Astaraki

مقدمه اي بر سيستم هاي فازي


دستيابي به دانش بدون ابهام، سالهاي متمادي انسان را دچار چالش ساخته است. از هنگامي که ارسطو منطق دو ارزشي را معرفي کرده، تاکنون بشر توانسته است با کمک و استفاده از آن به موفقيتهاي چشمگيري دست يابد. فناوري رشد كرده و روز به روز کارآمد تر شده است.
در اوايل قرن بيستم، دانشمندان به اين نتيجه رسيدند که ساختارهاي سنتي علوم، پاسخگوي پديده هاي کشف شده نيست. مشکلاتي که براي قوانين نيوتن در اندازه هاي مولکولي به‌وجود آمده بود، باعث شد نظر تمام دانشمندان و پژوهشگران به سمت پديده هاي تصادفي جلب شود و همين امر منجر به رشد علم آمار و احتمالات شد. پديده هاي احتمالات عباراتي بودند که به‌شدت در تمام شاخه هاي علوم به‌خصوص آنجا که سيستم ها پيچيده مي شدند و يا تعداد مشاهدات افزايش مي يافت، ديده مي شد. اما آنچه احتمالات به‌دنبال آن بود، با ماهيت ابهامي که در سيستم ها وجود داشت، تفاوتهاي زيادي مي کرد. با آنکه پديده هاي تصادفي نمود يافته بودند، هنوز هم دانشمندان معتقد بودند که تنها راه افزايش کارآيي سيستم ها، افزايش دقت است.
منطق فازي (fuzzy) گونه اي بسيار مهم از منطق است که توسط استاد ايراني پروفسور دکتر لطفي زاده در سال 1965 مطرح شد و به‌طور جدي در مقابل منطق دودويي ارسطويي قرار گرفت و اين منطق نه تنها در حوزه تئوري بلکه در صنعت نيز به‌کار رفته است و پژوهشگران زيادي را مشغول به تحقيق در اين زمينه کرده است.
منطق فازي در ابتدا به‌عنوان روشي براي پردازش اطلاعات معرفي شد که عضوهاي يک مجموعه علاوه بر دو حالت قطعي عضو بودن و نبودن حالت بين اين دو را نيز تعريف مي کردند. فازي به جاي پرداختن به صفر و يک، از صفر تا يک را مورد بررسي و تحليل قرار مي دهد. به بيان ديگر مجموعه اي که در منطق ارسطويي داراي دو عضو صفر ويک است در منطق فازي به مجموعه اي با بي نهايت عضو که داراي مقاديري از صفر تا يک هستند تبديل مي‌شود و بدين صورت منطق فازي به اعمال و طرز فکر آدميان بيشتر نزديک مي شود.
منطق فازي، حلال مسائل است و قابليت اين را دارد که هم در سيستم هاي ميکروکنترلرهاي کوچک و ساده و هم در کامپيوترهاي چند کاناله، شبکه عظيم و يا در سيستم هاي کنترلي پياده شود. منطق فازي نيز در نرم افزار، سخت افزار و يا ترکيبي از آن دو مي تواند کاربرد داشته باشد. منطق فازي روشي آسان براي رسيدن به نتايج معين بر پايه اطلاعات ورودي مبهم و غير دقيق است. روش اين منطق براي کنترل سيستم ها چگونگي تصميم گيري يک انسان را تقليد مي کند اما بسيار سريعتر و دقيق تر. مدل منطق فازي بر پايه و اساس تجربه بوده و بر تجربه کاربر تا فهميدن تکنيکي سيستم تکيه دارد. به‌عنوان مثال فرض مي شود فردي در اتاق خود مشغول مطالعه است و از آنجا که هوا گرم بوده، پنجره را کاملاً گشوده است. اگر بعد از نيم ساعت آن شخص اندکي احساس سرما نمايد، چه خواهد کرد؟ در حالت طبيعي، «بلافاصله پنجره را کاملاً» خواهد بست يا «اندک اندک و به مرور زمان» آن‌را خواهد بست و بعد از رسيدن به دماي مطلوب آن‌را (درحالت نيمه باز و يا کاملاً بسته) رها خواهد کرد. فرض دوم محتمل تر است اما منطق دو ارزشي فقط يک پنجره را کاملاً باز مي بيند يا کاملاً بسته.

