مشاوران ايران | انجام پايان نامه

انجام پايان نامه

كاربرد اين بخش در علوم نرم‌افزاري را مي‌توان به طور ساده اين‌گونه تعريف كرد: منطق فازي از منطق ارزش‌هاي "صفر و يك" نرم‌افزارهاي كلاسيك فراتر رفته و درگاهي جديد براي دنياي علوم نرم‌افزاري و رايانه‌ها مي‌گشايد، زيرا فضاي شناور و نامحدود بين اعداد صفر و يك را نيز در منطق و استدلال‌هاي خود به كار برده و به چالش ميكشد. منطق فازي از فضاي بين دو ارزش "برويم" يا "نرويم"، ارزش‌هاي جديد "شايد برويم" يا "مي‌رويم اگر" يا حتي "احتمال دارد برويم" را استخراج كرده و به كار مي‌گيرد. هر نوع بيان واقعيت، يكسره درست يا نادرست نيست. حقيقت آنها چيزي بين درستي كامل و نادرستي كامل است. چيزي بين يك و صفر، يعني مفهومي چند ارزشي و يا خاكستري. حال فازي چيزي بين سياه و سفيد، يعني خاكستري است. منطق فازي در برابر منطق «باينري» يا «ارسطويي» كه همه چيز را فقط به دو شكل سياه و سفيد، بلي و خير و صفر و يك مي‌بيند، قرار دارد. 

اين منطق در بازه بين صفر و يك قرار داشته و با دوري از مطلق‌گويي (فقط صفر يا يك) از مقدار تعلق عضوي به مجموعه بحث مي‌كند. مثلا يك فرد 40ساله، 15درصد به مجموعه جوان، 70درصد به مجموعه ميانسالان و 25درصد به مجموعه پيران تعلق دارد. اين منطق مطلقا نمي‌گويد كه مثلا فرد موردنظر ميانسال است (مجموع تعلق‌ها الزاما برابر يك نيست).

منطق فازي در 1965 براي اولين بار در مقاله‌اي به همين نام، توسط پروفسور «لطفي عسگرزاده» ارائه شد و در حال حاضر كاربردهاي فراواني دارد و در حيطه مديريت نيز جاي خاصي را به خود اختصاص داده است. اين منطق براي سنجش مسائل و الگوهاي كيفي، كاربرد فراوان دارد و پاسخگوي مسائل زيادي در رشته‌هاي علوم انساني بويژه مديريت است.

منطق فازي راهكاري است كه به وسيله آن مي‌توان سيستم‌هايي پيچيده را كه مدلسازي آنها با استفاده از رياضيات و روش‌هاي مدلسازي كلاسيك غيرممكن بوده و يا بسيار مشكل است، به آساني و با انعطاف بسيار بيشتر، مدلسازي كرد.

در اين مقاله، سعي شده است تا شمايي از منطق فازي، به زباني ساده، ارائه شود. همچنين، مختصري به بنيانگذار اين منطق اشاره شده و در مورد كاربردها، متغيرهاي زباني، قوانين «اگر-آنگاه»، چگونگي به كارگيري و در نهايت تفاوت آن با نظريه احتمالات، بحث شده است.

از آن زمان كه انسان انديشيدن را آغاز كرد، همواره كلمات و عباراتي را بر زبان جاري ساخته كه مرزهايي روشن نداشته‌اند. كلماتي نظير: خوب، بد، جوان، پير، قوي، ضعيف، گرم، سرد، باهوش، زيبا و قيودي نظير: معمولاً، غالباً، تقريباً و به ندرت. روشن است كه نمي‌توان براي اين كلمات رمزي مشخص يافت.

منطق فازي

اين باور به سياه و سفيدها، صفر و يك‌ها و نظام دو ارزشي گذشته بازمي‌گردد و حداقل به يونان قديم و ارسطو مي‌رسد. البته قبل از ارسطو نوعي ذهنيت فلسفي وجود داشت كه به ايمان «دودويي» با شك و ترديد مي‌نگريست.

