模糊信息处理课件.ppt
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1、第一章 模糊信息处理1.绪论2.模糊集合与模糊关系3.模糊推理系统绪论uu模糊逻辑的发展模糊逻辑的发展uu模糊逻辑与计算机模糊逻辑与计算机uu模糊逻辑与人工智能模糊逻辑与人工智能模糊逻辑的发展模糊逻辑的发展一、模糊逻辑的起源一、模糊逻辑的起源 模糊逻辑模糊逻辑-Fuzzy Logic 模糊概念、模糊现象到处存在。模糊概念、模糊现象到处存在。天气冷热雨的大小风的强弱人的胖瘦年龄大小个子高低uu经典二值(布尔)逻辑经典二值(布尔)逻辑在经典二值(布尔)逻辑体系中,所有的分类在经典二值(布尔)逻辑体系中,所有的分类在经典二值(布尔)逻辑体系中,所有的分类在经典二值(布尔)逻辑体系中,所有的分类都被假
2、定为有明确的边界;都被假定为有明确的边界;都被假定为有明确的边界;都被假定为有明确的边界;(突变)(突变)(突变)(突变)任一被讨论的对象,要么属于这一类,要么不任一被讨论的对象,要么属于这一类,要么不任一被讨论的对象,要么属于这一类,要么不任一被讨论的对象,要么属于这一类,要么不属于这一类;属于这一类;属于这一类;属于这一类;一个命题不是真即是假,不存在亦真亦假或非一个命题不是真即是假,不存在亦真亦假或非一个命题不是真即是假,不存在亦真亦假或非一个命题不是真即是假,不存在亦真亦假或非真非伪的情况。真非伪的情况。真非伪的情况。真非伪的情况。(确定)(确定)(确定)(确定)uu模糊逻辑模糊逻辑对
3、对对对二二二二值值值值逻逻逻逻辑辑辑辑的的的的扩扩扩扩充充充充。关关关关键键键键的的的的概概概概念念念念是是是是:渐渐渐渐变变变变的的的的隶隶隶隶属关系。属关系。属关系。属关系。一个集合可以有部分属于它的元素;一个集合可以有部分属于它的元素;一个集合可以有部分属于它的元素;一个集合可以有部分属于它的元素;(渐变)(渐变)(渐变)(渐变)一一一一个个个个命命命命题题题题可可可可能能能能亦亦亦亦此此此此亦亦亦亦彼彼彼彼,存存存存在在在在着着着着部部部部分分分分真真真真部部部部分分分分伪伪伪伪。(不完全确定)(不完全确定)(不完全确定)(不完全确定)uu模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑是是是是通通通
4、通过过过过模模模模仿仿仿仿人人人人的的的的思思思思维维维维方方方方式式式式来来来来表表表表示示示示和和和和分分分分析析析析不不不不确定、不精确信息的方法和工具。确定、不精确信息的方法和工具。确定、不精确信息的方法和工具。确定、不精确信息的方法和工具。uu模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑本本本本身身身身并并并并不不不不模模模模糊糊糊糊,它它它它并并并并不不不不是是是是“模模模模糊糊糊糊的的的的”逻逻逻逻辑辑辑辑,而而而而是是是是用用用用来来来来对对对对“模模模模糊糊糊糊”(现现现现象象象象、事事事事件件件件)进进进进行行行行处处处处理,以达到消除模糊的逻辑。理,以达到消除模糊的逻辑。理,以达到消
5、除模糊的逻辑。理,以达到消除模糊的逻辑。uu经典(二值)逻辑的数学基础:经典(二值)逻辑的数学基础:经典(二值)逻辑的数学基础:经典(二值)逻辑的数学基础:通过常规集合来工作的。通过常规集合来工作的。通过常规集合来工作的。通过常规集合来工作的。常规集合:常规集合:常规集合:常规集合:集集集集合合合合中中中中的的的的对对对对象象象象关关关关系系系系被被被被严严严严格格格格划划划划分分分分为为为为0 0或或或或1 1,不不不不存存存存在在在在介介介介于于于于两者之间的对象。两者之间的对象。两者之间的对象。两者之间的对象。(1-1-完全属于这个集合;完全属于这个集合;完全属于这个集合;完全属于这个集
