人工智能模糊邏輯

1、人工智能導(dǎo)論（1）：模糊邏輯的概念：模糊邏輯的概念（2）模糊邏輯在數(shù)學(xué)方模糊邏輯在數(shù)學(xué)方面的應(yīng)用面的應(yīng)用（3）模糊邏輯在人工智模糊邏輯在人工智能方面的應(yīng)用能方面的應(yīng)用模糊控制模糊控制在我們?nèi)粘Ｉ钪?，你有沒在我們?nèi)粘Ｉ钪?，你有沒有過這樣思考的瞬間？有過這樣思考的瞬間？如果我們說：30是熱那么，17是應(yīng)該是怎么描述呢？或者，在我們吃飯的時候午飯的價錢：20是貴那么：7元呢？是比較便宜？17元呢，是比較貴？13元呢？相對而言比較便宜？或者是貴呢？模糊邏輯性模糊邏輯性：就是為了解決這種問題而產(chǎn)生的學(xué)科。什么是模糊邏輯？什么是模糊邏輯？ 模糊邏輯也稱弗晰邏輯。建立在多值邏輯基礎(chǔ)上，運用弗晰（模糊）集

2、合的方法來研究模糊性思維、語言形式及其規(guī)律的科學(xué)?；靖拍睿?模糊邏輯指模仿人腦的不確定性不確定性概念判斷、推理思維方式，對于模型未知或不能確定的描述系統(tǒng)，以及強非線性、大滯后的控制對象，應(yīng)用模糊集合和模糊規(guī)則進(jìn)行推理，表達(dá)過渡性界限或定性知識經(jīng)驗，模擬人腦方式，實行模糊綜合判斷，推理解決常規(guī)方法難于對付的規(guī)則型模糊信息問題。模糊邏輯善于表達(dá)界限不清晰的定性知識與經(jīng)驗，它借助于隸屬度函數(shù)概念，區(qū)分模糊集合，處理模糊關(guān)系，模擬人腦實施規(guī)則型推理，解決因“排中律”的邏輯破缺產(chǎn)生的種種不確定問題 。 1965年美國數(shù)學(xué)家L. Zadeh（扎德）首先提出了模糊集合的概念，標(biāo)志著模糊數(shù)學(xué)的誕生，也標(biāo)志著

3、模糊邏輯的誕生。 模糊數(shù)學(xué)與模糊邏輯實質(zhì)上是要對模糊性對象進(jìn)行精確的描述和處理。 L. Zadeh為了建立模糊性對象的數(shù)學(xué)模型，把只取0和1二值的普通集合概念推廣為在0，1區(qū)間上取無窮多值的模糊集合概念，并用“隸屬度”這一概念來精確地刻畫元素與模糊集合之間的關(guān)系。 正因為模糊集合是以連續(xù)的無窮多值為依據(jù)的，所以，模糊邏輯模糊邏輯可看做是運用無窮連續(xù)值的模糊集合去研究模糊性對象的科學(xué)。把模糊數(shù)學(xué)的一些基本概念和方法運用到邏輯領(lǐng)域中，產(chǎn)生了模糊邏輯變量、模糊邏輯函數(shù)等基本概念。對于模糊聯(lián)結(jié)詞與模糊真值表也作了相應(yīng)的對比研究。查德還開展了模糊假言推理等似然推理的研究，有些成果已直接應(yīng)用于模糊控制器的

4、研制。創(chuàng)立和研究模糊邏輯的主要意義： 一：運用模糊邏輯變量、模糊邏輯函數(shù)和似然推理等新思想、新理論，為尋找解決模糊性問題的突破口奠定了理論基礎(chǔ)，從邏輯思想上為研究模糊性對象指明了方向 二：模糊邏輯在原有的布爾代數(shù)、二值邏輯等數(shù)學(xué)和邏輯工具難以描述和處理的自動控制過程、疑難病癥的診斷、大系統(tǒng)的研究等方面，都具有獨到之處 三：在方法論上，為人類從精確性到模糊性、從確定性到不確定性的研究提供了正確的研究方法。 此外，在數(shù)學(xué)基礎(chǔ)研究方面，模糊邏輯有助于解決某些悖論。對辯證邏輯的研究也會產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。當(dāng)然，模糊邏輯理論本身還有待進(jìn)一步系統(tǒng)化、完整化、規(guī)范化。一：模糊相似選擇一：模糊相似選擇由10名專家