منطق ارسطو، اساس رياضيات كلاسيك را تشكيل مي‌دهد. براساس اصول و مباني اين منطق، همه چيز تنها مشمول يك قاعده ثابت مي‌شود كه براساس آن، هر چيز يا درست است يا نادرست. منطق ارسطويي دقت را فداي سهولت مي‌كند. نتايج منطق ارسطويي، «دوارزشي» و «درست يا نادرست»، «سياه يا سفيد» و «صفر يا يك» مي‌تواند مطالب رياضي و پردازش رايانه‌اي را ساده كند (همان منبع).

منطق فازي، جهان‌بيني جديدي است كه به رغم ريشه داشتن در فرهنگ مشرق زمين، با نيازهاي دنياي پيچيده كنوني بسيار سازگارتر از منطق ارسطويي است. منطق فازي، جهان را آن‌طور كه هست به تصوير مي‌كشد. دنيايي كه ما در آن زندگي مي‌كنيم، دنياي مبهمات و عدم قطعيت است. مغز انسان عادت كرده است كه در چنين محيطي فكر كند و تصميم بگيرد و اين قابليت مغز كه مي‌تواند با استفاده از داده‌هاي ناصحيح و كيفي به يادگيري و نتيجه‌گيري بپردازد، در مقابل منطق ارسطويي كه لازمه آن داده‌هاي دقيق و كمي است، قابل تامل است (همان منبع).

بنيانگذار منطق فازي

پروفسور لطفي‌زاده، كه در جهان علم به پروفسور زاده مشهور است، در 1921 در شهر باكوي جمهوري آذربايجان به دنيا آمد. مادرش پزشك روس و پدرش روزنامه‌نگاري ايراني بود كه در آن زمان به دلايل شغلي در باكو به سر مي‌برد. او در 10سالگي همزمان با حكومت ديكتاتوري استالين در اتحاد جماهير شوروي سابق، همراه با خانواده مجبور به مراجعت به ايران شد. لطفي‌زاده در كالج البرز تهران (دبيرستان كنوني البرز) تحصيلات متوسطه را به پايان رساند و در امتحانات كنكور سراسري، مقام دوم را كسب كرد. او در 1942 رشته برق و الكترونيك دانشگاه تهران را با موفقيت به پايان رساند و طي جنگ جهاني دوم براي ادامه تحصيلات به امريكا رفت و دوره فوق‌ليسانس مهندسي برق را در انستيتو تكنولوژي ماساچوست MIT طي كرد. پس از آن، دانشگاه كلمبيا در نيويورك را انتخاب كرد و سرانجام در 1949 موفق به دريافت درجه دكتراي خود از اين دانشگاه شد.

وي تئوري و منطق فازي را پايه‌گذاري كرده و در زمينه كاربردهاي آن در هوش مصنوعي، زبان‌شناسي، منطق، تئوري تصميمات، تئوري كنترل، سيستم‌هاي خبره و شبكه‌هاي اعصاب، به تحقيقات گسترده‌اي پرداخت. در حال حاضر، حاصل تحقيقات پروفسور لطفي‌زاده در زمينه منطق فازي در بخش‌هاي گوناگون طراحي نرم‌افزار و سخت‌افزار و محاسبات كامپيوتري بر مبناي كلمات، تئوري شعور كامپيوتر در درك زبان طبيعي و صنايع سبك و سنگين مورداستفاده است.

پروفسور لطفي‌زاده به عنوان كاشف و مبتكر منطق فازي طي يك مقاله علمي كلاسيك كه در 1965 به چاپ رسيد، شهرت جهاني يافت. وي به‌طور رسمي از 1991 بازنشسته شده و مقيم سانفرانسيسكو است. پروفسور لطفي‌زاده داراي 23 درجه دكتراي افتخاري از دانشگاه‌هاي معتبر جهان است، بيش از 200مقاله علمي را به تنهايي به نگارش درآورده و در حال حاضر عضو هيئت تحريريه بيش از 50 مجله علمي دنياست (همان منبع).

فازي و منطق فازي

واژه «فازي» در فرهنگ لغت آكسفورد، به معناي «مبهم، گنگ، نادقيق، گيج، مغشوش، درهم و نامشخص» آمده است. معاني ديگري مثل كركي، درهم و برهم، پرزدار، تيره و نامعلوم نيز از جمله معاني ديگر واژه فازي است.

