจะเป็น

ความคลุมเครือและความน่าจะเป็นมักถูกเข้าใจผิดกันอยู่บ่อยๆ แต่จริงๆ แล้วทั้งสองอย่างให้คำตอบที่แตกต่างกัน

กรอบและคลุมเครือ

ทฤษฎีเซตแบบคลาสสิกเทียบกับทฤษฎีเซตแบบคลุมเครือ

ตัวอย่างลอจิกคลุมเครือ

แผนภาพด้านล่างแสดงให้เห็นถึงระดับความเป็นสมาชิกอย่างชัดเจน ในระบบฟัซซี ค่าต่างๆ จะถูกแทนด้วยตัวเลขตั้งแต่ 0 ถึง 1 โดยที่ 1.0 หมายถึงความจริงสัมบูรณ์ และ 0.0 หมายถึงความเท็จสัมบูรณ์

พื้นที่ใช้งานของฟัซซี่ลอจิก

ตารางด้านล่างแสดงตัวอย่างการประยุกต์ใช้ตรรกะคลุมเครือ (Fuzzy Logic) ในผลิตภัณฑ์ของบริษัทที่มีชื่อเสียงต่างๆ

หมายเหตุ ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากมีอายุย้อนไปถึงยุคเฟื่องฟูของเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบเก่าในช่วงปลายทศวรรษ 1980 และ 1990 โดยบริษัท Matsushita ได้เปลี่ยนชื่อเป็น Panasonic ตั้งแต่ปี 2008

ข้อดีของระบบฟัซซี่ลอจิก

วิศวกรยังคงเลือกใช้ตัวควบคุมแบบฟัซซีอยู่เรื่อย ๆ เพราะมันช่วยลดความคลาดเคลื่อนจากข้อมูลป้อนเข้าที่ไม่แน่นอนได้ในราคาประหยัด

• โครงสร้างของระบบตรรกะคลุมเครือมีความเรียบง่ายและเข้าใจได้ง่าย
• ตรรกะคลุมเครือถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายเพื่อวัตถุประสงค์ทางการค้าและการปฏิบัติ
• ตรรกะคลุมเครือใน AI ช่วยให้คุณควบคุมเครื่องจักรและผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภคได้
• แม้ว่าอาจจะไม่ได้ให้เหตุผลที่แม่นยำเป๊ะ ๆ แต่ก็ให้เหตุผลที่ยอมรับได้ในทางปฏิบัติ
• ตรรกะคลุมเครือใน การทำเหมืองข้อมูล ช่วยให้คุณรับมือกับความไม่แน่นอนในงานวิศวกรรมได้
• โดยส่วนใหญ่แล้วมีความเสถียร เนื่องจากไม่จำเป็นต้องใช้ข้อมูลป้อนเข้าที่แม่นยำ
• สามารถตั้งโปรแกรมให้ทำงานต่อไปได้แม้ในสถานการณ์ที่เซ็นเซอร์ตรวจจับการตอบสนองหยุดทำงาน
• สามารถปรับเปลี่ยนเพื่อปรับปรุงหรือเปลี่ยนแปลงประสิทธิภาพของระบบได้อย่างง่ายดาย
• สามารถใช้เซ็นเซอร์ราคาไม่แพงได้ ซึ่งจะช่วยให้คุณควบคุมต้นทุนและความซับซ้อนโดยรวมของระบบให้อยู่ในระดับต่ำ
• มันเป็นวิธีการแก้ปัญหาที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับปัญหาที่ซับซ้อน

ข้อเสียของระบบฟัซซี่ลอจิก

• ตรรกะแบบฟัซซีไม่ถูกต้องเสมอไป ผลลัพธ์ได้มาจากการตั้งสมมติฐาน ดังนั้นจึงอาจไม่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวาง
• ระบบฟัซซีโดยตัวมันเองไม่สามารถเรียนรู้ได้ ต่างจากระบบอื่นๆ เครือข่ายประสาท ด้วยความสามารถในการจดจำรูปแบบ
• การตรวจสอบและยืนยันความถูกต้องของระบบความรู้แบบฟัซซีจำเป็นต้องมีการทดสอบอย่างครอบคลุมด้วยฮาร์ดแวร์
• การกำหนดกฎคลุมเครือและฟังก์ชันสมาชิกภาพที่แน่นอนเป็นงานที่ยาก
• ตรรกะคลุมเครือ (Fuzzy logic) มักถูกเข้าใจผิดว่าเป็นทฤษฎีความน่าจะเป็น และคำศัพท์ทั้งสองมักถูกใช้สลับกัน

คำถามที่พบบ่อย