5、組成評比小組對某一行業(yè)中的三家企業(yè)甲、乙、丙的綜合效益進(jìn)行評比，企業(yè)的綜合效益是一個復(fù)雜系統(tǒng)，包括經(jīng)濟效益，社會效益，環(huán)境效益等，而每個專家考慮問題的角度不同，觀點不同，使得難以排出一個整體的優(yōu)劣次序。如發(fā)生以下情況： 7人認(rèn)為甲比乙好，3人認(rèn)為乙比甲好； 6人認(rèn)為乙比丙好，4人認(rèn)為丙比乙好； 8人認(rèn)為丙比甲好，2人認(rèn)為甲比丙好；則如何確定一個整體上的優(yōu)劣呢？二：二：模糊聚類模糊聚類 例：例：用生產(chǎn)工人的勞動生產(chǎn)率，每萬元固定資產(chǎn)容納職工人數(shù)和技術(shù)管理人員在職工中的比重三項指標(biāo)作為衡量一個企業(yè)技術(shù)密集程度的指標(biāo)體系?，F(xiàn)有6家企業(yè)構(gòu)成論域：Ux1,x2,x3,x4,x5，x 6評價這6個企業(yè)的技

6、術(shù)密集程度。三：三：模糊綜合評價模糊綜合評價 模糊綜合評價的一般步驟如下：（1） 確定評價對象的因素集；（2） 確定評語集；（3） 作出單因素評價；（4） 綜合評價。例：評價某種牌號的手表Ux1,x2,x3,x4，其中x1表示外觀式樣，x2表示走時準(zhǔn)確，x3表示價格，x4表示質(zhì)量。評語集為Vy1,y2,y3，其中y1表示很滿意，y2表示滿意，y3表示不滿意四： 模糊數(shù)學(xué)模型舉例模糊數(shù)學(xué)模型舉例 為評價計算機輔助英語教學(xué)的效果，我們采用了模糊綜合評判法。模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型可以分為以下幾個步驟： 1建立評判對象的因素集Uu1，u2，un。因素就是對象的各種屬性或性能，在不同場合，也稱為參數(shù)指標(biāo)

7、或質(zhì)量指標(biāo)，它們綜合地反映出對象的質(zhì)量，人們就是根據(jù)這些因素給對象評價。 2建立評判集Vv1，v2，vm。 3建立單因素評判 4綜合評判模糊綜合評判決策的數(shù)學(xué)模型設(shè)X =x1, x2, , xn為n種因素(或指標(biāo)), V=v1, v2, , vm為m種評判(或等級). 由于各種因素所處地位不同, 作用也不一樣, 可用權(quán)重A = (a1, a2, , an )來描述, 它是論域X的一個模糊子集. 對于每一個因素xi , 單獨作出的一個評判 f (xi), 可看作是X到V 的一個模糊映射 f , 由 f 可誘導(dǎo)出X到V 的一個模糊關(guān)系 Rf , 由Rf 可誘導(dǎo)出X到V 的一個模糊線性變換TR(A)

8、= AR = B, 它是評判集V 的一個模糊子集, 即為綜合評判. (X, V, R )構(gòu)成模糊綜合評判決策模型, X, V, R是此模型的三個要素.模糊綜合評判決策的方法與步驟模糊綜合評判決策的方法與步驟 建立因素集X =x1, x2, , xn與評判集V =v1, v2, , vm. 建立模糊綜合評判矩陣.對于每一個因素xi ,先建立單因素評判： (ri1, ri2, , rim)即rij(0rij1)表示vj對因素xi所作的評判,這樣就得到單因素評判矩陣 R =(rij)nm. 綜合評判. 根據(jù)各因素權(quán)重A =(a1, a2, , an)綜合評判: B = A R = (b1, b2,

