ΧΡΗΣΗ ΓΛΩΣΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΣΕ ΣΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ. Μάθημα: ιαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική

Transcript

1 Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Και Μηχανικών Υπολογιστών ΤΟΜΕΑΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΒΙΟΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΙΑΤΑΞΕΩΝ ΚΑΙ ΣΥΣΤΗΜΑΤΩΝ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ Εργαστήριο Συστημάτων Αποφάσεων και ιοίκησης ΧΡΗΣΗ ΓΛΩΣΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ ΣΕ ΣΕ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΗΣ ΚΑΙ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΗΣ ΠΟΛΙΤΙΚΗΣ Μάθημα: ιαχείριση Ενέργειας και Περιβαλλοντική Πολιτική Ι. Ψαρράς, Χ. ούκας Αθήνα, Φεβρουάριος Μάρτιος 2014

2 Εισερχόμενες Αβεβαιότητες Εισαγωγή [1/2] Ποιοτική πληροφορία Ελλιπής γνώση σχετικά με τις παραμέτρους του προβλήματος Αδυναμία απόκτησης ακριβούς τιμής για κάποιες παραμέτρους

3 Εισαγωγή [2/2] Αβεβαιότητα Παραμέτρων Ενεργειακής Πολιτικής Προτιμήσεις Εμπειρογνωμόνων Φύση Κριτηρίων Ποσοτική» Ποιο είναι το κόστος της Εναλλακτικής Α; Ποιοτική» Κριτήρια Οπτικής όχλησης» Ποια είναι η συνεισφορά της στην τοπική ανάπτυξη;» Συνεισφορά στην Ανταγωνιστικότητα της οικονομίας

4 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [1/7] κλασσική θεωρία της λογικής δύο τιμών Η χαρακτηριστική συνάρτηση συσχέτισης μ Α ορίζει μια ξεκάθαρη διάκριση μεταξύ των μελών και των μη-μελών του Α. Έτσι η μ Α δίνει σε κάθε x μια από δυο τιμές: μ Α(x) =1 εάν και μόνο εάν x<x τ, μ Α(x) =0 εάν και μόνο εάν x>x τ. Άρα, απαιτείται ένα αυστηρό όριο x T για τον προσδιορισμό μιας ξεκάθαρης διάκρισης μεταξύ των αποδεκτών τιμών (x< x T ) και των μηαποδεκτών τιμών (x> x T ). Συχνά, ένα αυστηρό όριο είναι πρακτικά μηρεαλιστικό.

5 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [2/7] μ Α (χ) = μ Α Λογική Πολλαπλών Τιμών 0 χ τ Μια συνάρτηση συσχέτισης ορίζει τη μερική συμμετοχή σε ένα σύνολο. Άρα η μετάβαση από τη μια κατάσταση στην άλλη είναι βαθμιαία και όχι απότομη. Η συνάρτηση συσχέτισης δίνει σε κάθε x μια τιμή από 0 έως 1, υποδηλώνοντας τον βαθμό συσχέτισης. χ Άρα, σε αυτή την περίπτωση απαιτείται ένα εύκαμπτο όριο για τον προσδιορισμό μιας ενδιάμεσης αποτίμησης μεταξύ των αποδεκτών και των μη-αποδεκτών τιμών

6 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [3/7] Παράδειγμα Λογικής Πολλαπλών Τιμών Τρεις γλωσσικές τιμές γλωσσικούς όρους: ~ A 1= «Αποδεκτό», A ~ ~ i ( 1 ~ A 2= «Αποδεκτό υπό όρους», ~ A 3 = «Μη-αποδεκτό». ~ ~ A, A 2 και A 3 ) ορίζουν την συνεισφορά του x στην ΑΑ σε

7 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [4/7] Οι Γλωσσικές Μεταβλητές διαφέρουν από τις Αριθμητικές διότι οι τιμές τους δεν είναι αριθμοί αλλά λέξεις ή φράσεις (Zadeh 1975) Ορίζονται ως ένα σύνολο γλωσσικών όρων S { s 0, s 1,..., s k} Συνάρτηση Συσχέτισης

8 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [5/7] Σύνολο Γλωσσικών Όρων Μορφή: S = {s 0, s 1, s 2,,s n+1 }, n+1 1 Παράδειγμα: S = {s 0 = Καθόλου, s 1 = Πολύ Χαμηλό, s 2 = Χαμηλό, s 3 = Ενδιάμεσο, s 4 = Υψηλό, s 5 = Πολύ Υψηλό, s 6 = Τέλειο} x Ιδιότητα: a b x αν και μόνον αν a b Delgado M et al. (1998)

