دوستان عزیز سلام ؛ در این پست مقاله ای قرار دادم در موضوع منطق فازی از سری سرفصل های سیستم های خبره ، مقاله موجود در واقع خلاصه و زبان ساده کلیه مقالات موجود در موضوع منطق فازی می باشد . امیدوارم که این مقاله مورد توجه شما خوبان قرار بگیره .

-  ابتدا با مفهوم منطق فازی آشنا می شیم

-  چند مورد از موارد کاربردی مطرح

-  در مورد خالق علم منطق فازی

-  و چند مورد از کاربرها رو مطرح و در مورد انها بحث می کنیم

همواره کلمات و عباراتى را بکار می بریم که مرزهاى روشنى نداشته اند. کلماتى نظیر «خوب»، «بد»، «جوان»، «پیر»، «بلند»، «کوتاه»، «قوى»، «ضعیف»، «گرم»، «سرد»، «خوشحال»، «باهوش»، «زیبا» و قیودى از قبیل «معمولاً»، «غالباً»، «تقریباً» و «به ندرت». روشن است که نمى توان براى این کلمات مرز مشخصى یافت، براى مثال در گزاره «على باهوش است» یا «گل رز زیباست» نمى توان مرز مشخصى براى «باهوش بودن» و «زیبا بودن» در نظر گرفت. اما در بسیارى از علوم نظیر ریاضیات و منطق، فرض بر این است که مرزها و محدوده هاى دقیقاً تعریف شده اى وجود دارد و یک موضوع خاص یا در محدوده آن مرز مى گنجد یا نمى گنجد. مواردى چون همه یا هیچ، فانى یا غیرفانى، زنده یا مرده، مرد یا زن، سفید یا سیاه، یا «این» یا «نقیض این» . در این علوم هر گزاره اى یا درست است یا نادرست، پدیده هاى واقعى یا «سفید» هستند یا «سیاه».

اما انیشتین می‌گوید: <آن‌جایی که قوانین ریاضیات (کلاسیک) به واقعیات مربوط می‌شوند، مطمئن نیستند و آنجا که آن‌ها مطمئن هستند، نمی‌توانند به واقعیت اشاره داشته باشند.> هنگامی که درباره درستی یا نادرستی پدیده‌ها و اشیایی صحبت می‌کنیم که در دنیای واقعی با آن‌ها سروکار داریم، توصیف انیشتین تجسمی است از ناکارآمدی قوانین کلاسیک در علم ریاضیات.

در این ارائه می‌خواهیم به اختصار با منطق فازی آشنا شویم. منطقی که دنیا را نه به صورت حقایق صفر و یکی، بلکه به صورت طیفی خاکستری از واقعیت‌ها می‌بیند و در هوش مصنوعی کاربرد فراوانی یافته ‌است.

به عنوان مثال، نرم افزارهای تشخیص کلام باید در برابر تفاوت تلفظ واژه ها، توسط افرادی با لهجه های مختلف، انعطاف داشته باشند.

-نرم افزار تشخیص متن

رایانه هایی که بر مبنای منطق دو ارزشی ساخته شده اند، در تشخیص شباهت میان اندازه های متفاوت یک حرف نیز دچار مشکل میشوند، چه برسد به شناخت اشکال متنوع حروف در نوشته های مختلف!.

منطق فازی استفاده از "متغیرهای لغوی" را در الگوریتمها و برنامه ها ممکن می سازد.

مثلا برنامه نویس می تواند صفات کمی نادقیقی چون "بسیار" یا "کم" را در برنامه رایانه ای به کار برد. چنینی امکانی، بویژه در کاربردهای هوش مصنوعی و برنامه های کنترل (تنظیم و نظارت بر) فرآیندها، از اهمیت خاصی برخوردار است.

در هر دو این موارد، برنامه نویس باید با استفاده از قواعد "سرانگشتی" انجام شود.

انجام این کار با استفاده از منطق فازی آسان است.

حال آنکه بیان این قواعد با روابط دقیقی ریاضی مانند معادلات دیفرانسیل (به دلیلی حجم فوق العاده زیاد آنها) کاری دشوار و گاه ناممکن است.

به عنوان مثال، در صنایع پتروشیمی، فرآیندهای پیچیده شیمیایی را نمی توان با معادلات دقیقی ریاضی بیان کرد و برای آنها برنامه های دقیق نوشت

یک مثال معروف با چندین بار تکرار

تصور کنید یک نمایشگاه پوشاکی در گوشه‌ای از شهر برپا شده است و تصمیم می‌گیرید سری به این نمایشگاه بزنید.از اتومبیل استفاده می‌کنید، اما وقتی به محل نمایشگاه می‌رسید، متوجه می‌شوید که عده زیادی به آنجا آمده‌اند و پارکینگ نمایشگاه تا چشم کار می‌کند، پر شده است.

