模糊数学。模糊集的基础

对准确性的过分渴望开始产生抵消控制理论和系统理论的作用,因为这导致以下事实:该领域的研究只关注那些问题,而仅关注那些可以精确解决的问题。许多类别的重要问题中,数据,目标和约束过于复杂或定义不充分,以至于无法进行精确的数学分析,仅是因为无法用数学方式解释它们,这些问题仍然存在。扎德

定义和特征


在世界上,很多东西不仅仅被分为白色和黑色,还包括真相和真相。一个人使用许多模糊的概念,以近似,定性的水平评估和比较物理量,物体和系统的状态。因此,我们每个人都可以在不诉诸温度计的情况下估算窗外的温度,并且仅以我们自己的感受和近似估算的标尺(“阴天足以打伞”)为指导。


但是定性评估不具有我们通常数字固有的可加性。也就是说,与自然数(2 + 2)相比,我们无法确定近似估算值(“少量金额” +“少量金额”)的运算结果。我们无法确定,因为定性评估在很大程度上取决于决策者,具体情况和在特定案例中投入的意义。


但是,在世界上,有足够的数量由于某种原因我们无法准确评估:房间的秩序程度,汽车的“声望”,人的美貌,事物的“相似性”……但是我想像平常一样使用它们将用于自动化任务。


这种估计的形式化可以基于模糊集的理论。模糊集的概念在1964年出现,这要感谢起源于阿塞拜疆的美国科学家Lutfi Zadeh


我们从基本概念开始考虑他的理论。



模糊集模糊集合)\波浪号{A}中的通用集(宇宙)U是一组对(u,\ mu_A(u)),其中u \ subseteq U,和
\ mu_A(u)- 的隶属函数一个模糊集合\波浪号{A}\ mu_A(u):U→[0; 1]模糊集也可以写成\波浪号{A} = \大杯_ {(u \ subseteq U)}(\ mu_A(u)/ u)= \左\ {(\ mu_A(u)/ u)\右\}


U \ mu_A(u) ( ) u (-) \波浪号{A}. , . - .


\ mu_A(u) ( . ), – . – U \波浪号{A}. , , .


, \ mu_A(u)= \开始{cases} 1&  u \ subseteq A \\ 0&  u \ nsubseteq A \结束{cases}, .


, \ mu_A(u) :


  • ( );
  • ;
  • ;
  • ;
  • ...




-a≤x≤a.




“ ”.


\ mu_A(x)= \ frac {(a- | x |)} {a},-a \ leq x \ leq a
\tilde{A} = \left\{ 0 / -a;…;1 / 0;…;0.5 /  \frac{a}{2};…;0 / a \right\}.



.


– , 1. 0.


, \mu_A(u) 0.5, . -a/2 a/2.


sup⁡(\mu_A(u)),u \subseteq U.


, 1, . – .


, , 0, .


, 1 .


2 (-a, a) \omega = \left\{x | \mu_A(x)>0,  x \subseteq X \right\}\tilde{A}. S_A Supp A.


, x, \mu_A(x)=0; – lim_{|x| \to \infty ⁡}{\mu_A (x)}=0.




, , . :


  1. , ;
  2. , ;
  3. , , .


: \tilde{A}, \tilde{B} ,\tilde{C} — U, x \subseteq U. , .


\tilde{A} = \tilde{B} , \mu_A(x)= \mu_B(x).


A \subseteq B , \mu_A(x) \leq 
 \mu_B (x) x.



\tilde{C} = \tilde{A} \cup \tilde{B} , \mu_C (x) = max⁡ (\mu_A (x); \mu_B (x)). , \mu_C(x) = \mu_A(x) \vee \mu_B (x). (t– s–)



\tilde{C} = \tilde{A} \cap \tilde{B} , \mu_C (x) = min⁡ (\mu_A (x); \mu_B (x)). , \mu_C(x) = \mu_A(x) \wedge \mu_B (x). (t-)



:




. , , . , min max .



\tilde{C} = \tilde{A} \backslash \tilde{B} , \mu_C (x) = \mu_A(x) - \mu_{A \cap B}(x) = \mu_A(x) - min⁡ (\mu_A (x); \mu_B (x)) = max(0; \mu_A(x) - \mu_B(x)).


U \backslash \tilde{A} \overline{\tilde{A}}. , \mu_{A}(x) = 1- \mu_{\overline{A}}(x).


. , , , (, A \cap \overline{A}= ∅). :


α- . α- A_{\alpha}, \ mu_A(x)\ geq \ alpha.




. \波浪号{A} = \ bigcup_ {a \ subseteq M} {\ alpha * A _ {\ alpha}}, M — .



A ^ {\ beta} , \ mu_ {A ^ {\ beta}}(x)= \ mu_A ^ {\ beta}(x). :


  1. β = 2 ( CON(A) ). , . , “ ” ;
  2. β = 0.5 ( DIL(A) ). , . “ ”.


.



\ mu_ {A * B}(x)= \ mu_A(x)* \ mu_B(x).


\ mu_ {A \ circlecirc B}(x)=(\ mu_A(x)+ \ mu_B(x)-1)\ vee 0.


\ mu_ {A \三角形B}(x)= \开始{cases} \ mu_B(x)&放大器; \ mu_A(x)= 1 \\\ mu_A(x)&放大器;  \ mu_B(x)= 1 \\ 0&  \结尾{cases}.




\ mu_ {A + B}(x)= \ mu_A(x)+ \ mu_B(x)-\ mu_A(x)* \ mu_B(x).


\ mu_ {A \ circlecirccirc B}(x)=(\ mu_A(x)+ \ mu_B(x)-1)\楔形1.


\ mu_ {A \ triangledown B}(x)= \开始{cases} \ mu_B(x)&  \ mu_A(x)= 0 \\\ mu_A(x)&放大器; \ mu_B(x)= 0 \\ 1&放大器;  \结尾{cases}.



- – A B λ (1 — λ) ( A B). \ mu_ {A _ + ^ {\ lambda} B}(x)= \ lambda * \ mu_A(x)+(1-\ lambda)* \ mu_B(x).


, λ- :




?


, , . . , ( , ). 2 – .


, . , , , . : , .


, , . , .


, , , , , :


  • 0 <= μ(x) <= 1;
  • ( );
  • 该功能和一组定义的功能必须自然区分由相邻集合代表的概念;
  • 没有关联的通用集(不应考虑限制)上不应有任何差距;
  • 对于相邻集合,其中一个的最大值必须与另一个的最小值重合,并且它们的图的交点必须与过渡点相对应。
  • 以及其他一些特定于任务的任务。

尽管在某些特殊情况下,必须根据上下文确定功能。这些功能的构造是一个单独且相当复杂的主题。


今天就这些。


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