Logic mờ là gì?
Logic mờ được định nghĩa là một dạng logic nhiều giá trị có thể có giá trị chân lý của các biến trong bất kỳ số thực nào trong khoảng từ 0 đến 1. Đây là khái niệm xử lý của chân lý từng phần. Trong cuộc sống thực, chúng ta có thể gặp một tình huống mà chúng ta không thể quyết định câu nói đó là đúng hay sai. Khi đó, logic mờ mang lại sự linh hoạt rất có giá trị cho suy luận.
Thuật toán logic mờ giúp giải quyết một vấn đề sau khi xem xét tất cả các dữ liệu có sẵn. Sau đó, cần có quyết định tốt nhất có thể cho đầu vào đã cho. Phương pháp FL mô phỏng cách ra quyết định của con người, phương pháp xem xét tất cả các khả năng giữa các giá trị kỹ thuật số T và F.
Trong hướng dẫn này, bạn sẽ học
- Logic mờ là gì?
- Lịch sử của các hệ thống lôgic mờ
- Đặc điểm của Logic mờ
- Khi nào không sử dụng logic mờ
- Kiến trúc lôgic mờ
- Logic mờ so với xác suất
- Crisp so với Fuzzy
- Tập cổ điển so với Lý thuyết tập mờ
- Ví dụ về lôgic mờ
- Các lĩnh vực ứng dụng của Logic mờ
- Ưu điểm của hệ thống lôgic mờ
- Nhược điểm của hệ thống logic mờ
Lịch sử của các hệ thống lôgic mờ
Mặc dù, khái niệm logic mờ đã được nghiên cứu từ những năm 1920. Thuật ngữ logic mờ lần đầu tiên được sử dụng vào năm 1965 bởi Lotfi Zadeh, giáo sư của UC Berkeley ở California. Ông nhận thấy rằng logic máy tính thông thường không có khả năng điều khiển dữ liệu đại diện cho những ý tưởng chủ quan hoặc không rõ ràng của con người.
Thuật toán mờ đã được áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau, từ lý thuyết điều khiển đến AI. Nó được thiết kế để cho phép máy tính xác định sự khác biệt giữa các dữ liệu không đúng hay sai. Một cái gì đó tương tự như quá trình suy luận của con người. Như Ít bóng tối, Một số độ sáng, v.v.
Đặc điểm của Logic mờ
Dưới đây là một số đặc điểm quan trọng của logic mờ:
- Kỹ thuật học máy linh hoạt và dễ thực hiện
- Giúp bạn bắt chước logic suy nghĩ của con người
- Logic có thể có hai giá trị đại diện cho hai giải pháp khả thi
- Phương pháp rất thích hợp cho suy luận không chắc chắn hoặc gần đúng
- Logic mờ xem suy luận như một quá trình lan truyền các ràng buộc đàn hồi
- Logic mờ cho phép bạn xây dựng các hàm phi tuyến có độ phức tạp tùy ý.
- Logic mờ cần được xây dựng với sự hướng dẫn đầy đủ của các chuyên gia
Khi nào không sử dụng logic mờ
Tuy nhiên, logic mờ không bao giờ là phương pháp chữa trị cho tất cả. Do đó, điều quan trọng không kém là phải hiểu rằng chúng ta không nên sử dụng logic mờ ở đâu.
Dưới đây là một số tình huống nhất định khi bạn không nên sử dụng Logic mờ:
- Nếu bạn không thấy thuận tiện khi ánh xạ một không gian đầu vào với một không gian đầu ra
- Logic mờ không nên được sử dụng khi bạn có thể sử dụng thông thường
- Nhiều bộ điều khiển có thể thực hiện công việc tốt mà không cần sử dụng logic mờ
Kiến trúc lôgic mờ
Kiến trúc lôgic mờ
Kiến trúc Logic mờ có bốn phần chính như thể hiện trong sơ đồ:
Cơ sở quy tắc:
Nó chứa tất cả các quy tắc và các điều kiện nếu-thì do các chuyên gia đưa ra để kiểm soát hệ thống ra quyết định. Cập nhật gần đây về lý thuyết mờ cung cấp các phương pháp khác nhau để thiết kế và điều chỉnh bộ điều khiển mờ. Bản cập nhật này làm giảm đáng kể số lượng bộ quy tắc mờ.
