SZTUCZNA INTELIGENCJA

Podobne dokumenty
SZTUCZNA INTELIGENCJA

Inżynieria Wiedzy i Systemy Ekspertowe. Logika rozmyta. dr inż. Michał Bereta Politechnika Krakowska

STANDARDOWE FUNKCJE PRZYNALEŻNOŚCI. METODY HEURYSTYCZNE wykład 6. (alternatywa dla s) (zdef. poprzez klasę s) GAUSSOWSKA F.

Sieci Neuronowe - Rok III - kierunek IS w IFAiIS UJ 2008/2009. Sieci Neuronowe. Wykład 11 Algorytmy genetyczne; Systemy rozmyte

ZBIORY ROZMYTE I WNIOSKOWANIE PRZYBLIŻONE

Podstawy sztucznej inteligencji

Wnioskowanie rozmyte. Krzysztof Patan

Uniwersytet Zielonogórski Wydział Elektrotechniki, Informatyki i Telekomunikacji Instytut Sterowania i Systemów Informatycznych

Jeśli X jest przestrzenią o nieskończonej liczbie elementów:

Rozmyte systemy doradcze

Zasada rozszerzania. A U A jest zbiorem rozmytym, B jest obrazem zbioru A Przeniesienie rozmytości A w odwzorowaniu f na zbiór B. sup.

INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Adrian Horzyk

METODY INTELIGENCJI OBLICZENIOWEJ wykład 6

Sztuczna inteligencja : Zbiory rozmyte cz. III

WYKŁAD 10 Rozmyta reprezentacja danych (modelowanie i wnioskowanie rozmyte)

Temat: Model SUGENO. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Inżynieria Wiedzy i Systemy Ekspertowe. Niepewność wiedzy. dr inż. Michał Bereta Politechnika Krakowska

METODY INŻYNIERII WIEDZY

Inteligencja obliczeniowa

Metody i techniki sztucznej inteligencji / Leszek Rutkowski. wyd. 2, 3 dodr. Warszawa, Spis treści

Temat: Model TS + ANFIS. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Technologie i systemy oparte na logice rozmytej

Sztuczna inteligencja : Zbiory rozmyte cz. 2

Temat: ANFIS + TS w zadaniach. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Układy logiki rozmytej. Co to jest?

Piotr Sobolewski Krzysztof Skorupski

7. Zagadnienie parkowania ciężarówki.

Politechnika Gdańska Wydział Elektrotechniki i Automatyki Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

METODY INŻYNIERII WIEDZY

METODY INŻYNIERII WIEDZY

6. Zagadnienie parkowania ciężarówki.

WIEDZA METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

PODSTAWY INŻYNIERI WIEDZY

SID Wykład 7 Zbiory rozmyte

TRANSFORMACJE I JAKOŚĆ DANYCH

Inteligencja obliczeniowa

Cel projektu: Wymogi dotyczące sprawozdania:

ALGORYTM PROJEKTOWANIA ROZMYTYCH SYSTEMÓW EKSPERCKICH TYPU MAMDANI ZADEH OCENIAJĄCYCH EFEKTYWNOŚĆ WYKONANIA ZADANIA BOJOWEGO

Sztuczna inteligencja: zbiory rozmyte

PROLOG WSTĘP DO INFORMATYKI. Akademia Górniczo-Hutnicza. Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej.

Jeśli przeszkoda jest blisko to przyhamuj

THE PART OF FUZZY SYSTEMS ASSISTING THE DECISION IN DI- AGNOSTICS OF FUEL ENGINE SUBASSEMBLIES DEFECTS

PODSTAWY BAZ DANYCH. 19. Perspektywy baz danych. 2009/2010 Notatki do wykładu "Podstawy baz danych"

WSTĘP I TAKSONOMIA METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

BAZY DANYCH NORMALIZACJA BAZ DANYCH. Microsoft Access. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

Systemy uczące się wykład 1

ĆWICZENIE 4 ZASTOSOWANIE METOD I NARZĘDZI LOGIKI ROZMYTEJ DO KLASYFIKACJI DANYCH I APROKSYMACJI ODWZOROWAŃ STATYCZNYCH

Problemy złożone trudno jest analizować precyzyjnie Wiedza eksperta w złożonych przypadkach daje się opisać tylko w sposób nieprecyzyjny, np.