استفاده از متغيرهاي زبان شناختي به جاي اعداد
پروفسور لطفي زاده در سال 1973 مفهوم متغيرهاي فازي يا زبان شناختي را پيشنهاد کرد. تصور کردن آنها به‌عنوان لغات يا موضوعات زبان شناختي بهتر از تصور کردن آنها به‌صورت اعداد است. ورودي هاي سنسور همچون : دما، جريان، فشار، سرعت و غيره هستند. در عين حال متغيرهاي فازي خودشان صفاتي مي باشند که متغير را توصيف ميکنند. بعنوان مثال: خطاي (مثبت بزرگ)، خطاي (مثبت کوچک)، خطاي (صفر)، خطاي (منفي کوچک)، خطاي (منفي بزرگ). براي مينيمم کردن مي توان متغير هاي مثبت، صفر و منفي را براي هر يک از پارامترها در نظر گرفت. دامنه تغييرات اضافي از قبيل (خيلي بزرگ) و (خيلي کوچک) هم مي توانند به محدوده پاسخگويي در شرايط استثنايي و يا بسيار غير خطي اضافه شوند اما در سيستم اصلي نيازي به آن نيست.

کاربرد
منطق فازي تاکنون در شاخه هاي مختلف علوم به‌کار رفته است، اما شايد مهم ترين کاربردهاي آن‌را در سيستم هاي کنترلي بيابيم. از آنجايي که کنترل منطق فازي در ژاپن رشد فراواني داشته است، شايد بتوان ژاپن را منشا کاربرد فازي در صنعت دانست. دکتر ميشيوسوگنو تحقيقات فراواني براي کنترل کننده هاي فازي انجام داده است. او براي اولين بار کنترل کننده ي فازي را با حدود 100قانون براي کنترل يک بالگرد درشرايط خطر ارائه داد. اين مسئله قابل حل با روشهاي کنترلي سابق نبوده و انسان هم براي کنترل بالگردها در اين شرايط با مشکل مواجه بوده است. بنابراين، اين مسئله يکي از مهم ترين دستاوردهاي منطق فازي است.
منطق فازي به عنوان روشي سودمند براي گروه بندي و کاربرد اطلاعات شناخته شده است و همين گونه ثابت شده است که اين منطق تا زماني که از منطق کنترلي موجود بشري تقليد کند، گزينه اي عالي براي کاربرد در بسياري از سيستم هاي کنترلي خواهد بود. منطق فازي مي تواند در کامپيوترهاي دستي کوچک تا سيستم هاي عظيم به‌کار رود. منطق فازي از يک برنامه غير دقيق بسيار توصيفي استفاده مي کند تا با اطلاعات ورودي بيشتر، شبيه يک کاربر انسان رفتار کند و و همچنان پس از خطاي کاربرد به کار خود در پردازش اطلاعات ورودي و خروجي بپردازد و معمولاً در آغاز با اندک تنظيمي و يا حتي بدون نياز به اين امر شروع به کار مي کند. منطق فازي نيازي به وروديهاي دقيق ندارد و به‌طور ماندگار به کارش ادامه مي دهد و مي تواند هر تعداد معقولي از وروديها را پردازش کند. اما پيچيدگي سيستم با وروديها و خروجيهاي بيشتر به‌سرعت افزايش مي}يابد و پردازشگرهاي توزيع شده باعث آسان شدن عمليات مي شوند.
امروزه در هر کجا نمي توان اثر منطق فازي را ناديده گرفت، از کنترل موشک و فضا پيماها گرفته تا کنترل ترافيک يک شهر بزرگ، حتي اثاثيه هم فازي شده اند؛ جارو برقي، اجاق، ماشين لباس شويي و ... .
در آخر بيشترين مزيت منطق فازي که باعث به‌کار رفتن آن در رشد صنعت شده انعطاف آن در تحليل داده ها و تصميم گيريها است. در واقع منطق فازي روش دقيق فکر کردن در امور مبهم، غير دقيق، تيره و تار و خاکستري است.
شايان ذکـر است که در ايــران نيز محققان زيادي به پژوهش در اين زمينه پرداخته اند که مجال بيشتري براي ارائه يافته هاي جديد نياز است.
نويسندگان:دکتـر سيد حسام الدين مهديان- ليلي نـداف

__________________

تعرفه ارزان تبلیغات در اولین و بزرگترین سایت هوش مصنوعی ایران !
با بیش از صد و چهل هزار کاربر!