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 كلمات و عباراتى را بکار می بریم كه مرزهاى روشنى نداشته اند. كلماتى نظير «خوب»، «بد»، «جوان»، «پير»، «بلند»، «كوتاه»، «قوى»، «ضعيف»، «گرم»، «سرد»، «خوشحال»، «باهوش»، «زيبا» و قيودى از قبيل «معمولاً»، «غالباً»، «تقريباً» و «به ندرت». روشن است كه نمى توان براى اين كلمات مرز مشخصى يافت، براى مثال در گزاره «على باهوش است» يا «گل رز زيباست» نمى توان مرز مشخصى براى «باهوش بودن» و «زيبا بودن» در نظر گرفت. اما در بسيارى از علوم نظير رياضيات و منطق، فرض بر اين است كه مرزها و محدوده هاى دقيقاً تعريف شده اى وجود دارد و يك موضوع خاص يا در محدوده آن مرز مى گنجد يا نمى گنجد. مواردى چون همه يا هيچ، فانى يا غيرفانى، زنده يا مرده، مرد يا زن، سفيد يا سياه، يا «اين» يا «نقيض اين» . در اين علوم هر گزاره اى يا درست است يا نادرست، پديده هاى واقعى يا «سفيد» هستند يا «سياه».

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

در این ارائه می‌خواهیم به اختصار با منطق فازی آشنا شویم. منطقی كه دنیا را نه به صورت حقایق صفر و یكی، بلكه به صورت طیفی خاكستری از واقعیت‌ها می‌بیند و در هوش مصنوعی كاربرد 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 كنید یك نمایشگاه پوشاكی در گوشه‌ای از شهر برپا شده است و تصمیم می‌گیرید سری به این نمایشگاه بزنید.از اتومبیل استفاده می‌كنید، اما وقتی به محل نمایشگاه می‌رسید، متوجه می‌شوید كه عده زیادی به آنجا آمده‌اند و پاركینگ نمایشگاه تا چشم كار می‌كند، پر شده است.

اما چون حوصله صرف وقت برای پیدا كردن محل دیگری جهت پارك اتومبیل ندارید، با خود می‌گویید: <هر طور شده باید جای پاركی در این پاركینگ پیدا كنم.> سرانجام در گوشه‌ای از این پاركینگ محلی را پیدا می‌كنید كه یك ماشین به طور كامل در آن جا نمی‌شود، اما با كمی اغماض می‌شود یك ماشین را در آن جای داد، هرچند كه این ریسك وجود دارد كه فضای عبور و مرور دیگر خودروها را تنگ كنید و آن‌ها هنگام حركت به خودرو شما آسیب برسانند. اما به هرحال تصمیم می‌گیرید و ماشین خود را پارك می‌كنید.

بسیارخوب! اكنون بیایید بررسی كنیم شما دقیقاً چه كار كردید؟ شما دنبال جای توقف یك اتومبیل می‌گشتید.

آیا پیدا كردید؟

هم بله، هم نه.

شما در ابتدا می‌خواستید ماشین را در جای مناسبی پارك كنید.

آیا چنین عملی انجام دادید؟

از یك نظر بله، از یك دیدگاه نه.

در مقایسه با وقت و انرژی لازم برای پیدا كردن یك مكان راحت برای توقف خودرو، شما جای مناسبی پیدا كردید. چون ممكن بود تا شب دنبال جا بگردید و چنین جایی را پیدا نكنید. اما از این نظر كه اتومبیل را در جایی پارك كردید كه فضای كافی 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 یك یا باینری كامپیوتر، روباتی ساخته شود تا اتومیبل شما را در یك مكان مناسب پارك‌كند، احتمالش كم بود. چنین روباتی به احتمال زیاد ناكام از پاركینگ خارج می‌شد. پس شما با چه منطقی توانستید اتومبیل خود را پارك‌كنید؟

شما از منطق فازی استفاده كردید!

- چند تعریف علمی

- منطق فازي: نوعي از منطق بينهايت مقداره و در حقيقت يک ابتکار براي بيان رفتار مطلوب سيستم ها با استفاده از زبان روزمره.

-در واقه منطق فازي يک منطق پيوسته است که از استدلال تقريبي بشر الگوبرداري 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 باكو، دیده به جهان گشود. مادرش یك پزشك آذری و پدرش یك روزنامه‌نگار ایرانی بود. سال‌های كودكی را در زادگاه خود گذراند. اما در ده سالگی، هنگامی كه استالین، فرمان عمومی كردن زمین‌های كشاورزی در سراسر اتحاد جماهیر شوروی سابق را صادر كرد، وضع زندگی خانوادگی آنان رو به وخامت گذاشت. به ناچار، به همراه خانواده به سرزمین پدری، ایران، مهاجرت كرد 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 كه به هفتاد سالگی رسید رسما بازنشسته شد ولی عجیب نیست كه فهرست فعالیت‌های مرد خلاق، باهوش و فعالی همچون او، پس از بازنشستگی، حتی شلوغ‌تر و متراكم‌تر از قبل باشد.

تاكنون 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 كار می‌كنند

- 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 ، دماي اتاق را مي‌خواند.سپس درجه‌ي عضوبودن اين دما را به هريک از مجموعه‌هاي خيلي سرد، سرد،معمولي،و گرم اندازه‌گيري مي‌کند. تا اين‌جا مرحله‌ي اول کار يعني فازي‌سازي انجام شده‌است.در مرحله‌ي بعد قانون‌هاي زير روي اين مقادير فازي عمل مي‌کند:

اگر هوا خيلي سرد است آن‌گاه پنکه را خاموش کن.

اگر هوا سرد است آن‌گاه پنکه را متوقف کن.

اگر هوا معمولي است آن‌گاه سرعت پنکه را کم کن.

اگر هوا گرم است آن‌گاه سرعت پنکه را زياد کن.

توجه کنيد که در اين قانون‌ها هيچ "در غير اين صورتي" ديده نمي‌شود

يعني اين منطق دوارزشي نيست !

در مرحله‌ي بعد کافي است براي دستگاه مشخص شود که سرعت کم يا زياد يا خاموش دقيقاً يعني چه عددي(باز گرداندن مقادير فازي).

با انجام‌مرتب اين‌کار توسط دست‌گاه تهويه، دماي اتاق هميشه براي 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 وسيله‌ي نقليه براي بدست‌آوردن بازده بيش‌تر و مصرف سوخت کم‌تر!

کنترل عمل‌کرد ترمز‌هاي ABS Anti-Blocking System، سيستمي در ترمز که مانع قفل شدن ترمز در هنگام ترمزهاي ناگهاني مي‌شود. 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 کاوش‌هاي معدن‌شناسان و حفاري‌‌هاي زمين براي کشف فلزات و کاني‌ها ونيز پيداکردن مخازن طبيعي‌ي نفت و گاز

براي کنترل سامانه‌هاي حمل ونقل شهري مانند مترو و مونوريل

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.

ونيز کنترل سامانه‌هاي گذار خودکار(جعبه دنده‌ي خودرو)

خوراک‌پزها و به طور کلي اغلب و لوازم خانگي.

بالابر‌ها(آسانسورها)

بازي‌هاي هوش مصنوعي

اتاق‌هاي گفت‌و‌گو(Chat Rooms)