Zadanie 0 gdy nie mamy logiki rozmytej. Zadanie 1- gdy już mamy logikę rozmytą

Logika rozmyta. Agnieszka Nowak - Brzezińska

Zagadnienia AI wykład 1

Logika rozmyta typu 2

Sterowanie z wykorzystaniem logiki rozmytej

Reprezentacja rozmyta - zastosowania logiki rozmytej

KARTA PRZEDMIOTU. 17. Efekty kształcenia:

METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING

Metody Sztucznej Inteligencji Methods of Artificial Intelligence. Elektrotechnika II stopień ogólno akademicki. niestacjonarne. przedmiot kierunkowy

Interwałowe zbiory rozmyte

1. Historia 2. Podstawy neurobiologii 3. Definicje i inne kłamstwa 4. Sztuczny neuron i zasady działania SSN. Agenda

Zadanie 0 gdy nie mamy logiki rozmytej

Temat: Projektowanie sterownika rozmytego. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

KOMPUTERY W STEROWANIU. Ćwiczenie 6 Projektowanie układu regulacji rozmytej

ID1SII4. Informatyka I stopień (I stopień / II stopień) ogólnoakademicki (ogólno akademicki / praktyczny) stacjonarne (stacjonarne / niestacjonarne)

ELEMENTY SZTUCZNEJ INTELIGENCJI. Wstęp do logiki rozmytej

Implementacja rozmytych systemów wnioskujących w zdaniach regulacji

BAZY DANYCH MAKRA I PRZYCISKI. Microsoft Access. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

BAZY DANYCH. Microsoft Access NAWIGACJA, MENU I PARAMETRY WYSZUKIWANIA. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

Metody sterowania sterowanie rozmyte System rozmyty (patrz MiPI) użyty jako sterownik/regulator nazywamy sterownikiem/regulatorem rozmytym

Logika rozmyta. Agnieszka Nowak - Brzezińska

W narzędziu typu Excel, Calc czy Gnumeric napisz formułę logiczną która wyznaczy wartośd przynależności dla podanej temperatury do zbioru gorąco.

METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING. EKSPLORACJA DANYCH Ćwiczenia. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

BAZY DANYCH NORMALIZACJA BAZ DANYCH. Microsoft Access. Adrian Horzyk. Akademia Górniczo-Hutnicza

Temat: Projektowanie sterownika rozmytego. Instrukcja do ćwiczeń przedmiotu INŻYNIERIA WIEDZY I SYSTEMY EKSPERTOWE

Tworzenie rozmytego systemu wnioskowania

Logika Stosowana Ćwiczenia

Logika Stosowana. Wykład 5 - Zbiory i logiki rozmyte Część 1. Marcin Szczuka. Instytut Informatyki UW. Wykład monograficzny, semestr letni 2016/2017

Systemy rozmyte i ich zastosowania. Krzysztof Rykaczewski

WNIOSKOWANIE ROZMYTE FUZZY INFERENCE

Systemy ekspertowe i ich zastosowania. Katarzyna Karp Marek Grabowski

Kurs logiki rozmytej - pomoc. Wojciech Szybisty

Piegat A.: Modelowanie i sterowanie rozmyte, Akademicka Oficyna Wydawnicza EXIT, Warszawa 1999 r.