9 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [6/7] Σύνολο Γλωσσικών Όρων Πρόσθετα Χαρακτηριστικά: Να υπάρχει ένας αρνητικός τελεστής π.χ. neg(s i ) = s j. j = T i (T + 1 είναι ο αριθμός των στοιχείων). Τελεστής μεγιστοποίησης: max(s i, s j ) = s i αν s i s j. Τελεστής ελαχιστοποίησης: min(s i, s j ) = s i αν s i s j. εν ορίζονται οι συνηθισμένες αλγεβρικές πράξεις της πρόσθεσης, αφαίρεσης, πολλαπλασιασμού και διαίρεσης μεταξύ των όρων της. Ορίζονται μόνο πράξεις που αφορούν τη διάταξη όπως π.χ. η max και η min.

10 Μοντέλα Αναπαράστασης και Επεξεργασίας [7/7] Σχετιζόμενες Γλωσσικές Προσεγγίσεις Προσέγγιση Προέκτασης: Σχετικές συναρτήσεις συσχέτισης των γλωσσικών όρων. Πολύπλοκες Πράξεις. Χαμηλή «διακριτότητα» εναλλακτικών S n F app1(.) F( R) S Συμβολική Προσέγγιση: Άμεσος υπολογισμός στις ετικέτες των γλωσσικών όρων, χωρίς να είναι απαραίτητη η χρήση των συναρτήσεων συσχέτισης. Χαμηλή «διακριτότητα» στα αποτελέσματα. S n C app2 [0, g] (.) {0,..., g} S Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης: Ικανή προσέγγιση αναπαράστασης και επεξεργασίας της ασαφούς πληροφορίας (, ) s i Herrera F, Martinez L. (1999)

11 Φιλοσοφία Προσέγγιση Προέκτασης [1/4] Μετατροπή αριθμητικών τιμών σε ασαφή σύνολα Αλγεβρικές πράξεις Απώλεια πληροφορίας Herrera F et al (2009)

12 Προσέγγιση Προέκτασης [2/4] Παράδειγμα (1/3) S= {N, VL, L, M, H, VH, P}, όπου: P = Perfect = (.83, 1, 1) VH = Very_High = (.67,.83, 1) H = High = (.5,.67,.83) M = Medium = (.33,.5,.67) L = Low = (.17,.33,.5) VL = Very_Low = (0,.17,.33) N = None = (0, 0,.17)

13 Προσέγγιση Προέκτασης [3/4] Παράδειγμα (2/3) x 1 x 2 x 3 x 4 P 1 VL M M L P 2 M L VL H P 3 H VL M M P 4 H H L L C = (1/ m a,1/ m b,1/ m c ) d j m i1 ij m i1 ij m ( si, C j ) Q1 ( a1 a j ) Q2 ( b1 bj ) Q3 ( c1 c j ) i1 ij

14 Προσέγγιση Προέκτασης [4/4] Παράδειγμα (3/3) Το app 1 (.) επιλέγει το s * i (app 1 (C j)= s * i ), έτσι ώστε, d(s * i, C j) d(s i, C j ) s i S

15 Φιλοσοφία Συμβολική Προσέγγιση [1/4] C είναι ο τελεστής συμβολικής γλωσσολογικής προσέγγισης, app 2 () είναι η συνάρτηση γλωσσικής προσέγγισης που χρησιμοποιείται για να προκύψει ένας δείκτης {0,,g} σχετιζόμενος με έναν όρο στο S = {s 0,,s g } από μία τιμή στο [0,g]. Herrera F, Martinez L. (1999)

16 Συμβολική Προσέγγιση [2/4] Διαδικασία LOWA

17 Συμβολική Προσέγγιση [3/4] Διαδικασία - LOWA Αν m = 2, τότε ορίζεται ως εξής: β 2 { w i, b i, i = 1,2} = w 1 s j + (1- w 1 ) s i = s k, s j, s i E S(j i), έτσι ώστε k = min{t, i + round(w i (j i))}, όπου: round είναι η συνηθισμένη λειτουργία στρογγυλοποίησης. b 1 = s j, b 2 = s i. Αν w j =1 και w i =0 με j i για κάθε i τότε ο κυρτός συνδυασμός ορίζεται ως: β m { w i, b i, i = 1,,m} = b j Τελεστής LOWA Herrera F, Herrera-Viedma E. (2000)