در مجموع، واژه فازي به «مفاهيم فاقد مرز دقيق» اشاره دارد . لطفي‌زاده در پاسخ به اين سوال كه چرا كلمه فازي را براي اين نظريه انتخاب كرده است، مي‌گويد: «من كلمه فازي را انتخاب كردم چون احساس مي‌كردم كه اين كلمه با بيشترين دقت آنچه را در اين نظريه آمده است، توصيف مي‌كند (قيومي، 1381).

فازي بودن به معناي چندارزشي بودن است و در مقابل منطق دو ارزشي كه در آن براي هر سوال و يا مفهومي تنها دو پاسخ و يا حالت (درست يا نادرست سياه يا سفيد) مي‌تواند وجود داشته باشد، قرار مي‌گيرد. در واقع منطق ارسطويي را مي‌توان حالت خاصي از تفكر فازي به حساب آورد .

منطق فازي معتقد است كه ابهام در ماهيت علم وجود دارد. برخلاف ديگران كه معتقدند كه بايد تقريب‌ها را دقيق‌تر كرد تا بهره‌وري افزايش يابد، لطفي‌زاده معتقد است كه بايد به دنبال ساختن مدل‌هايي بود كه ابهام را به عنوان بخشي از سيستم، مدل كند.

منطق فازي، تكنولوژي جديدي است كه شيوه‌هاي مرسوم براي طراحي و مدل‌سازي يك سيستم را كه نيازمند رياضيات پيشرفته و نسبتاً پيچيده است، با استفاده از مقادير و شرايط زباني و يا به بياني ديگر دانش فرد خبره و با هدف ساده‌سازي و كارامدتر شدن طراحي سيستم جايگزين و يا تا حدود زيادي تكميل مي‌كند.

اين نظريه، قادر است بسياري از مفاهيم، متغيرها و سيستم‌هايي را كه نادقيق و مبهم هستند (همان‌طور كه در عالم واقع نيز اكثراً چنين است) صورتبندي رياضي كرده و زمينه را براي استدلال، استنتاج، كنترل و تصميم‌گيري در شرايط عدم اطمينان ، فراهم آورد. (طاهري، 1378).

در سيستم‏هاي داراي عدم قطعيت زياد و پيچيدگي‌هاي بالا، منطق فازي روشي مناسب براي مدلسازي به شمار مي‌رود.

در سيستم فازي، عدم قطعيت پديده‌ها دو نوع هستند:

1. عدم قطعيت ناشي از ضعف دانش و ابزار بشري در شناخت پيچيدگي‌هاي يك پديده.

2. عدم قطعيت مربوط به عدم صراحت و عدم شفافيت مربوط به پديده يا ويژگي خاص.

يعني، پديده ممكن است ذاتاً غير صريح و وابسته به قضاوت افراد باشد (كوره‌پزان، 2، 1384) مثلاً نمره رضايت شغلي بالا براي كارمندي، ممكن است 80 از 100باشد و براي ديگري 95.

منطق‌هاي رياضي

منطق كلاسيك (دودويي، باينري): منطقي است كه در آن، گزاره‌ها فقط ارزش راست يا دروغ دارند كه آن را منطق 0 و 1 مي‌نامند.

منطق چندمقداره: منطقي كه علاوه‌بر 0 و 1 چند مقدار ديگر را نيز اختيار مي‌كند.

منطق بينهايت مقداره: در اين منطق، ارزش گزاره‌ها مي‌تواند هر عدد حقيقي بين 0 تا 1 باشد.

منطق فازي: نوعي از منطق بي‌نهايت مقداره و در واقع ابتكاري براي بيان رفتار مطلوب سيستم‌ها با استفاده از زبان روزمره. در واقع، منطق فازي منطقي پيوسته است كه از استدلال تقريبي بشر الگوبرداري كرده است.

ويژگي‌هاي منطق فازي

الف- در منطق فازي، استدلال‌هاي دقيق به عنوان مواردي مرزي استدلال‌هاي تقريبي تلقي مي‌شوند.