Làm mờ:
Bước Fuzzification giúp chuyển đổi các yếu tố đầu vào. Nó cho phép bạn chuyển đổi các số rõ nét thành các tập mờ. Các đầu vào quan trọng được đo bằng cảm biến và được chuyển vào hệ thống điều khiển để xử lý thêm. Như nhiệt độ phòng, áp suất, v.v.
Động cơ suy diễn:
Nó giúp bạn xác định mức độ phù hợp giữa đầu vào mờ và các quy tắc. Dựa trên so khớp%, nó xác định quy tắc nào cần cấy ghép theo trường đầu vào đã cho. Sau đó, các quy tắc áp dụng được kết hợp để phát triển các hành động kiểm soát.
Khử mờ:
Cuối cùng, quá trình Defuzzification được thực hiện để chuyển các tập mờ thành một giá trị rõ nét. Có nhiều loại kỹ thuật có sẵn, vì vậy bạn cần chọn nó phù hợp nhất khi nó được sử dụng với hệ thống chuyên gia.
Logic mờ so với xác suất
| Lập luận mờ | Xác suất |
|---|---|
| Mờ: Mức độ thành viên của Tom trong nhóm những người già là 0,90. | Xác suất: Có 90% khả năng là Tom đã già. |
| Logic mờ lấy độ chân lý làm cơ sở toán học trên mô hình của hiện tượng mơ hồ. | Xác suất là một mô hình toán học của sự thiếu hiểu biết. |
Crisp so với Fuzzy
| Sắc nét | Mờ |
|---|---|
| Nó có ranh giới nghiêm ngặt T hoặc F | Ranh giới mờ với mức độ thành viên |
| Một số bộ thời gian rõ nét có thể bị mờ | Nó không thể được sắc nét |
| Đúng / Sai {0,1} | Giá trị thành viên trên [0,1] |
| Trong logic nghiêm ngặt, luật loại trừ giữa và không mâu thuẫn có thể có hoặc có thể không | Trong luật logic mờ về giữ nguyên vùng giữa và không mâu thuẫn bị loại trừ |
Tập cổ điển so với Lý thuyết tập mờ
| Bộ cổ điển | Lý thuyết tập hợp mờ |
|---|---|
| Các lớp đối tượng có ranh giới rõ nét. | Các lớp đối tượng không có ranh giới rõ ràng. |
| Một tập hợp cổ điển được xác định bởi các ranh giới rõ ràng, tức là, có sự rõ ràng về vị trí của các ranh giới được thiết lập. | Một tập mờ luôn có các ranh giới không rõ ràng, tức là, có thể có sự không chắc chắn về vị trí của các ranh giới của tập hợp. |
| Được sử dụng rộng rãi trong thiết kế hệ thống kỹ thuật số | Chỉ được sử dụng trong bộ điều khiển mờ. |
Ví dụ về lôgic mờ
Xem sơ đồ dưới đây. Nó cho thấy rằng trong một hệ thống Mờ, các giá trị được biểu thị bằng một số từ 0 đến 1. Trong ví dụ này, 1,0 có nghĩa là chân lý tuyệt đối và 0,0 có nghĩa là sai tuyệt đối.
Logic mờ với ví dụ
Các lĩnh vực ứng dụng của Logic mờ
Bảng Blow cho thấy ứng dụng của lôgic mờ của các công ty nổi tiếng trong các sản phẩm của họ.