18 Συμβολική Προσέγγιση [4/4] Ποσοτικοποιητής LOWA Most (0.3, 0.8), At least half (0, 0.5), As many as possible (0.5, 1) w(i) = Q (i/n) - Q ((i-1)/n), i=1 n, 0, αν r <a Q(r)= (i-a) /(b-a), αν a r b με τα a,b,r ε [0,1] 1, αν r b x x x Most At least half As many as possible Yager RR. (1988); Herrera F, Herrera-Viedma E, Verdegay JL. (1998)

19 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [1/6] «2-tuple» Έστω S = {s 0,, s g } ένα γλωσσικό σύνολο όρων Έστω β το αποτέλεσμα μιας συμβολικής άθροισης, ενός συνόλου γλωσσικών όρων που έχουν εκφραστεί σε μια γλωσσική κλίμακα S όπου β [0, g] Έστω i=round(β) και a=β i δύο τιμές τέτοιες ώστε i [0, g] και a [ 0.5,0.5) Το μοντέλο γλωσσικής αναπαράστασης αναπαριστά τη γλωσσική πληροφορία με ζεύγη διπλών αναπαραστάσεων (s i, a i ) s S και a [ 0.5,0.5) i i Το s i αντιπροσωπεύει την γλωσσική προέλευση της πληροφορίας Το α i αποτελεί μια αριθμητική τιμή, η οποία εκφράζει την απόδοση της μετάφρασης από το αρχικό αποτέλεσμα β στο πλησιέστερο όρο i στο σύνολο γλωσσικών στοιχείων (s i ). Herrera F, Martinez L. (1998, 2000)

20 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [2/6] Μετασχηματισμός Συναρτήσεις μετασχηματισμού ανάμεσα στους γλωσσικούς όρους και τη διπλή αναπαράσταση και ανάμεσα στις αριθμητικές τιμές και τη διπλή αναπαράσταση: :[0,g] S [-0.5,0.5) si, i round( ) όπου i=round(β) και (β)=(s i,a) με a i, a [ 0.5,0.5) a i [ 0.5, 0.5) Υπάρχει πάντα μια συνάρτηση -1, τέτοια ώστε από τη διπλή αναπαράσταση επιστρέφει την ισοδύναμη αριθμητική τιμή β [0, g] Έτσι, ορίζεται η παρακάτω συνάρτηση: -1 : S [ 0.5,0.5) [0, g] -1 (s i,a)=i+a=β

21 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [3/6] Παραδείγματα β=3.25

22 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [4/6] Αριθμητικός Μέσος Σταθμισμένος Μέσος

23 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [5/6] 2-tuple LOWA Έστω A ( r, a ),...,( r, a ) 1 1 m m ένα σύνολο από διπλές αναπαραστάσεις που πρέπει να συναθροιστούν Το διάνυσμα άθροισης για τη διπλή αναπαράσταση ορίζεται ως: EC m {w i, (r σ(j), a σ(j) ), j=1, m} = (w 1-1 (r σ(1), a σ(1) ) + (1-w 1 ) -1 (EC m-1 {η h, (r σ(h), a σ(h) ), h =2,,m}), όπου: {r σ(j), a σ(j) } {r σ(i), a σ(i) }, i j m w w h h k 2 και W=[w 1,...,w m ] το διάνυσμα βαρών. Με βάση τα παραπάνω, οι υπολογισμοί γίνονται ως ακολούθως m m 1 i ( j) ( j) i () i () i i() i 1 1 m EC { w,( r, a ), j 1,..., m} ( w (( r, a ))) ( w )

24 Προσέγγιση ιπλής Αναπαράστασης [6/6] 2-tuple LOWA Με αυτόν τον τρόπο οι υπολογισμοί ελαχιστοποιούνται. Έτσι, ο τελεστής LOWA διπλής αναπαράστασης ορίζεται ως εξής: Εάν A = {(r 1, a 1 ),, (r m, a m )} ένα σετ διπλών αναπαραστάσεων που πρέπει να συναθροιστούν, τότε ο αντίστοιχος τελεστής του LOWA, Φe, ορίζεται ως ακολούθως: Φ e [(r 1, a 1 ),, (r m, a m )] = W B T = EC m {w i, (r σ(i), a σ(i) ), i=1, m} 2-tuple LOWA Doukas et al 2007