9、, bm)是V上的一個模糊子集, 根據(jù)運算 的不同定義,可得到不同的模型. 模糊數(shù)學(xué)評判對應(yīng)的模型模型：M(,)-主因素決定型主因素決定型 bj = (airij), 1in ( j = 1, 2, , m ) 由于綜合評判的結(jié)果bj的值僅由ai與rij (i = 1, 2, , n )中的某一個確定(先取小, 后取大運算), 著眼點是考慮主要因素, 其他因素對結(jié)果影響不大, 這種運算有時出現(xiàn)決策結(jié)果不易分辨的情況.模型：M( , )-主因素突出型主因素突出型 bj = (ai rij), 1in ( j = 1, 2, , m ) M( , )與模型M(,) 較接近, 區(qū)別在于用ai rij

10、代替了M (,) 中的airij . 在模型M( , )中, 對rij乘以小于1的權(quán)重ai表明ai是在考慮多因素時rij的修正值, 與主要因素有關(guān), 忽略了次要因素.模型： M(, )-主因素突出型主因素突出型bj = (ai rij) ( j = 1, 2, , m ) 模型也突出了主要因素. 在實際應(yīng)用中,如果主因素在綜合評判中起主導(dǎo)作用,建議采納, 當(dāng)模型失效時可采用,. 模型：M( , )-加權(quán)平均模型加權(quán)平均模型bj = (ai rij) ( j = 1, 2, , m ) 模型M( , )對所有因素依權(quán)重大小均衡兼顧,適用于考慮各因素起作用的情況.模糊綜合評價模糊綜合評價nmnmm

11、nnmsssrrrrrrrrrRWS,2121222211121121其中“ ”為模糊合成算子 (1) 算子nkrrsjkjmjjkjmjk,2,1,minmax)(112 . 03 . 03 . 03 . 0)4 . 03 . 03 . 0(2 . 03 . 02 . 02 . 01 . 02 . 04 . 03 . 002 . 03 . 05 . 0),(M各模型對應(yīng)的算子各模型對應(yīng)的算子算子),( M)4 . 03 . 03 . 0(2 . 03 . 02 . 02 . 01 . 02 . 04 . 03 . 002 . 03 . 05 . 0nkrrsjkjmjjkjmjk,2,1,m

12、ax)(1108. 012. 012. 015. 0（2）（3）)4 . 03 . 03 . 0(2 . 03 . 02 . 02 . 01 . 02 . 04 . 03 . 002 . 03 . 05 . 03 . 07 . 08 . 08 . 0),(Mnkrsmjjkjk,2,1,min,1min1（4）)4 . 03 . 03 . 0(2 . 03 . 02 . 02 . 01 . 02 . 04 . 03 . 002 . 03 . 05 . 00.320.290.240.11),(Mnkrsmjjkjk,2,1,1min1以上四個算子在綜合評價中的特點是 例 服裝評判. 因素集X =

13、x1(花色),x2(式樣),x3(耐穿程度),x4(價格),評判集V =v1(很歡迎),v2 (較歡迎),v3(不太歡迎),v4(不歡迎). 對各因素所作的評判如下： x1: (0.2, 0.5, 0.2, 0.1) - 花色 x2: (0.7, 0.2, 0.1, 0) - 式樣 x3: (0, 0.4, 0.5, 0.1) - 耐穿 x4: (0.2, 0.3, 0.5, 0) - 價格0.20.50.20.10.70.20.1000.40.50.10.20.30.50R 各因素構(gòu)成的模糊綜合評判矩陣對于給定各因素權(quán)重A= (0.1, 0.2, 0.3, 0.4), 分別用各種模型所作的評