| Sản phẩm | Công ty | Lập luận mờ |
|---|---|---|
| Phanh chống bó cứng | Nissan | Sử dụng logic mờ để điều khiển phanh trong các trường hợp nguy hiểm phụ thuộc vào tốc độ ô tô, gia tốc, tốc độ bánh xe và gia tốc |
| Hộp số tự động | NOK / Nissan | Logic mờ được sử dụng để điều khiển phun nhiên liệu và đánh lửa dựa trên cài đặt bướm ga, nhiệt độ nước làm mát, RPM, v.v. |
| Động cơ ô tô | Honda, Nissan | Sử dụng để chọn địa chỉ dựa trên tải động cơ, cách lái xe và điều kiện đường xá. |
| Máy sao chép | Canon | Sử dụng để điều chỉnh điện áp trống dựa trên mật độ hình ảnh, độ ẩm và nhiệt độ. |
| Kiểm soát hành trình | Nissan, Isuzu, Mitsubishi | Sử dụng nó để điều chỉnh cài đặt bướm ga để đặt tốc độ và gia tốc của ô tô |
| Máy rửa chén | Matsushita | Sử dụng để điều chỉnh chu trình làm sạch, các chiến lược rửa và rửa tùy thuộc vào số lượng bát đĩa và lượng thức ăn được phục vụ trên bát đĩa. |
| Kiểm soát thang máy | Fujitec, Mitsubishi Electric, Toshiba | Sử dụng nó để giảm thời gian chờ đợi dựa trên lưu lượng hành khách |
| Hệ thống chẩn đoán golf | Sân gôn Maruman | Chọn gậy đánh gôn dựa trên cú đánh và vóc dáng của người chơi gôn. |
| Quản lý thể dục | Omron | Các quy tắc mờ được họ ngụ ý để kiểm tra tình trạng sức khỏe của nhân viên. |
| Kiểm soát lò nung | Thép Nippon | Trộn xi măng |
| Lò vi sóng | Mitsubishi Chemical | Đặt công suất lunes và chiến lược nấu ăn |
| Máy tính Palmtop | Hitachi, Sharp, Sanyo, Toshiba | Nhận dạng các ký tự Kanji viết tay |
| Khắc Plasma | Mitsubishi Electric | Đặt thời gian và chiến lược khắc |
Ưu điểm của hệ thống lôgic mờ
- Cấu trúc của Hệ thống lôgic mờ rất dễ hiểu và dễ hiểu
- Logic mờ được sử dụng rộng rãi cho các mục đích thương mại và thực tế
- Logic mờ trong AI giúp bạn kiểm soát máy móc và sản phẩm tiêu dùng
- Nó có thể không đưa ra lý do chính xác, nhưng là lý do duy nhất được chấp nhận
- Logic mờ trong Khai thác dữ liệu giúp bạn đối phó với sự không chắc chắn trong kỹ thuật
- Chủ yếu là mạnh mẽ vì không cần đầu vào chính xác
- Nó có thể được lập trình trong tình huống khi cảm biến phản hồi ngừng hoạt động
- Nó có thể dễ dàng được sửa đổi để cải thiện hoặc thay đổi hiệu suất hệ thống
- Các cảm biến rẻ tiền có thể được sử dụng để giúp bạn giữ cho chi phí và độ phức tạp của hệ thống tổng thể ở mức thấp
- Nó cung cấp giải pháp hiệu quả nhất cho các vấn đề phức tạp
Nhược điểm của hệ thống logic mờ
- Logic mờ không phải lúc nào cũng chính xác, vì vậy kết quả được nhận thức dựa trên giả định, vì vậy nó có thể không được chấp nhận rộng rãi.
- Hệ thống mờ không có khả năng học máy cũng như nhận dạng kiểu mạng nơ-ron
- Xác thực và xác minh một hệ thống dựa trên tri thức mờ cần thử nghiệm rộng rãi với phần cứng
- Việc thiết lập các quy tắc chính xác, mờ và chức năng thành viên là một nhiệm vụ khó khăn
- Một số logic thời gian mờ bị nhầm lẫn với lý thuyết xác suất và các thuật ngữ
Tóm lược
- Thuật ngữ mờ có nghĩa là những thứ không rõ ràng hoặc mơ hồ
- Thuật ngữ logic mờ được sử dụng lần đầu tiên vào năm 1965 bởi Lotfi Zadeh, giáo sư của UC Berkeley ở California
- Logic mờ là một kỹ thuật học máy linh hoạt và dễ thực hiện
- Logic mờ không nên được sử dụng khi bạn có thể sử dụng thông thường
- Kiến trúc Logic mờ có bốn phần chính 1) Cơ sở quy tắc 2) Fuzzification 3) Công cụ suy luận 4) Defuzzification
- Logic mờ lấy độ chân lý làm cơ sở toán học dựa trên mô hình mơ hồ trong khi xác suất là mô hình toán học của sự thiếu hiểu biết
- Tập hợp sắc nét có ranh giới T hoặc F nghiêm ngặt trong khi giới hạn mờ có mức độ thành viên
- Tập hợp cổ điển được sử dụng rộng rãi trong thiết kế hệ thống kỹ thuật số trong khi tập hợp mờ Chỉ được sử dụng trong bộ điều khiển mờ
- Truyền tự động, Quản lý tập thể dục, Hệ thống chẩn đoán chơi gôn, Máy rửa chén, Máy sao chép là một số lĩnh vực ứng dụng Fuzzy Logic
- Logic mờ trong Máy tính mềm giúp bạn điều khiển máy móc và sản phẩm tiêu dùng