6、合;0-0-完全不属于这个集合)完全不属于这个集合)完全不属于这个集合)完全不属于这个集合)uu模糊逻辑的数学基础:模糊逻辑的数学基础:模糊逻辑的数学基础:模糊逻辑的数学基础:通过模糊集合来工作的。通过模糊集合来工作的。通过模糊集合来工作的。通过模糊集合来工作的。模糊集合:模糊集合:模糊集合:模糊集合:允允允允许许许许在在在在一一一一个个个个集集集集合合合合部部部部分分分分隶隶隶隶属属属属。即即即即 对对对对象象象象在在在在模模模模糊糊糊糊集集集集合合合合中的隶属度可为从中的隶属度可为从中的隶属度可为从中的隶属度可为从0-10-1之间的任何值。之间的任何值。之间的任何值。之间的任何值。即可以从
7、即可以从即可以从即可以从“不隶属不隶属不隶属不隶属”到到到到“隶属隶属隶属隶属”逐步过渡。逐步过渡。逐步过渡。逐步过渡。二、模糊逻辑技术的发展和现状二、模糊逻辑技术的发展和现状二、模糊逻辑技术的发展和现状二、模糊逻辑技术的发展和现状 19601960年年年年柏柏柏柏克克克克莱莱莱莱加加加加州州州州大大大大学学学学电电电电子子子子工工工工程程程程系系系系扎扎扎扎德德德德(L.A.ZadehL.A.Zadeh)教教教教授,提出授,提出授,提出授,提出“模糊模糊模糊模糊”的概念。的概念。的概念。的概念。19651965年发表关于模糊集合理论的论文。年发表关于模糊集合理论的论文。年发表关于模糊集合理论
8、的论文。年发表关于模糊集合理论的论文。19661966年年年年马马马马里里里里诺诺诺诺斯斯斯斯(P.N.MarinosP.N.Marinos)发发发发表表表表关关关关于于于于模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑的的的的研研研研究报告。究报告。究报告。究报告。以以以以后后后后,扎扎扎扎德德德德(L.A.ZadehL.A.Zadeh)又又又又提提提提出出出出关关关关于于于于模模模模糊糊糊糊语语语语言言言言变变变变量量量量的的的的概概概概念。念。念。念。19741974年扎德(年扎德(年扎德(年扎德(L.A.ZadehL.A.Zadeh)进行有关模糊逻辑推理的研究。)进行有关模糊逻辑推理的研究。)进行有
9、关模糊逻辑推理的研究。)进行有关模糊逻辑推理的研究。uu七七七七十十十十年年年年代代代代欧欧欧欧洲洲洲洲进进进进行行行行模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑在在在在工工工工业业业业控控控控制制制制方方方方面面面面的的的的应应应应用研究:用研究:用研究:用研究:实现了第一个试验性的蒸汽机控制;实现了第一个试验性的蒸汽机控制;实现了第一个试验性的蒸汽机控制;实现了第一个试验性的蒸汽机控制;热交换器模糊逻辑控制试验;热交换器模糊逻辑控制试验;热交换器模糊逻辑控制试验;热交换器模糊逻辑控制试验;转炉炼钢模糊逻辑控制试验;转炉炼钢模糊逻辑控制试验;转炉炼钢模糊逻辑控制试验;转炉炼钢模糊逻辑控制试验;温度模糊
10、逻辑控制;温度模糊逻辑控制;温度模糊逻辑控制;温度模糊逻辑控制;十字路口交通控制;十字路口交通控制;十字路口交通控制;十字路口交通控制;污、废水处理等。污、废水处理等。污、废水处理等。污、废水处理等。八十年代日本情况:八十年代日本情况:八十年代日本情况:八十年代日本情况:列列列列车车车车的的的的运运运运行行行行和和和和停停停停车车车车模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控制制制制,节节节节能能能能1111111114%14%14%14%;汽汽汽汽车车车车速速速速度度度度模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控制制制制(加加加加速速速速平平平平滑滑滑滑、上上上上下下下下坡坡坡坡稳稳稳稳定);定
11、);定);定);港港港港口口口口集集集集装装装装箱箱箱箱起起起起重重重重机机机机的的的的小小小小车车车车行行行行走走走走和和和和卷卷卷卷扬扬扬扬机机机机的的的的运运运运行行行行控制;控制;控制;控制;家家家家电电电电模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控制制制制(电电电电饭饭饭饭煲煲煲煲、洗洗洗洗衣衣衣衣机机机机、微微微微波波波波炉炉炉炉、空调、电冰箱等)。空调、电冰箱等)。空调、电冰箱等)。空调、电冰箱等)。uu中中中中国国国国:在在在在模模模模糊糊糊糊理理理理论论论论和和和和应应应应用用用用方方方方面面面面的的的的研研研研究究究究起起起起步步步步较较较较慢慢慢慢,但发展较快:但发展较快:
12、但发展较快:但发展较快:1976197619761976年年年年 起步起步起步起步1979197919791979年年年年 模糊控制器的研究模糊控制器的研究模糊控制器的研究模糊控制器的研究1980198019801980年年年年 模糊控制器的算法研究模糊控制器的算法研究模糊控制器的算法研究模糊控制器的算法研究1981198119811981年年年年 模糊语言和模糊文法的研究模糊语言和模糊文法的研究模糊语言和模糊文法的研究模糊语言和模糊文法的研究uu1982198219821982年年年年 磨磨磨磨床床床床研研研研磨磨磨磨表表表表面面面面光光光光洁洁洁洁度度度度模模模模糊糊糊糊控控控控制制制制、
13、开开开开关关关关式式式式液液液液压位置伺服系统模糊控制研究压位置伺服系统模糊控制研究压位置伺服系统模糊控制研究压位置伺服系统模糊控制研究uu1984198419841984年提出语义推理的自学习方法年提出语义推理的自学习方法年提出语义推理的自学习方法年提出语义推理的自学习方法uu1986198619861986年年年年单单单单片片片片微微微微机机机机比比比比例例例例因因因因子子子子模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控 制器制器制器制器uu1987198719871987年我国第一台模糊逻辑推理机年我国第一台模糊逻辑推理机年我国第一台模糊逻辑推理机年我国第一台模糊逻辑推理机uu1990199
14、0年起:年起:年起:年起:工工工工业业业业控控控控制制制制模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控制制制制器器器器:玻玻玻玻璃璃璃璃窑窑窑窑炉炉炉炉、水水水水泥泥泥泥回回回回转窑、转窑、转窑、转窑、PVCPVC树脂聚合过程、功率因数补偿等。树脂聚合过程、功率因数补偿等。树脂聚合过程、功率因数补偿等。树脂聚合过程、功率因数补偿等。uu自然科学基金重大项目:自然科学基金重大项目:自然科学基金重大项目:自然科学基金重大项目:“模糊信息处理与机器智能模糊信息处理与机器智能模糊信息处理与机器智能模糊信息处理与机器智能”“模糊逻辑控制计算机系统模糊逻辑控制计算机系统模糊逻辑控制计算机系统模糊逻辑控制计算机
15、系统”等。等。等。等。uu目前目前目前目前模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑控控控控制制制制技技技技术术术术在在在在工工工工业业业业控控控控制制制制、家家家家电电电电领领领领域域域域有有有有很很很很好发展好发展好发展好发展开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究开展模糊信息处理方面的基础研究和理论研究开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。开发专用模糊控制电路和模糊推理芯片等。uu电脑和人脑电脑和人脑 电电电电脑脑脑脑扩扩扩扩大大大大并并并并延
16、延延延伸伸伸伸了了了了人人人人脑脑脑脑的的的的功功功功能能能能,但但但但两两两两者者者者存存存存在在在在重重重重大差别:大差别:大差别:大差别:如如如如 工作方法工作方法工作方法工作方法 智能性智能性智能性智能性 语言语言语言语言 可靠性可靠性可靠性可靠性 等方面。等方面。等方面。等方面。模糊逻辑与计算机模糊逻辑与计算机1.工作方法工作方法 传统的冯传统的冯 诺依曼计算机:诺依曼计算机:连续串行的微观工作方式;连续串行的微观工作方式;人脑:人脑:串并行的工作方式。串并行的工作方式。2.智能性智能性 计算机的人工智能:计算机的人工智能:建立在对精确符号系统的数据处理上。建立在对精确符号系统的数据