ب- در منطق فازي، هر چيزي درجه‌پذير است.

پ- هر سيستم منطقي مي‌تواند فازي شود.

ت- در منطق فازي، دانش به عنوان مجموعه‌اي از محدوديت‌هاي تغييرپذير و يا به طور معادل فازي كه بر روي مجموعه‌اي از متغيرها اعمال مي‌شود، تعبير مي‌گردد.

ث- استنتاج، به عنوان فرايند گسترش محدوديت‌هاي تغييرپذير درنظر گرفته مي‌شود (قيومي، 1381).

كاربردها

در 1974، ابراهيم ممداني از دانشگاه لندن، براي نخستين بار از منطق فازي در زمينه كنترل يك موتور بخار ساده استفاده كرد. اولين كاربرد صنعتي منطق فازي، 6 سال بعد صورت گرفت. در 1980 «اسميت» از دانمارك براي نخستين بار از منطق فازي براي كنترل كوره سيمان استفاده كرد. در دهه 1980 موسسه «فوجي الكتريك» منطق فازي را براي كنترل فرايند تصفيه آب به‌كار گرفت. متعاقب آن، شركت «هيتاچي» يك سيستم كنترل خودكار قطار را بر مبناي منطق فازي توسعه داد. گفتني است كه در اوايل دهه 1990 موسسات گفته شده ژاپني‌ در زمينه كاربرد منطق فازي، پيشتاز بوده‌اند.

فازي در كارخانه‌هاي بزرگ نظير ذوب آهن، صنايع خودروسازي، شيشه‌سازي، تصفيه آب، واحدهاي توليد انرژي و در واحدهاي توليدي كوچك نظير كارخانه‌هاي ساخت ماشين لباسشويي و وسائل الكترونيكي مانند ويدئو و ... كاربردهاي گوناگوني پيدا كرده است. (طاهري، 50، 1378).

كاربرد منطق فازي در صنايع خودروسازي مربوط به تنظيم و كنترل ترمزهاي ABS، سيستم ترمز ضدلغزش و گيربكس اتوماتيك براي خودروها (در كارخانه نيسان)، گيربكس اتوماتيك براي خودروها (در شركت سوبارو)، تشخيص عيب در فرايند توليد، محاوره بين ماشين و انسان، كنترل كيفيت و... بوده است.

متغير زباني و قواعد اگر- آنگاه فازي

يكي از ويژگي‌هاي منطق فازي در استفاده از ساختار قانون پايه منطقه فازي است كه طي آن، مسائل كنترلي به يك سري قوانين IF x And y THEN z تبديل مي‌شوند كه پاسخگوي خروجي مطلوب سيستم براي شرايط ورودي داده شده به سيستم است. اين قوانين ساده و آشكار براي توصيف پاسخ‌دهي مطلوب سيستم با اصطلاحاتي از متغيرهاي زبان شناختي به جاي فرمول‌هاي رياضي استفاده مي‌شود.

نكته جالب اينجاست كه گرچه سيستم‌هاي فازي پديده‌هاي غيرقطعي و نامشخص را توصيف مي‌كنند، اما تئوري فازي، تئوري دقيقي است.

متغير زباني، متغيري است كه مقاديرش كلمات يا جملات يك زبان طبيعي و يا مصنوعي باشد. مثلاً، سن يك فرد را درنظر بگيريد، اگر مقاديري را كه سن اختيار مي‌كند با كلماتي نظير: نونهال، نوجوان، جوان، مسن و پير نشان دهيم، متغير سن، متغيري زباني است (آذر و فرجي، 1386، 198).

مثال: سرعت ماشين، متغير x است كه مقاديري را در محدوده [0,Vmax] مي‌پذيرد. اكنون ما سه مجموعه فازي «كند»، «متوسط»، «تند» را مطابق شكل زير در محدوده [0,Vmax] تعريف مي‌كنيم. اگر ما x را يك متغير زباني ببينيم، آنگاه x مي‌تواند «كند» و «متوسط» و «تند» را به عنوان مقدار بپذيرد (شكل1).

يك متغير زباني توسط پنج‌تايي (X,T(x),U,G,M) مشخص مي‌شود كه در آن: