English
Hệ thống Logic mờ là một phương pháp tính đến hiện tại vẫn gây ra nhiều tranh cãi. 1 phần trong cộng đồng ủng hộ nhưng 1 phần vẫn luôn phản dối vì cho rằng phương pháp này không đem lại sự chính xác. Vậy qua bài viết này chúng ta sẽ đi sâu hơn để tìm hiểu về hệ thống Logic mờ nhé.
1. Hệ thống Logic mờ là gì?
Logic mờ (tiếng Anh: Fuzzy logic) được phát triển từ lý thuyết tập mờ để thực hiện lập luận một cách xấp xỉ thay vì lập luận chính xác theo logic vị từ cổ điển. Logic mờ có thể được coi là mặt ứng dụng của lý thuyết tập mờ để xử lý các giá trị trong thế giới thực cho các bài toán phức tạp (Klir 1997).
Fuzzy Logic được hiểu đơn giản là một phương pháp lập luận, gần giống với khả năng lý luận của con người. Bên cạnh đó, hệ thống này có một cách tiếp cận để ra quyết định tương tự như con người, dựa vào tất cả các khả năng trung gian giữa các giá trị kỹ thuật số CÓ và KHÔNG.
Logic mờ cho phép độ liên thuộc có giá trị trong khoảng đóng 0 và 1, và ở hình thức ngôn từ, các khái niệm không chính xác như “hơi hơi”, “gần như”, “khá là” và “rất”. Cụ thể, nó cho phép quan hệ thành viên không đầy đủ giữa thành viên và tập hợp.
2. Nguyên lý hoạt động của bộ điểu khiển logic mờ
Bộ điều khiển logic mờ (Fuzzy logic) được cấu tạo gồm các Membership Functions (MF) đầu vào, đầu ra cùng một loạt các qui tắc liên hệ giữa chúng.
Dựa vào một giá trị cụ thể của đầu vào, bộ điều khiển tiến hành việc “mờ hoá” tại các MF đầu vào, có nghĩa là đánh giá xem tín hiệu đó thuộc vào mức nào trong các mức đã định nghĩa trước.
Sau khâu này,tín hiệu đầu vào được chuyển sang các giá trị dạng khái niệm như “nhanh”, “chậm”, “lớn”, “nhỏ”… Một giá trị đầu vào có thể thuộc một hay nhiều mức của bộ điều khiển.
Giá trị đầu vào độ lệch DY nằm trong cả hai mức giá trị nhỏ và trung bình; tốc độ quay trở r cũng thuộc cả hai mức chậm và trung bình. Tiếp theo, các khái niệm này được xử lý theo các qui tắc của bộ điều khiển và cho ra kết quả là một miền giá trị được tạo bởi các phần của MF đầu ra.
Từ miền giá trị kết quả này, khối “giải mờ” của bộ điều khiển tiến hành biến đổi ngược để được một giá trị cụ thể cho đầu ra.
3. Kiến trúc trong hệ thống logic mờ
Hệ thống logic mờ gồm có 4 phần cơ bản chính:
Mô-đun Fuzzification
Mô-đun này được sử dụng để biến đổi các đầu vào của hệ thống và giúp chia tín hiệu đầu vào thành năm bước khác nhau:
- LP – x là dương lớn
- MP- x là trung bình
- S – x là nhỏ
- MN – x là trung bình âm.
- LN – x là âm lớn
Kiến thức cơ bản
Bạn phải lưu trữ nó trong các quy tắc IF-THEN đã được cung cấp bởi các chuyên gia.
Mô phỏng mô tắc IF-THEN:
“ If <Điều kiện> Then <Công việc>;”
Động cơ suy diễn (Inference Engine)
Động cơ này giúp mô phỏng quá trình suy luận của con người, bằng cách suy luận dựa trên các thông tin đầu vào và quy tắc IF-THEN.
Mô-đun khử nước (Defuzzification Module)
Trong mô-đun này, chúng ta phải biến đổi tập mờ thành một giá trị rõ nét. Tập hợp đó được thu thập bởi một công cụ suy luận.
Các hàm thuộc về (Membership Function) luôn hoạt động trên cùng một khái niệm được gọi là là các tập mờ của các biến.
4. Ưu nhược điểm của hệ thống logic mờ
Ưu điểm của hệ thống logic mờ:
- Trong hệ thống logic mờ, bạn có thể thu thập tất cả các thông tin đầu vào, gồm các thông tin không chính xác, bị bóp méo, nhiễu.
- Dễ xây dựng và dễ hiểu.
- Giải pháp cho những vấn đề phức tạp, chẳng hạn như nghiên cứu thuốc.
- Bạn cũng có thể liên hệ toán học theo khái niệm trong logic mờ.
- Do tính linh hoạt của logic mờ, chúng ta có thể thêm và xóa các quy tắc trong hệ thống này.
Nhược điểm của hệ thống logic mờ:
- Chưa có cách tiếp cận về thiết kế đối với logic mờ.
- Nếu logic học quá đơn giản, thì một người bất kỳ nào cũng đều có thể hiểu được nó.
- Logic mờ chỉ thích hợp cho các bài toán không có độ chính xác cao.
5. Ứng dụng về hệ thống logic mờ
Logic mờ vẫn luôn bị phê phán ở một số cộng đồng nghiên cứu, một số nhà thống kê khẳng định rằng hệ thống logic mờ là mô tả toán học chặt chẽ duy nhất về sự không chắc chắn (uncertainty)
Tuy nhiên chúng vẫn tạo nên nhiều ứng dụng thành công và được chấp nhận rộng rãi, như dưới đây:
- Các hệ thống con của ô tô và các phương tiện giao thông khác, chẳng hạn các hệ thống con như ABS và quản lý hơi (ví dụ Tokyo monorail)
- Máy điều hòa nhiệt độ
- Phần mềm MASSIVE dùng trong các tập phim Chúa nhẫn (Lord of the Rings), phần mềm đã giúp trình diễn những đội quân lớn, tạo các chuyển động một cách ngẫu nhiên nhưng vẫn có thứ tự
- Camera
- Xử lý ảnh số (Digital image processing), chẳng hạn như phát hiện biên (edge detection)
- Nồi cơm điện
- Máy rửa bát
- Thang máy
- Máy giặt và các thiết bị gia dụng khác
- Trí tuệ nhân tạo trong trò chơi điện tử
- Các bộ lọc ngôn ngữ tại các bảng tin (message board) và phòng chat để lọc bỏ các đoạn văn bản khiếm nhã
- Nhận dạng mẫu trong Cảm nhận từ xa (Remote Sensing)
- Gambit System trong Final Fantasy XII
- Lôgic mờ cũng đã được tích hợp vào một số bộ vi điều khiển và vi xử lý, ví dụ Freescale 68HC12.
>>> Xem thêm: Tự động hóa và điều khiển trong công nghiệp