اما چون حوصله صرف وقت برای پیدا کردن محل دیگری جهت پارک اتومبیل ندارید، با خود می‌گویید: <هر طور شده باید جای پارکی در این پارکینگ پیدا کنم.> سرانجام در گوشه‌ای از این پارکینگ محلی را پیدا می‌کنید که یک ماشین به طور کامل در آن جا نمی‌شود، اما با کمی اغماض می‌شود یک ماشین را در آن جای داد، هرچند که این ریسک وجود دارد که فضای عبور و مرور دیگر خودروها را تنگ کنید و آن‌ها هنگام حرکت به خودرو شما آسیب برسانند. اما به هرحال تصمیم می‌گیرید و ماشین خود را پارک می‌کنید.

بسیارخوب! اکنون بیایید بررسی کنیم شما دقیقاً چه کار کردید؟ شما دنبال جای توقف یک اتومبیل می‌گشتید.

آیا پیدا کردید؟

هم بله، هم نه.

شما در ابتدا می‌خواستید ماشین را در جای مناسبی پارک کنید.

آیا چنین عملی انجام دادید؟

از یک نظر بله، از یک دیدگاه نه.

در مقایسه با وقت و انرژی لازم برای پیدا کردن یک مکان راحت برای توقف خودرو، شما جای مناسبی پیدا کردید. چون ممکن بود تا شب دنبال جا بگردید و چنین جایی را پیدا نکنید. اما از این نظر که اتومبیل را در جایی پارک کردید که فضای کافی برای قرارگرفتن ماشین شما نداشت، نمی‌توان گفت جای مناسبی است..

به این ترتیب علم ریاضیات و آمار و احتمال در مواجهه با چنین شرایطی قادر به پاسخگویی نیست.

 اگر قرار بود بر اساس منطق صفر و یک یا باینری کامپیوتر، روباتی ساخته شود تا اتومیبل شما را در یک مکان مناسب پارک‌کند، احتمالش کم بود. چنین روباتی به احتمال زیاد ناکام از پارکینگ خارج می‌شد. پس شما با چه منطقی توانستید اتومبیل خود را پارک‌کنید؟

شما از منطق فازی استفاده کردید!

- چند تعریف علمی

- منطق فازی: نوعی از منطق بینهایت مقداره و در حقیقت یک ابتکار برای بیان رفتار مطلوب سیستم ها با استفاده از زبان روزمره.

-در واقه منطق فازی یک منطق پیوسته است که از استدلال تقریبی بشر الگوبرداری کرده است.

 - منطق فازی با استفاده از مجموعه ای از معلومات نادقیق که با الفظ و جملات زبانی تعریف شده اندبه دنبال  استخراج نتایج دقیق است .

بطور مثال :

وقتی می خواهیم دست خودمون رو بشوریم ،  در صورتی که آب خیلی سرد یا خیلی گرم باشد  بدون اینکه از درجه دقیق آب اطلاعی داشته باشیم تنها بر اساس پردازش انجام شده در مغز به کمک دریافت دمای هوا  از طریق حسگرهای پوست ، آب را به سرعت به دمای دلخواه در می آوریم

- یا آنکه میتوانیم در یک اتاق به اشیاءگوناگونی نگاه کنیم وتصمیم بگیریم کدامیک بیشتر شبیه صندلی است

- ویا به مردم نگاه کنیم و بگوییم کدامیک شبیه علی ویا کدامیک بیشتر شبیه رضا است.

منطق فازی قادر به تقلید اینگونه رفتارها  اما با سرعت بسیار بالایی است.

از طرفی باید به این نکته هم توجه کنیم که تمامی سیستم های طبقه بندی ساخته ذهن انسان هستند

پروفسور لطفی‌زاده، مبدع نظریه منطق فازی

پرفسور لطفی زاده در سال 1300 هجری شمسی در شهر باکو، دیده به جهان گشود. مادرش یک پزشک آذری و پدرش یک روزنامه‌نگار ایرانی بود. سال‌های کودکی را در زادگاه خود گذراند. اما در ده سالگی، هنگامی که استالین، فرمان عمومی کردن زمین‌های کشاورزی در سراسر اتحاد جماهیر شوروی سابق را صادر کرد، وضع زندگی خانوادگی آنان رو به وخامت گذاشت. به ناچار، به همراه خانواده به سرزمین پدری، ایران، مهاجرت کرد و در تهران به تحصیل زبان انگلیسی و دیگر معلومات ابتدایی پرداخت. لطفی‌زاده سپس وارد دبیرستان البرز تهران شد و تحصیلات متوسطه را با موفقیت به پایان رساند.

او در سال 1991، یعنی زمانی که به هفتاد سالگی رسید رسما بازنشسته شد ولی عجیب نیست که فهرست فعالیت‌های مرد خلاق، باهوش و فعالی همچون او، پس از بازنشستگی، حتی شلوغ‌تر و متراکم‌تر از قبل باشد.

تاکنون بیش از پانزده هزار مقاله علمی معتبر در زمینه منطق فازی منتشر شده است،

بیش از هزار اختراع در ژاپن به ثبت رسیده !

دو هزار دانشمند ژاپنی فقط روی منطق فازی و سیستم‌های مبتنی بر آن کار می‌کنند

- کاربردها

نخستین دستگاه فازی کنترل فرآیندهای صنعتی، در اوایل دهه 1970 میلادی، توسط دکتر ابراهیم ممدانی استاد ایرانی داشنگاه کوین مری لندن ساخته شد.

پیشرفتهایی که از  آن زمان تا کنون در زمینه خودکار سازی صنایع و دانش هوش مصنوعی انجام شده است، تا حد زیادی مرهون اندیشه نوین دکتر عسکرزاده و ابداعات دکتر ممدانی بوده است.

در سال 1980 میلادی، شرکت دانمارکی اسمیت تنظیم کننده ای خودکار ، برای کوره های سیمان، به بازار عرضه کرد. این تنظیم کننده با یک ریزپردازنده فازی کار می کرد. هم اکنون شمار زیادی از کوره های سیمان در اروپا از این وسیله استفاده می کنند.

- واکنشهای شیمیایی درون کوره بسیار پیچیده اند و اندازه گیری کمیت مواد داخل آن بسیار دشوار است. اما یک متصدی (اپراتور) ماهر با استفاده از سی یا چهل قاعده سر انگشتی تجربی بخوبی از عهده نظارت کوره بر می آید.

تنظیم کننده اسمیت، قواعد سر انگشتی را در قالب دستورات فازی می پذیرد. بدین ترتیب، کاربر می تواند حتی بدون آشنایی با برنامه نویسی رایانه، مشخصات کوره های مختلف را به آن بدهد. نخست متغیرهای لغوی بالا، پایین، کافی، متوسط و نظایر آنها توسط منحنی هایی تعریف میشوند. آنگاه قواعد سر انگشتی ممکن است بدین صورت باشد:

در صورت بالا بودن مقدار اکسیژن، و پایین بودن مقدار آهک،

 از میزان سوخت ورودی به قدر کافی کاسته شود.

- در عمل، میزان کارآیی هر قاعده با بررسی میزان برقراری شرایط مختلف آن، تعیین می شود. آنگاه میانگین متوازن نتیجه اعمال تمامی قاعده ها، عمل نهایی را مشخص می کند.

ممکن است بگویید که قواعد سرانگشتی را می توان به صورت جز به جز در برنامه های رایانه ای وارد کرد و در قبال هر حالت، عملی را برای رایانه مشخص نمود. اما مشکل اینجاست که ایجاد چنین برنامه ای بسیار دشوارتر از برنامه مبتنی بر منطق فازی است و حافظه عظیمی را اشغال می کند.

 به همین دلیل، پیاده سازی آن برای کوره های متفاوت، عملا ناممکن است.

 نظر خواهی از استفاده کنندگان تنظیم کننده اسمیت حاکی از افزایش کیفیت محصول و صرفه جویی در سوخت مصرفی بود.

همان طور که می دانید، ماشینهای سنتی غیر فازی تنها در دو حالت روشن و خاموش کار می کنند. مثلا دستگاههای تهویه مطبوع وقتی هوای اتاق بسیار گرم می شود روشن و هنگامی که بسیار سرد می شود، خاموش می شوند.

- اما در این روش :

- درابتدا دست‌گاه به کمک دماسنج ، دمای اتاق را می‌خواند.سپس درجه‌ی عضوبودن این دما را به هریک از مجموعه‌های خیلی سرد، سرد،معمولی،و گرم اندازه‌گیری می‌کند. تا این‌جا مرحله‌ی اول کار یعنی فازی‌سازی انجام شده‌است.در مرحله‌ی بعد قانون‌های زیر روی این مقادیر فازی عمل می‌کند:

اگر هوا خیلی سرد است آن‌گاه پنکه را خاموش کن.