14、判如下：M(,)： B = (0.2, 0.3, 0.4, 0.1)M( ,)： B = (0.14, 0.12, 0.2, 0.03)M(, )：B = (0.5, 0.9, 0.9, 0.2)M( , )： B = (0.24, 0.33, 0.39, 0.04)例：例：對某品牌電視機進(jìn)行綜合模糊評價對某品牌電視機進(jìn)行綜合模糊評價 設(shè)評價指標(biāo)集合：U圖像，聲音，價格； 評語集合：V很好，較好，一般，不好；首先對圖像進(jìn)行評價首先對圖像進(jìn)行評價：假設(shè)有30%的人認(rèn)為很好，50%的人認(rèn)為較好，20%的人認(rèn)為一般，沒有人認(rèn)為不好，這樣得到圖像的評價結(jié)果為：（0.3, 0.5, 0.2 , 0)同樣

15、對聲音有：0.4, 0.3, 0.2 , 0.1)對價格為：（0.1, 0.1, 0.3 , 0.5)所以有模糊評價矩陣：5 . 01 . 003 . 02 . 02 . 01 . 03 . 05 . 01 . 04 . 03 . 0P設(shè)三個指標(biāo)的權(quán)系數(shù)向量：A 圖像評價，聲音評價，價格評價（0.5, 0.3, 0.2)應(yīng)用模型1，bj=max(airij)有綜合評價結(jié)果為：BA P（0.3, 0.5, 0.2, 0.2)歸一化處理：B（0.25, 0.42, 0.17, 0.17)所以綜合而言，電視機還是比較好的比重大。模糊控制 隨著人工智能的發(fā)展，模糊邏輯技術(shù)也慢慢的融合了進(jìn)來，并且運用到

16、了各個方面。 自從Zadeh（扎德）發(fā)展出模糊數(shù)學(xué)之后，對于不明確系統(tǒng)的控制有極大的貢獻(xiàn)，自七十年代以后，便有一些實用的模糊控制器相繼的完成，使得我們在控制領(lǐng)域中又向前邁進(jìn)了一大步，在此將對模糊控制理論做一番淺介。什么是模糊控制？ 模糊控制是利用模糊數(shù)學(xué)的基本思想和理論的控制方法。 在傳統(tǒng)的控制領(lǐng)域里，控制系統(tǒng)動態(tài)模式的精確與否是影響控制優(yōu)劣的最主要關(guān)鍵，系統(tǒng)動態(tài)的信息越詳細(xì)，則越能達(dá)到精確控制的目的。傳統(tǒng)的控制理論對于明確系統(tǒng)有強而有力的控制能力，但對于過于復(fù)雜或難以精確描述的系統(tǒng)，則顯得無能為力了。因此便嘗試著以模糊數(shù)學(xué)來處理這些控制問題。模糊控制，就是給控制系統(tǒng)，人模糊控制，就是給控制系

17、統(tǒng)，人的思維。的思維。一：洗衣機的水量模糊控制： 傳統(tǒng)全自動洗衣機實際上是一臺按事先設(shè)定好的參數(shù)進(jìn)行順序控制的機器。從這個意義上說，其“全自動”并不具有任何功能，它不能根據(jù)情況和條件的變化來改變參數(shù)。 而模糊邏輯控制的全自動洗衣機向真正的智能化的全自動邁進(jìn)了一大步，它的目標(biāo)則是要求根據(jù)所洗衣服的數(shù)量、種類和臟的程度來決定水的多少、水流的強度和洗衣的時間，并可以動態(tài)的改變參數(shù)，以達(dá)到在洗干凈衣服的情況下還要盡量不傷衣服、省電、省水、省時的目的；另外，要求操作簡單，任何人都可以輕松地使用，且能夠把工作情況和過程顯示出來。 對于模糊洗衣機，要求水位的檢測必須是連續(xù)的，故采用諧振式水位傳感器。水位傳感測量電路 在注水的時候，要通過傳感器和微電腦完成對洗滌物的數(shù)量和面料的識別，并根據(jù)這些信息推理算法得出洗滌水流強弱、漂流水洗方式和脫水時間長度與強度二、在汽車空調(diào)上的應(yīng)用圖：汽車空調(diào)模糊控制圖 和普通空調(diào)系統(tǒng)相比，汽車空調(diào)具有乘客多、車門啟閉次數(shù)多、室外氣溫和太陽輻射變化大等特點，因此，其控制過程必須考慮這些因素。其控制過程如下： 根據(jù)車室內(nèi)考慮