Ασαφής Λογική. Βελτιστοποίηση Συστημάτων & Υδροπληροφορική. Χρήστος Μακρόπουλος & Ανδρέας Ευστρατιάδης

Σχετικά έγγραφα
Ασαφής Λογική (Fuzzy Logic)

Ασαφής Λογική (Fuzzy Logic)

Τεχνητή Νοημοσύνη (ΥΠ23) 6 ο εξάμηνο Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεματικής Χαροκόπειο Πανεπιστήμιο Ουρανία Χατζή

ΕΓΧΕΙΡΙΔΙΟ ΧΡΗΣΗΣ ΤΟΥ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΤΟΣ MATLAB / FUZZY LOGIC TOOLBOX

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #2: Ασαφή Σύνολα. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1. Ασαφή Συστήματα. 1.1 Ασαφή Σύνολα. x A. 1, x

ΑΣΑΦΗΣ ΛΟΓΙΚΗ. Οικονόμου Παναγιώτης Δρ. Ε. Παπαγεωργίου 1

Προσαρμοστικό Σύστημα Νευρο-ασαφούς Συμπερασμού ANFIS (Adaptive Network based Fuzzy Inference System)

Βασικές Έννοιες Ασαφών Συνόλων

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #3: Αρχή της Επέκτασης - Ασαφείς Σχέσεις. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

Κεφάλαιο 14. Ασάφεια. Τεχνητή Νοηµοσύνη - Β' Έκδοση. Ι. Βλαχάβας, Π. Κεφαλάς, Ν. Βασιλειάδης, Φ. Κόκκορας, Η. Σακελλαρίου


Βιομηχανικοί Ελεγκτές

Ευφυής Έλεγχος, Θεωρία και Εφαρμογές

Εισαγωγή στην υδροπληροφορική και βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #11: Ασαφής Αριθμητική. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

Δρ. Βασίλειος Γ. Καμπουρλάζος Δρ. Ανέστης Γ. Χατζημιχαηλίδης

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΓΛΩΣΣΙΚΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ. Πολυκριτήρια Ανάλυση Αποφάσεων

Εισαγωγή στην υδροπληροφορική και βελτιστοποίηση συστημάτων υδατικών πόρων

Ευφυής Έλεγχος, Θεωρία και Εφαρμογές. Δρ. Βολογιαννίδης Σταύρος,

ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ. Χάρης Δούκας, Πάνος Ξυδώνας, Ιωάννης Ψαρράς

ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ

Δρ. Βασίλειος Γ. Καμπουρλάζος Δρ. Ανέστης Γ. Χατζημιχαηλίδης

ΜΙΑ ΠΡΟΣΕΓΓΙΣΗ ΤΗΣ ΑΣΑΦΟΥΣ ΛΟΓΙΚΗΣ ΑΠΟ ΜΑΘΗΤΕΣ ΛΥΚΕΙΟΥ

ΑΛΓΕΒΡΑ Α ΛΥΚΕΙΟΥ. 118 ερωτήσεις θεωρίας με απάντηση ασκήσεις για λύση. 20 συνδυαστικά θέματα εξετάσεων

ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ

ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ. Χάρης Δούκας, Πάνος Ξυδώνας, Ιωάννης Ψαρράς

TEI Πειραιά Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού ΤΕ Τομέας Βιομηχανικής Πληροφορικής. Σημειώσεις ΕΥΦΥΟΥΣ ΕΛΕΓΧΟΥ

Εξαγωγή κανόνων από αριθµητικά δεδοµένα

ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑ ΥΠΟΣΤΗΡΙΞΗ ΑΠΟΦΑΣΕΩΝ. Χάρης ούκας, Πάνος Ξυδώνας, Ιωάννης Ψαρράς

ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΕΦΑΡΜΟΓΕΣ, διαλ. 4. Ανωτάτη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης 6/5/2017

ΤΕΙ ΚΡΗΤΗΣ - Σχολή Εφαρμοσμένων Eπιστημών Τμήμα Ηλεκτρονικών Μηχανικών ΤΕ ΠΤΥΧΙΑΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΠΑΓΑΚΟΥ-ΛΙΑΚΑΚΟΥ ΠΑΝΑΓΙΩΤΗ Α.Μ.3547 ΣΑΜΠΑΘΙΑΝΑΚΗ ΝΙΚΟΛΑΟΥ

ANFIS(Από την Θεωρία στην Πράξη)