Wprowadzenie do teorii systemów ekspertowych

Method of determination of the current liquidity ratio with the use of fuzzy logic in hard coal mines

METODY INŻYNIERII WIEDZY KNOWLEDGE ENGINEERING AND DATA MINING

METODY INŻYNIERII WIEDZY

O badaniach nad SZTUCZNĄ INTELIGENCJĄ

Sztuczna Inteligencja Projekt

WYKŁAD 11 Uczenie maszynowe drzewa decyzyjne

KARTA MODUŁU KSZTAŁCENIA

Festiwal Myśli Abstrakcyjnej, Warszawa, Czy SZTUCZNA INTELIGENCJA potrzebuje FILOZOFII?

1. Wstęp. 2. Podobieństwo obiektów. Andrzej Łachwa

Sylabus modułu kształcenia na studiach wyższych. Nazwa Wydziału. Nazwa jednostki prowadzącej moduł Nazwa modułu kształcenia

ROK LIV NR 3 (194) 2013

V Seminarium Naukowe "Inżynierskie zastosowania technologii informatycznych" - relacja

Sieci neuronowe do przetwarzania informacji / Stanisław Osowski. wyd. 3. Warszawa, Spis treści

Elementy inteligencji obliczeniowej

ZASTOSOWANIE LOGIKI ROZMYTEJ W ZARZĄDZANIU ZAPASAMI THE USE OF FUZZY LOGIC IN INVENTORY MANAGEMENT

Program "FLiNN-GA" wersja 2.10.β

Transkrypt:

SZTUCZNA INTELIGENCJA SYSTEMY ROZMYTE Adrian Horzyk Akademia Górniczo-Hutnicza Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Inżynierii Biomedycznej Katedra Automatyki i Inżynierii Biomedycznej Laboratorium Biocybernetyki 30-059 Kraków, al. Mickiewicza 30, paw. C3/205 horzyk@agh.edu.pl, Google: Adrian Horzyk

SYSTEMY ROZMYTE Fuzzy Systems Wartości rozmyte są naturalnym sposobem określania pewnych cech przez ludzi w środowisku niepewnym, nieprecyzyjnym, losowym lub na podstawie niekompletnych informacji: bardzo mały, mały, średni, duży, bardzo duży, ogromny, wysoki, niski, dobre, niedobre, przeciętne, słabe, silne, umiarkowane, ładne, brzydkie, gustowne, luksusowe, zimne, chłodne, letnie, ciepłe, gorące, stare, młode, współczesne, niedawno, wcześnie, późno, w przyszłości. W przypadku próby algorytmizacji działań opartych o wartości rozmyte natrafiamy na oczywistą trudność w zakodowaniu takich wartości rozmytych, którym trudno przypisać jedną określoną dokładną wartość!

SYSTEMY ROZMYTE Umożliwiają: reprezentację wartości rozmytych dokonywanie operacji na wartościach rozmytych opisywanie i operowanie na wartościach nieprecyzyjnych, nieostrych lub wieloznacznych wykorzystanie danych symbolicznych do wnioskowania przypisywanie elementom lingwistycznym wartości i zmiennych numerycznych rozmywanie i wyostrzanie wartości tworzenie reguł rozmytych tworzenie i uczenie systemów decyzyjnych i klasyfikujących na podstawie wartości rozmytych

ZBIORY ROZMYTE Zbiór rozmyty definiujemy jako zbiór elementów, na których zdefiniowana jest funkcja przynależności μ A (x) elementu do zbioru: ROZMYTE OSTRE A = { (x, μ A (x)): x X} μ A (x): X [0,1] μ S (x): X {0,1} Korzystamy z logiki wielowartościowej jako aparatu matematycznego do opisu operacji dla zbiorów rozmytych. Stosujemy rozmyte reguły decyzyjne operujące na takich zbiorach. Wielkościom lingwistycznym (symbolicznym) przypisujemy określone zmienne numeryczne, dla których można wyznaczyć funkcje opisujące zakres zmienności parametrów z nimi związanych.

NOTACJA WG ZADEHA X jest przestrzenią o skończonej liczbie elementów, X = {x 1,..., x n }: X = N jest zbiorem liczb naturalnych. Określamy pojęcie zbioru liczb naturalnych bliskich liczbie 7 definiując zbiór rozmyty A X:

NOTACJA WG ZADEHA X jest przestrzenią o nieskończonej liczbie elementów: X = R jest zbiorem liczb rzeczywistych. Określamy pojęcie zbioru liczb rzeczywistych bliskich liczbie 7 definiując funkcję przynależności:

FUNKCJE PRZYNALEŻNOŚCI Funkcja przynależności μ A (x) definiuje stopień przynależności elementu do zbioru rozmytego. Do najczęściej stosowanych funkcji przynależności należą: funkcja trójkątna i funkcja trapezoidalna:

ZBIORY ROZMYTE Zbiór rozmyty nie określa ostrej granicy między elementami, które do danego zbioru należą, a tymi, które do niego nie należą. Granica taka jest rozmyta i zawiera wiele wartości, stopniując przynależność elementu do zbioru jako liczbę z zakresu [0,1]. Zmiennej u można przyporządkować określony stopień przynależności [0,1] do zbioru rozmytego F na podstawie pewnej funkcji przynależności: μf(u) = 0 μf(u) = 1 μf(u) (0,1) - oznacza brak przynależności u do zbioru F - oznacza pełną przynależność u do zbioru F - oznacza częściową przynależność u do zbioru F

DEFINICJE Zbiór elementów przestrzeni X, dla których μ A (x) > 0 nazywamy nośnikiem zbioru rozmytego A i oznaczamy supp A (ang. support): Wysokość zbioru rozmytego A oznaczamy h(a) i definiujemy jako :

DEFINICJE Zbiór rozmyty A nazywamy normalnym wtedy i tylko wtedy, gdy h(a) = 1. Jeżeli zbiór rozmyty A nie jest normalny, to można go znormalizować za pomocą przekształcenia:

DEFINICJE Zbiór rozmyty A jest pusty, co zapisujemy A = Ø, wtedy i tylko wtedy, gdy μ A (x) = 0 dla każdego x X. Zbiór rozmyty A zawiera się w zbiorze rozmytym B, co zapisujemy A B, wtedy i tylko wtedy, gdy μ A (x) μ B (x) dla każdego x X. Zbiór rozmyty A jest równy zbiorowi rozmytemu B, co zapisujemy A = B, wtedy i tylko wtedy, gdy μ A (x) = μ B (x) dla każdego x X.

ALGEBRA ROZMYTA Algebra Boole a jednoznacznie przyporządkowuje dane do zbioru, określając przynależność jako jedną wartość ze zbioru {0,1}: Algebra rozmyta przyporządkowuje różne wartości z zakresu [0,1] do określenia przynależności danej do zbioru:

OPERATORY ROZMYTE W logice rozmytej stosuje się operatory rozmyte: przecięcia (MIN) nazywane T-normą, sumy (MAX) zwane S-normą.

OPERACJE NA ZBIORACH ROZMYTYCH T-NORMY

OPERACJE NA ZBIORACH ROZMYTYCH S-NORMY

PRZYKŁAD DZIAŁANIA OPERATORÓW ROZMYTYCH: NOT, MAX, MIN Załóżmy, że mamy określone trzy zbiory rozmyte opisujące wzrost osób: niskie, średnie i wysokie. Chcemy wyznaczyć zbiory opisujące rozmyte zbiory osób: a) Osób nie średnich b) Osób niskich lub średnich c) Osób średnich i wysokich (a) (b) (c)

KLAROWNOŚĆ OPISU W porównaniu do systemów neuronowych zbiory i reguły rozmyte charakteryzują się intuicyjną interpretacją i łatwością zrozumienia: IF [przesłanka] THEN [konkluzja] A, B to wartości lingwistyczne zdefiniowane jako zbiory rozmyte z uniwersum odpowiednio X i Y, x jest zmienną wejściową i y jest zmienną wyjściową. Reguły rozmyte mogą być tworzone: Przez eksperta, który zdefiniuje rozmyte reguły wnioskowania. Przez system uczący się, który na podstawie zbioru uczącego, dla którego określono przynależność wartości rozmytych do zbiorów rozmytych, określa reguły wnioskowania i funkcje przynależności.