اگر هوا سرد است آن‌گاه پنکه را متوقف کن.

اگر هوا معمولی است آن‌گاه سرعت پنکه را کم کن.

اگر هوا گرم است آن‌گاه سرعت پنکه را زیاد کن.

توجه کنید که در این قانون‌ها هیچ "در غیر این صورتی" دیده نمی‌شود

یعنی این منطق دوارزشی نیست !

در مرحله‌ی بعد کافی است برای دستگاه مشخص شود که سرعت کم یا زیاد یا خاموش دقیقاً یعنی چه عددی(باز گرداندن مقادیر فازی).

با انجام‌مرتب این‌کار توسط دست‌گاه تهویه، دمای اتاق همیشه برای شما مطلوب خواهد بود

بررسیها نشان می دهند که این امر علاوه بر تامین مطبوعترین دمای ممکن، در مصرف انرژی نیز حداقل بیست در صد صرفه جویی می کند.

ماشینهای لباسشویی و ظرفشویی فازی که اخیرا متداول شده اند، آبی را که لباسها یا ظروف کثیف در آن قرار دارند آزمایش می کنند و بر حسب میزان آلودگی آن، درجه و زمان شستشو را مشخص می کنند.

کنترل عمل‌کرد موتور وسیله‌ی نقلیه برای بدست‌آوردن بازده بیش‌تر و مصرف سوخت کم‌تر!

کنترل عمل‌کرد ترمز‌های ABS Anti-Blocking System، سیستمی در ترمز که مانع قفل شدن ترمز در هنگام ترمزهای ناگهانی می‌شود. که متاسفانه هیچ مطلب جامعی راجع به این موضوع پیدا نکردیم.

ویا این دوربین های هندی کم را دیده اید که مزیت آن ها این است که لرزش دست فیلم بردار را حذف می کند . آیا می تونید تصور کنید که این از کاربردهای منطق فازی است. در واقع در اینجا منطق فازی فر آیند مکانیکی فیلم برداری را کنترل میکنه و تشخیص می ده که حرکت ناشی از لرزش دست فیلم برداه یا حرکت شیئ.

هر کس که با یک دوربین فیلم برداری کار کرده باشد میداند که فیلم برداری بدون لرزش دست کار مشکلی است برای تصیح خطای ناشی از لرزش دست نوع جدیدی از دوربین ها به بازار عرضه شده است . این نوع دوربین ها که بر اساس سیستم های فازی میباشند تثبیت کننده تصویر دیجیتال نامیده شده اند . این سیستم ها بر اساس قواعد (هیوریستیک)زیر ساخته شده اند:

10-اگر تمامی نقاط تصویر به یک جهت حرکت کرده اند آنگاه دست لرزش داشته است

 11-اگر فقط تعدادی نقاط تصویر حرکت کرده است آنگاه دست لرزش نداشته است.

البته این تکنولوژی به دوربین های عکاسی دیجیتال و موبایل هم رسیده!

در کاوش‌های معدن‌شناسان و حفاری‌‌های زمین برای کشف فلزات و کانی‌ها ونیز پیداکردن مخازن طبیعی‌ی نفت و گاز

برای کنترل سامانه‌های حمل ونقل شهری مانند مترو و مونوریل

دستگاه تنظیم سرعت اتومبیل

جالب بدنین غیر از پدال ترمز اتومبیل میشه بوسیله منطق فازی حرکت اتومبیل را مدیریت کرد ؟

بله منطق فازی سرعت وسیله نقلیه با کاهش و افزایش شتاب و همچنین کنترل سوخت و کنترل ترمز سرعت اتومبیل بر روی مقدار ثابتی حفظ میکند.

یک انسان در نور کافی قادر به درک میلیونها رنگ میباشد.ولی یک روبوت چگونه میتواند این تعداد رنگ را تشخیص دهد؟ حال اگر بخواهیم روباتی طراحی کنیم که قادر به تشخیص رنگها باشد از منطق فازی کمک میگیریم و با اختصاص اعدادی به هر رنگ آن را برای روبوت طراحی شده تعریف میکنیم.

ونیز کنترل سامانه‌های گذار خودکار(جعبه دنده‌ی خودرو)

خوراک‌پزها و به طور کلی اغلب و لوازم خانگی.

بالابر‌ها(آسانسورها)

بازی‌های هوش مصنوعی

اتاق‌های گفت‌و‌گو(Chat Rooms)