ο ό Α αφ ο ι α ι οί οι Α αφο ο ι Α αφ ο α ά ο ι αβ Α αφ α Α αφ ί α ό Α αφο ο ι ά ι Α αφ ο α ια ι α ι ο ι ά αι,, ό ι ι ά ι ά α α Ευφυής Έλεγχος 4

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

ΜΕΘΟΔΟΣ NAIADE ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ ΣΤΟ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟ ΤΟΥ ΧΩΡΟΥ ΠΟΛΥΚΡΙΤΗΡΙΑΚΗ ΑΞΙΟΛΟΓΗΣΗ. Υπεύθυνη Μαθήματος Αναστασία Στρατηγέα Αναπλ. Καθηγ. Ε.Μ.Π.

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕ ΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΝΕΥΡΩΝΙΚΑ ΙΚΤΥΑ

ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #5: Ασαφής Συλλογισμός. Αναστάσιος Ντούνης Τμήμα Μηχανικών Αυτοματισμού Τ.Ε.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3. Περιγραφή της Μεθόδου ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΤΗΣ ΜΕΘΟΔΟΥ

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΚΕΝΤΡΙΚΗΣ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ. Μαθηματικά 2. Σταύρος Παπαϊωάννου

( ) ( ) ɶ = = α = + + = = z1 z2 = = Οπότε. Έχουµε. ii) γ) 1ος Τρόπος. Οπότε Ελάχιστη απόσταση είναι:

Aσαφής αριθμητική. Έστω A a 1, a ] και B b 1, b ] δύο διαστήματα εμπιστοσύνης στον άξονα των πραγματικών αριθμών,. a b, a ]. Επομένως τα κάτω και άνω

Δύο λόγια από τη συγγραφέα

HY118-Διακριτά Μαθηματικά

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

Ξέρουμε ότι: Συνάρτηση-απεικόνιση με πεδίο ορισμού ένα σύνολο Α και πεδίο τιμών ένα σύνολο Β είναι κάθε μονοσήμαντη απεικόνιση f του Α στο Β.

Συστήματα Αναμονής (Queuing Systems)

K15 Ψηφιακή Λογική Σχεδίαση 7-8: Ανάλυση και σύνθεση συνδυαστικών λογικών κυκλωμάτων

ΒΑΣΙΚΕΣ ΕΝΝΟΙΕΣ ΚΑΙ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ, Διαλ. 2. Ανωτάτη Σχολή Παιδαγωγικής και Τεχνολογικής Εκπαίδευσης 8/4/2017

Στόχοι και αντικείμενο ενότητας. Βασικές κατασκευές ΓΠ. Έλεγχος ροής προγράμματος. #4.. Εντολές Επιλογής

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Θετικής & Τεχνολογικής Κατεύθυνσης Β ΜΕΡΟΣ (ΑΝΑΛΥΣΗ) ΚΕΦ 1 ο : Όριο Συνέχεια Συνάρτησης

4.γ. μερική επανάληψη, εισαγωγή στη βελτιστοποίηση υδατικών συστημάτων. Δρ Μ.Σπηλιώτης

Ανοικτή Εκπαίδευση: το περιοδικό για την Ανοικτή και εξ Αποστάσεως Εκπαίδευση και την Εκπαιδευτική Τεχνολογία

Homomorphism of Intuitionistic Fuzzy Groups

ΗΥ-150. Προγραμματισμός

Ανάκτηση Πληροφορίας

K24 Ψηφιακά Ηλεκτρονικά 4: Σχεδίαση Συνδυαστικών Κυκλωμάτων

ΗΥ-150. Προγραμματισμός

x < A y f(x) < B f(y).

Εντολές επιλογής Επαναλήψεις (if, switch, while)

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗ

HMY 795: Αναγνώριση Προτύπων

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα ΕΥΦΥΗΣ ΕΛΕΓΧΟΣ. Ενότητα #7: Σύστημα Ασαφούς Λογικής Μαθηματικές Εκφράσεις

'Διερεύνηση αποτελεσματικότητας ασαφούς ελεγκτή για διαφορετικές θέσεις αισθητήρα-διεγέρτη'

f(x) = και στην συνέχεια

Η Θεωρία στα Μαθηματικά κατεύθυνσης της Γ Λυκείου

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

M m l B r mglsin mlcos x ml 2 1) Να εισαχθεί το µοντέλο στο simulink ορίζοντας από πριν στο MATLAB τις µεταβλητές Μ,m,br

I. ΜΙΓΑΔΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ. math-gr

Υπολογιστικά & Διακριτά Μαθηματικά

Γραμμική Άλγεβρα και Μαθηματικός Λογισμός για Οικονομικά και Επιχειρησιακά Προβλήματα

Προγραμματισμός Η/Υ. Ενότητα 4: Εντολές Επιλογής

Δρ. Βασίλειος Γ. Καμπουρλάζος Δρ. Ανέστης Γ. Χατζημιχαηλίδης

k A = [k, k]( )[a 1, a 2 ] = [ka 1,ka 2 ] 4For the division of two intervals of confidence in R +

. Όλες οι συναρτήσεις δεν μπορούν να παρασταθούν στο καρτεσιανό επίπεδο όπως για παράδειγμα η συνάρτηση του Dirichlet:

Εισαγωγή στη θεωρία ακραίων τιμών

Γ ΓΕΝΙΚΟΥ ΛΥΚΕΙΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ. Ημερομηνία: Πέμπτη 20 Απριλίου 2017 Διάρκεια Εξέτασης: 3 ώρες ΕΚΦΩΝΗΣΕΙΣ

Πιο συγκεκριμένα, η χρήση του MATLAB προσφέρει τα ακόλουθα πλεονεκτήματα.

Θεωρήματα της ασαφούς λογικής προχωρημένες πράξεις ασαφών συνόλων

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ - ΠΑΠΑΔΟΠΟΥΛΟΣ ΜΑΡΙΝΟΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ. Τίτλος Θεματικές Ενότητες Σελίδες. Δυο λόγια προς τους μαθητές.

ΑΠΟΤΙΜΗΣΗ ΣΕΙΣΜΙΚΗΣ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ ΜΕ ΤΗ ΜΕΘΟΔΟ ΤΗΣ ΑΣΑΦΟΥΣ ΛΟΓΙΚΗΣ (FUZZY LOGIC)

Διακριτά Μαθηματικά ΙΙ Χρήστος Νομικός Τμήμα Μηχανικών Η/Υ και Πληροφορικής Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων 2018 Χρήστος Νομικός ( Τμήμα Μηχανικών Η/Υ Διακριτά

Παπαδάκης Στέλιος. Αδαµίδης Παναγιώτης

Προβλήματα, αλγόριθμοι, ψευδοκώδικας


Η ΓΕΝΙΚΕΥΜΕΝΗ ΓΕΩΜΕΤΡΙΑ

ΔΙΑΧΕΙΡΙΣΗ ΕΤΕΡΟΓΕΝΩΝ ΜΕΤΑΒΛΗΤΩΝ. Πολυκριτήρια Ανάλυση Αποφάσεων

Περιεχόμενα. Πρόλογος 3

47 Να προσδιορίσετε τη συνάρτηση gof, αν α) f και g, β) f ηµ και π γ) f ( ) και g εφ 4 g 48 ίνονται οι συναρτήσεις f + και g Να προσδιορίσετε τις συνα

Εισαγωγή στην Αριθμητική Ανάλυση

Ψηφιακή Επεξεργασία Εικόνας

Μ Α Θ Η Μ Α Τ Α Γ Λ Υ Κ Ε Ι Ο Υ

ΕΠΑΝΑΛΗΠΤΙΚΑ ΘΕΜΑΤΑ Ο.Ε.Φ.Ε ΘΕΜΑΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ-ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. f x > κοντά στο x0.

Διάλεξη 1 - Σημειώσεις 1

Κατεύθυνσης. Απαντήσεις Θεμάτων Πανελληνίων Εξετάσεων Ημερησίων Γενικών Λυκείων

Κατεύθυνσης. Απαντήσεις Θεμάτων Πανελληνίων Εξετάσεων Ημερησίων Γενικών Λυκείων

ΒΕΛΤΙΣΤΟΣ ΣΧΕΔΙΑΣΜΟΣ ΤΩΝ ΚΑΤΑΣΚΕΥΩΝ. Δρ. Πολ. Μηχ. Κόκκινος Οδυσσέας

Γ2.1 Στοιχεία Αρχιτεκτονικής. Γ Λυκείου Κατεύθυνσης

Αρχιτεκτονική Σχεδίαση Ασαφούς Ελεγκτή σε VHDL και Υλοποίηση σε FPGA ΙΠΛΩΜΑΤΙΚΗ ΕΡΓΑΣΙΑ

Transcript:

Βελτιστοποίηση Συστημάτων & Υδροπληροφορική Ασαφής Λογική Χρήστος Μακρόπουλος & Ανδρέας Ευστρατιάδης Τομέας Υδατικών Πόρων και Περιβάλλοντος Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, Μάρτιος 2011 1

Ιστορία.. L. A. Zadeh (1965) "Fuzzy sets". Information and Control 8 (3) 338 353. Αζερμπαϊτζάν, Τεχεράνη, MIT, Columbia, UCB.. 2

Εφαρμογές Identification of river water quality using the fuzzy synthetic evaluation approach A fuzzy compromise approach to water resource systems planning under uncertainty An interval parameter fuzzy two stage stochastic program for water resources management under uncertainty Fuzzy optimization model for water quality management of a river system Fuzzy logic spatial decision support system for urban water management Planning against long term water scarcity: a fuzzy multicriteria approach 3

Και βέβαια

Οι πολλές μορφές της αβεβαιότητας Η θεωρία πιθανοτήτων δεν μπορεί να περιγράψει όλες τις μορφές αβεβαιότητας. Όταν A είναι ένα σύνολο και είναι ένα στοιχείο, η πρόταση το ανήκει στο A δεν είναι απαραίτητα είτε σωστή είτε λάθος (και εμείς «απλά» το αγνοούμε). Μπορεί να είναι σωστή σε ένα βαθμό. Παράδειγμα: ο καιρός σήμερα Έχει ηλιοφάνεια: πχ αν ορίσουμε ως μέρα με ηλιοφάνεια μια μέρα στην οποία η νεφοκάλυψη είναι κάτω του 25%. Και αν υπάρχουν σύννεφα πάνω από τη περιοχή ενδιαφέροντος για το 26% της ημέρας; Δεν έχουμε ηλιοφάνεια; Απροσδιοριστία (ή ασάφεια) ως μια άλλη μορφή αβεβαιότητας (vagueness). 5

Ασαφής λογική Πιθανότητες (ζάρια ) 6

Η ασαφής Λογική βασίζεται (ή στην ουσία επεκτείνει τη θεωρία συνόλων) Διακριτά (crisp) σύνολα και τα ασαφή (fuzzy) σύνολα: Κάθε διακριτό/crisp σύνολο χωρίζει τα στοιχεία ενός χώρου σε δύο μέρη: τα στοιχεία που ανήκουν στο σύνολο και τα στοιχεία που δεν ανήκουν στο σύνολο. Δυστυχώς πολλά προβλήματα κατηγοριοποίησης δεν ακολουθούν ικανοποιητικά αυτό τον κανόνα (το σύνολο των ψηλών ανθρώπων, το σύνολο των διαβασμένων φοιτητών!) Ένα ασαφές σύνολο μπορεί να οριστεί μαθηματικά αντιστοιχώντας σε κάθε στοιχείο του χώρου μια τιμή η οποία αντιπροσωπεύει το βαθμό συμμετοχής (degree of membership) του στοιχείου στο ασαφές σύνολο. Παράδειγμα: για να δημιουργήσουμε το ασαφές σύνολο «μέρα με ηλιοφάνεια» αντιστοιχούμε βαθμό συμμετοχής 1 σε νεφοκάλυψη 0%, 0.8 σε νεφοκάλυψη πάνω από 20%, 0.4 σε νεφοκάλυψη πάνω από 30%, and 0 σε νεφοκάλυψη πάνω από 75%. 7

Πώς φτιάχνουμε σύνολα Τρείς βασικές μέθοδοι: Ορίζουμε τα στοιχεία (με μια λίστα) ένα προς ένα. A { a1, a2,..., an} Ορίζουμε ένα κανόνα τον οποίο τηρούν τα μέλη του συνόλου. A { P( )} P(): κανόνας της μορφής το έχει το χαρακτηριστικό/ιδιότητα P Δημιουργούμε μια χαρακτηριστική συνάρτηση 1 for A A( ) 0 for A 8

Ιδιότητες (διακριτών) συνόλων 9

Κυρτά (conve) σύνολα To A=[0,2]U[3,5] είναι μη κυρτό.