17、处理上。人脑的自然智能:人脑的自然智能:接受的信号具有某种不确定性。接受的信号具有某种不确定性。用统计方法处理(具有模糊性)。用统计方法处理(具有模糊性)。3.3.语言语言语言语言 计算机:计算机:计算机:计算机:使用的是精确、形式化数学语言或程序语言;使用的是精确、形式化数学语言或程序语言;使用的是精确、形式化数学语言或程序语言;使用的是精确、形式化数学语言或程序语言;人脑:人脑:人脑:人脑:可以使用具有模糊性或歧义性的自然语言。可以使用具有模糊性或歧义性的自然语言。可以使用具有模糊性或歧义性的自然语言。可以使用具有模糊性或歧义性的自然语言。4.4.可靠性可靠性可靠性可靠性 计算机:计算机:
18、计算机:计算机:计计计计算算算算具具具具有有有有高高高高精精精精度度度度的的的的特特特特点点点点。但但但但对对对对事事事事物物物物整整整整体体体体把把把把握握握握的的的的可靠性不如人脑。可靠性不如人脑。可靠性不如人脑。可靠性不如人脑。人脑:人脑:人脑:人脑:低低低低精精精精度度度度条条条条件件件件下下下下完完完完成成成成非非非非常常常常复复复复杂杂杂杂的的的的任任任任务务务务,达达达达到到到到相相相相当当当当高的可靠性。高的可靠性。高的可靠性。高的可靠性。uu电脑思维和人脑思维电脑思维和人脑思维 两种思维模式两种思维模式两种思维模式两种思维模式精确的理性分析模式精确的理性分析模式精确的理性分析
19、模式精确的理性分析模式 与读、写、算相联系;与读、写、算相联系;与读、写、算相联系;与读、写、算相联系;模模模模糊糊糊糊的的的的直直直直觉觉觉觉全全全全盘盘盘盘模模模模式式式式 与与与与模模模模式式式式识识识识别别别别和和和和艺艺艺艺术术术术能能能能力力力力有有有有关关关关。允允允允许许许许以以以以不不不不精精精精确确确确、不不不不确确确确定定定定、非非非非定定定定量量量量的的的的自自自自然语言,对复杂多变的事物或现象进行思维。然语言,对复杂多变的事物或现象进行思维。然语言,对复杂多变的事物或现象进行思维。然语言,对复杂多变的事物或现象进行思维。uu人脑的思维具有上述两种模式;人脑的思维具有上
20、述两种模式;uu计算机不具备后一种模式能力;计算机不具备后一种模式能力;uu要要使使计计算算机机进进一一步步模模拟拟人人类类思思维维的的特特点点,可以引入可以引入模糊逻辑模糊逻辑!uu人人人人工工工工智智智智能能能能(AI-Artificial AI-Artificial IntelligenceIntelligence)新新新新兴兴兴兴的边缘学科。的边缘学科。的边缘学科。的边缘学科。uu人工智能主要研究:人工智能主要研究:人工智能主要研究:人工智能主要研究:如如如如何何何何使使使使计计计计算算算算机机机机完完完完成成成成原原原原来来来来由由由由人人人人才才才才能能能能做做做做的的的的具具具具
21、有有有有智智智智能能能能性性性性质质质质的的的的工工工工作作作作,即即即即感感感感知知知知观观观观察察察察能能能能力力力力、记记记记忆忆忆忆能能能能力力力力、逻逻逻逻辑辑辑辑思思思思维维维维能能能能力力力力和和和和语语语语言言言言表表表表达达达达能能能能力力力力等等等等一一一一系系系系列列列列人人人人的的的的脑脑脑脑力力力力活活活活动中所表现出来的能力。动中所表现出来的能力。动中所表现出来的能力。动中所表现出来的能力。uu人人人人工工工工智智智智能能能能是是是是许许许许多多多多相相相相关关关关技技技技术术术术的的的的总总总总称称称称,包包包包括括括括专专专专家家家家系系系系统统统统、机机机机器
22、器器器学学学学习习习习、神神神神经经经经网网网网络络络络、模模模模式式式式识识识识别别别别、模模模模糊糊糊糊逻逻逻逻辑辑辑辑技技技技术术术术等等。等等。等等。等等。模糊逻辑与人工智能模糊逻辑与人工智能uu传传统统的的数数字字电电子子计计算算机机以以二二值值逻逻辑辑为为基基础础,建建立立在在加加法法和和移移位位基基础础上上的的各各种种计计算算能能力力是是它它的的特特长长。对对确确定定性性问问题题具具有有逻逻辑辑推推理理能力,有很高的速度、精度和效率。能力,有很高的速度、精度和效率。uu但是,没有创造性思维的能力。但是,没有创造性思维的能力。uu因因此此,不不可可能能以以二二值值逻逻辑辑来来模模拟
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