SYSTEMY ROZMYTE Systemy rozmyte zawierają przynajmniej dwa podstawowe moduły: blok wnioskowania i bazę reguł. WEJŚCIE ZBIORY ROZMYTE BLOK WNIOSKOWANIA WYJŚCIE ZBIORY ROZMYTE BAZA REGUŁ

SYSTEMY ROZMYTE Systemy rozmyte zawierają przynajmniej dwa podstawowe moduły: blok wnioskowania i bazę reguł. WEJŚCIE BLOK ROZMYWANIA WYJŚCIE BLOK WYOSTRZANIA ZBIORY ROZMYTE BLOK WNIOSKOWANIA ZBIORY ROZMYTE BAZA REGUŁ

ROZMYWANIE I WYOSTRZANIE Blok rozmywania (fuzyfikator) przekształca n-wymiarowy wektor wejściowy x = [x 1, x 2,., x N ] w zbiór rozmyty F z określoną funkcją przynależności, których rolę najczęściej pełnią funkcje trójkątne, trapezoidalne oraz gaussowskie. WEJŚCIE Blok wyostrzania (defuzyfikator) przekształca zbiór rozmyty na wartość y na podstawie środka ciężkości zbioru rozmytego lub średnich ważonych centrów uwzględniając kształt zbioru rozmytego. ZBIORY ROZMYTE BLOK ROZMYWANIA BLOK WYOSTRZANIA ZBIORY ROZMYTE WYJŚCIE Funkcje rozmyte mogą reprezentować i aproksymować dowolną funkcję ciągłą.

FUNKCJE PRZYNALEŻNOŚCI

ROZMYTA BAZA WIEDZY Reguły rozmyte tworzą swoistą rozmytą bazę wiedzy, która umożliwia wnioskowanie w ramach danego systemu. System wykorzystujący taką rozmytą bazę reguł nazywamy rozmytym systemem wnioskującym. Reguły wnioskowania mogą być wyznaczane automatycznie na podstawie zbioru uczącego oraz metod adaptacyjnych.

EWOLUCYJNE SYSTEMY NEURONOWO-ROZMYTE Inteligentne systemy obliczeniowe obecnie często łączą zalety różnych systemów z zakresu inteligencji obliczeniowej: stosują możliwości uczenia sieci neuronowych, posiadają czytelną interpretację działania opartą o regułową reprezentację wiedzy, przedstawianej w sposób symboliczny, dokonując globalnej optymalizacji parametrów metodami ewolucyjnymi, można je uczyć metodami znanymi z sieci neuronowych, np. metodą wstecznej propagacji błędów, Wykorzystują zwykle wnioskowanie typu Mamdaniego lub schemat Takagi-Sugeno.

WNIOSKOWANIE MAMDANIEGO Polega na połączeniu poprzedników i następników reguł za pomocą t-normy zrealizowanej w postaci typu min lub typu iloczyn. Następnie dokonywana jest agregacja poszczególnych reguł za pomocą t-konormy (s-normy). Rozróżniamy systemy typu A, które na wyjściu bloku wnioskowania dają N zbiorów rozmytych, oraz systemy typu B, na wyjściu którego otrzymujemy jeden zbiór rozmyty, który jest wynikiem agregacji rezultatów wnioskowania w poszczególnych regułach.

T-NORMA

T-KONORMA

AI CZY SZTUCZNE SIECI NEURONOWE PROWADZĄ DO AI?