Χαρακτηριστικά Ασαφών Συνόλων Μια συνάρτηση συμμετοχής (membership function) Μεγαλύτερες τιμές της συνάρτησης σημαίνουν μεγαλύτερη συμμετοχή στο σύνολο. Κάθε σύνολο που ορίζεται μέσω μιας συνάρτησης συμμετοχής είναι ένα ασαφές σύνολο (fuzzy set). Το πιο συνηθισμένο εύρος για τις τιμές μια συνάρτησης συμμετοχής είναι [0,1]. Το ευρύτερο δυνατό σύνολο (universal set X) μέσα στο οποίο ορίζονται τα υπόλοιπα σύνολα είναι πάντα διακριτό. Γράφουμε: Η συνάρτηση συμμετοχής ενός συνόλου A: A : X [0,1] Ή αλλιώς συνάρτηση και σύνολο γράφονται και τα δύο ως A: A: X [0,1] 11

Έστω Χ υπερσύνολο αναφοράς και Α υποσύνολο του Χ τότε: Το Α καλείται ασαφές υποσύνολο του Χ όταν και μόνο όταν Α = {(χ, μ Α (χ) χεχ, μ Α (χ): Χ [0,1] }

Βαθμός συμμετοχής Βασικοί τύποι Ασαφών Συνόλων (μορφές συναρτήσεων συμμετοχής) Μεταβλητή 13

Βασικοί τύποι Ασαφών Συνόλων Τα 4 ασαφή σύνολα που ορίζουν οι συναρτήσεις στη προηγούμενη διαφάνεια έχουν κάποια κοινά χαρακτηριστικά: Κάθε συνάρτηση του προηγούμενου σχήματος είναι μέλος μιας οικογένειας συναρτήσεων: Στο σχήμα ποια είναι τα p 1, p 2, p 3, p 4 ; 14

Ασαφείς μεταβλητές Πολύ συχνά τα ασαφή σύνολα χρησιμοποιούνται για να περιγράψουν μαθηματικά λεκτικούς προσδιορισμούς fuzzy sets representing (λίγο, μέτρια, πολύ, κτλ) Πολλές φορές χρησιμοποιούνται για να κατηγοριοποιήσουν μεταβλητές (ασαφείς μεταβλητές): 15

Παράδειγμα Τρία σύνολα: [Λίγο μορφωμένοι], [Μορφωμένοι], [Πολύ μορφωμένοι] Παράμετροι εισόδου, 7 βαθμοί εκπαίδευσης: Highly educated (0.8) Very highly educated (0.5) 16

Συναρτήσεις συμμετοχής Ακόμα και αν ήταν στη Κίνα; Δεν υπάρχει προκαθορισμένος τρόπος ορισμού τους. Έχουν υποκειμενικό στοιχείο Αναπαράσταση αβεβαιότητας όχι πιθανότητας!!!

Ασαφή σύνολα A {(, ( )) X} A Ασαφές σύνολο Συνάρτηση συμμετοχής Χώρος ορισμού (Universe of discourse) Εναλλακτικά: X διακριτό X συνεχές A A ( i)/ i X A ( )/ X A i

Είδη ασαφών συνόλων Αυτό είναι το ένα είδος ασαφών συνόλων. A : X [0,1] (συνήθη ασαφή σύνολα ordinary fuzzy sets Τύπου 1). Interval και Τύπου 2: Η συνάρτηση συμμετοχής στα τύπου 1 είναι συνήθως πολύ συγκεκριμένη. Μπορεί όμως κάτι τέτοιο να μην είναι πάντα εφικτό.. Στα ασαφή σύνολα τύπου 2 η συνάρτηση συμμετοχής δεν αντιστοιχεί σε κάθε μεταβλητή ένα βαθμό συμμετοχής αλλά ένα εύρος τιμών μεταξύ ενός άνω και ενός κάτω ορίου (interval) ή ορίζεται και αυτός με μια συνάρτηση συμμετοχής (type 2). A: X ([0,1]), 19

Είδη ασαφών συνόλων 20

Είδη ασαφών συνόλων

Βασικές Έννοιες Ας υποθέσουμε ότι έχουμε 3 σύνολα young, middle aged, old person. Ορίζουμε πχ τις συναρτήσεις συμμετοχής (membership functions) στο διάστημα [0,80] ως εξής: 22

Βασικές Έννοιες 23

Βασικές Έννοιες: α cut α cut και αυστηρό (strong) α cut Για δεδομένο ασαφές σύνολο A στο X και ένα αριθμό [0,1], το α cut και το αυστηρό α cut είναι διακριτά σύνολα: Το α cut ενός ασαφούς συνόλου A είναι ένα διακριτό σύνολο που περιέχει όλα τα στοιχεία των οποίων ο βαθμός συμμετοχής στο Α είναι μεγαλύτερος ή ίσος (ή αυστηρά μεγαλύτερος) από τον αριθμό α.

Βασικές Έννοιες Παράδειγμα: 25

Βασικές Έννοιες Ιδιότητες των α cut Για κάθε ασαφές σύνολο A και δύο τιμές Για τις οποίες ισχύει 1 2 1, 2 [0,1] 1 2 1 2 A A and A A 1 1 2 2 1 2 1 A A A, A A A 2 2 1 2 1 A A A, A A A Τα α cuts οποιουδήποτε ασαφούς συνόλου είναι οικογένειες από nested διακριτά σύνολα. 26

Βασικές Έννοιες Παράδειγμα: δείτε το διακριτό σύνολο D 2 που προσεγγίζει το ασαφές σύνολο A 2 27

Βασικές Έννοιες Η υποστήριξη (support) (S(A) ή supp(a)) ενός ασαφούς συνόλου A που ορίζεται σε ένα υπερσύνολο Χ: Η υποστήριξη είναι το διακριτό υποσύνολο των στοιχείων του Χ με μημηδενικούς βαθμούς συμμετοχής στο A. άρα είναι το ίδιο με ένα strong α cut του A για α=0 28

Βασικές Έννοιες Το ύψος ενός συνόλου A: Είναι η μεγαλύτερη τιμή του βαθμού συμμετοχής που έχει αντιστοιχηθεί σε οποιοδήποτε στοιχείο του συνόλου h( A) sup A( ) X Ένα σύνολο ονομάζεται κανονικό (normal) αν h(a) = 1. Και subnormal αν h(a) <1. 29

Σubnormal conve fuzzy set 30

Νormal non conve fuzzy set Fig. 1.10 Normal fuzzy set that is not conve. 31

Νormal fuzzy set οριζόμενο στο (,y) μέσω α cuts 32

Προσοχή Δεν λέμε ότι η συνάρτηση συμμετοχής ενός κυρτού ασαφούς συνόλου είναι κυρτή συγκεκριμένα είναι κοίλη! 33

Βασικές έννοιες: συμπληρωματικό A( ) 1 A( ) Τα στοιχεία του Χ για τα οποία A( ) A( ) ονομάζονται σημεία ισορροπίας του A. Για το A 2 στο Fig. 1.7 είναι τα 27.5 και 52.5. 34

Βασικές έννοιες Τομή και Ένωση ( A B)( ) min[ A( ), B( )], ( A B)( ) ma[ A( ), B( )],

Βασικές Έννοιες Παράδειγμα: A 1, A 2, A 3 normal. B and C subnormal. B and C κυρτά. B C and B C μη κυρτά B A 1 A 2 C A 2 A 3 Η κανονικότητα (normality) και η κυρτότητα (conveity) μπορεί να χαθούν όταν κάνουμε πράξεις μεταξύ ασαφών συνόλων χρησιμοποιώντας τομή ή συμπλήρωμα. 36

Βασικές Έννοιες Κάτι που ΔΕΝ ισχύει στα ασαφή σύνολα A A Αρκεί να δείξουμε ότι το ΔΕΝ ισχύει για τουλάχιστον ένα min[ A( ), 1 X Στην ουσία ΔΕΝ ισχύει για κανένα Και ισχύει μόνο για A( ) {0,1}. A( )] 0 A( ) (0,1) 37

Πράξεις Έστω Χ υπερσύνολο αναφοράς και Α,Β ασαφή υποσύνολα του Χ, τότε ορίζουμε τα ακόλουθα : 1. Αλγεβρικό άθροισμα: Α+Β = { (χ,μ Α+Β (χ) χεχ, μ Α+Β (χ) =μ Α (χ)+μ Β (χ) μ Α (χ)*μ Β (χ)} 2. Αλγεβρικό γινόμενο : ΑΒ = { (χ,μ ΑΒ (χ) χεχ, μ ΑΒ (χ)=μ Α (χ) * μ Β (χ) } 3.Τομή : C=Α Β = { (χ,μ C (χ) χεχ, μ C (χ) =min(μ Α (χ),μ Β (χ)) } 4.Ένωση:D=AỦB= { (,μ D (χ) χεχ, μ D (χ) =ma(μ Α (χ),μ Β (χ) } 5.Συμπλήρωμα: Α c = { (χ,μ Ac (χ) χεχ, μ Αc (χ) = 1 μ Α (χ) }

Πράξεις 39

Ομοιότητα/Απόσταση μεταξύ δύο ασαφών συνόλων 40

Παράδειγμα Έστω Χ = { σπίτια με 1 ή 2 ή 3 ή 10 δωμάτια } Α = { σπίτια «κατάλληλα» για 4 μελή οικογένεια } Β = { σπίτια «μεγάλα» σε επιφάνεια } Τα Α, Β αποτελούν ασαφή υποσύνολα του Χ. Αν Α = 0,2/1 + 0,5/2 + 0,8/3 + 1/4 + 0,7/5 + 0,3/6 Β = 0,2/3 + 0,4/4 + 0,6/5 + 0,8/6 + 1/7 + 1/8 Τότε C= Α Β = { σπίτια «κατάλληλα» για 4 μελή οικογένεια και `μεγάλα σε επιφάνεια } = 0.2/3 + 0.4/4 + 0.6/5 + 0.3/6 D = ΑυΒ = {σπίτια «κατάλληλα» για 4 μελή οικογένεια ή μεγάλα σε επιφάνεια } =0.2/1 + 0.5/2 + 0.8/3 + 1/4 + 0.7/5 + 0.8/6 + 1/7 + 1/8 Α c = {σπίτια ακατάλληλα για 4 μελή οικ.}=0.8/1 + 0.5/2 + 0.2/3 + Ο.3/5 + 0.7/6 Β c = {σπίτια μικρά σε επιφάνεια}=1/1 + ½ + 0,8/3 + 0.6/4 + 0.4/5 + 0.2/6

Διακριτός χώρος Ασαφές σύνολο C = επιθυμητή πόλη για διαβίωση X = {Athens, Boston, Paris} (διακριτός και μη διατεταγμένος χώρος) C = {(Athens, 0.9), (Boston, 0.8), (Paris, 0.6)} Ασαφές σύνολο A = επιθυμητός αριθμός παιδιών X = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6} (διακριτός χώρος) A = {(0,.1), (1,.3), (2,.7), (3, 1), (4,.6), (5,.2), (6,.1)}

Συνεχής χώρος Ασαφές σύνολο B = περίπου 50 ετών X = Σύνολο θετικών αριθμών (συνεχές) B = {(, B()) in X} B ( ) 1 1 50 10 2

Συνήθεις συναρτήσεις συμμετοχής Τριγωνοειδής: 0,, min ma ),, ; ( tri b c c a b a c b a Τραπεζοειδής: 0,,1, min ma ),,, ; ( trap c d d a b a d c b a Generalized bell: 0, 1 1 ),, ; ( 2 gbell b a c c b a b Gaussian: 2 ), ; ( gauss c e c

Συναρτήσεις συμμετοχής

Δυσδιάστατη συνάρτηση συμμετοχής R (, y) ( ) ( y) A ma (, y) y R B ma (, y) R

Δυσδιάστατη συνάρτηση συμμετοχής

Πράξεις συνόλων Ισότητα: Υποσύνολο: Συμπλήρωμα: Ένωση: Τομή: X B A B A ), ( ) ( X B A C B A B A c ), ( ) ( )) ( ), ( ma( ) ( X B A C B A B A c ), ( ) ( )) ( ), ( min( ) ( X A X A A A c c ), ( 1 ) ( X B A B A ), ( ) (

Γενικευμένοι τελεστές: Ασαφές συμπλήρωμα Sugeno a N ( s a ) 1 1 sa w 1 N ( a) ( 1 a ) / w Yager w

Γενικευμένοι τελεστές: Ασαφής τομή: T norm Απαιτήσεις : Οριακές συνθήκες: T(0, 0) = 0, T(a, 1) = T(1, a) = a Μονοτονία: T(a, b) < T(c, d) αν a < c και b < d Αντιμεταθετικότητα: T(a, b) = T(b, a) Προσεταιριστικότητα: T(a, T(b, c)) = T(T(a, b), c) Παραδείγματα : Minimum: Tm(a, b) = min(a, b) = a b Algebraic product: Ta(a, b) = ab Bounded product: Tb(a, b) = ma(0, a+b 1) a, αν b=1 Drastic product: Td(a, b) = b, αν a=1 0, αν a, b < 1

T norm Minimum: Tm(a, b) Algebraic product: Ta(a, b) Bounded product: Tb(a, b) Drastic product: Td(a, b)

Γενικευμένοι τελεστές: Ασαφής ένωση: T conorm (S norm) Απαιτήσεις : Οριακές συνθήκες: S(1, 1) = 1, S(a, 0) = S(0, a) = a Μονοτονία: S(a, b) < S(c, d) αν a < c και b < d Αντιμεταθετικότητα: S(a, b) = S(b, a) Προσεταιριστικότητα: S(a, S(b, c)) = S(S(a, b), c) Παραδείγματα : Maimum: Sm(a, b) = ma(a, b) = a b Algebraic sum: Sa(a, b) = a + b ab Bounded sum: Sb(a, b) = min(1, a + b) a, αν b=0 Drastic sum: Sd(a, b) = b, αν a=0 1, αν a, b > 0

T conorm (S norm) Maimum: Sm(a, b) Algebraic sum: Sa(a, b) Bounded sum: Sb(a, b) Drastic sum: Sd(a, b)

Η αρχή της επέκτασης (etension principle) Ασαφές σύνολο A : A ( )/ ( )/ ( )/ A 1 1 A 2 2 A n n Απεικόνιση του A στο B μέσω της f() : B A ( 1) / y1 A ( 2 ) / y 2 A ( n ) / y n όπου yi = f(i), i = 1,...,n. f(χ) μονοσήμαντη B ( y) ma ( ) 1 f ( y) A

Η αρχή της επέκτασης (etension principle) Από την ασαφή παράμετρο " is about 2" στην "f is about f(2)" για f()= (-1)^2. Παράδειγμα: Τριγωνικό με f()=^2 55

Συστήματα ασαφούς επαγωγής Fuzzy Inference Systems (FIS)

Συστήματα ασαφούς επαγωγής Fuzzy Inference Systems (FIS) Ασαφοποίηση (υπολογισμός βαθμών συμμετοχής) Αποτίμηση ασαφών κανόνων Αποασαφοποίηση (υπολογισμός αριθμητικών τιμών) Ασαφείς κανόνες If is A then y is B Παραδείγματα: Εάν η πίεση είναι υψηλή, τότε ο όγκος είναι μικρός. Εάν η τομάτα είναι κόκκινη, τότε είναι ώριμη. Εάν η ταχύτητα είναι υψηλή, τότε πίεσε το φρένο ελαφρά.

Διαδικασία ενός FIS: Συνολικά 58

Διαδικασία ενός FIS: antecedents 59

Διαδικασία ενός FIS: consequent 60

Διαδικασία ενός FIS: Συνδυασμός 61

Διαδικασία ενός FIS: Τελικά 62

Αν είσαι βαρύς καπνιστής έχεις μεγάλο κίνδυνο καρκίνου Τι συνεπάγεται αυτό το FIS για κάποιον που καπνίζει 6 τσιγάρα την ημέρα; 63

Συστήματα ασαφούς επαγωγής (Mamdani) Ένας κανόνας με μία υπόθεση Κανόνας: if is A then y is B Γεγονός: is A Συμπέρασμα: y is B ) ( ) ( ))] ( ) ( ( [ ) ( y w y y B B A A B A X w A B Y is A B Y A X y is B R A B

Συστήματα ασαφούς επαγωγής Ένας κανόνας με πολλαπλές υποθέσεις Κανόνας: if is A and y is B then z is C Γεγονός: is A and y is B Συμπέρασμα: z is C C ( A B) R A A B B T-norm C2 X Y A B C is A X y is B Y z is C w Z Z

Matlab FIS Editor: Age of pipes [0 100, 4 categories, gauss] leakage vulnerability [h, m, l], triangular Set enough rules View rules and surface Change defuzzification rules (e.g. mom) Save FIS, look at structure a = readfis(testfis'); evalfis([ ], a] Fuzzy(testfis) Add another antecedent (e.g. pressure) Create more comple rules: what if pressure is low and age is old? Demo toolbo fuzzy control of water level in tank traffic patterns with clustering 66

Βιβλιογραφία/Αναφορές Η παρουσίαση χρησιμοποίησε υλικό, σχήματα και παραδείγματα από αντίστοιχες παρουσιάσεις των: Klir and Yuan (με σχήματα από το βιβλίο τους: Fuzzy sets and fuzzy logic: theory and applications) Παρουσίαση του Εργαστηρίου Ευφυών Υπολογιστικών Συστημάτων του ΕΜΠ (Σχολή ΗΜ) N. Kasabov Foundations of Neural Networks, Fuzzy Systems, and Knowledge Engineering, MIT Press, 1996 Καθώς και από το MATLAB Fuzzy Logic Toolbo Manual 67