42
1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI HG/2008-2009 Sveučilište u Zagrebu Fakultet prometnih znanosti Diplomski studij Neizrazita logika - Zaključivanje 3-2 PODJELA METODA ZAKLJUČIVANJA Za postupak zaključivanja nužna pravila zaključivanja: AKO ... ONDA ... (IF ... THEN ...) Metode n-zaključivanja Izravne metode Neizravne metode Izvorna izravna metoda (Mamdani) Fuzzy modeliranje (Tagaki-Sugeno) Metoda pojednostavljenog zaključka

Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    1

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

1

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1

Umjetna inteligencija- Neizrazita logika –

Zaključivanje

47895/47816 UMINTELI

HG/2008-2009

Sveučilište u ZagrebuFakultet prometnih znanosti

Diplomski studij

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-2

PODJELA METODA ZAKLJUČIVANJA

Za postupak zaključivanja nužna pravila zaključivanja:

AKO ... ONDA ... (IF ... THEN ...)

Metode n-zaključivanja

Izravne metode

Neizravne metode

Izvorna izravna metoda

(Mamdani)

Fuzzy modeliranje

(Tagaki-Sugeno)

Metoda pojednostavljenog

zaključka

Page 2: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

2

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-3

Mamdani-jeva izravna metoda (1)- opći oblik pravila zaključivanja

AKO x je A I y je B ONDA z je C

pretpostavke, premise zaključak

x, y, z - varijable

A, B, C - neizraziti skupovi, brojevi

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-4

Mamdani-jeva izravna metoda (2) - primjer pravila

AKO sobna temperatura je “malo viša”

I vlaga je “dosta visoka”

ONDA postaviti regulator klima uređajau položaj “jako vlažno”

x: sobna temperatura (C)y: vlaga (%)z: položaj regulatora (0,...,10)A: malo višaB: dosta visokaC: jako vlažno

Page 3: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

3

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-5

Mamdani-jeva izravna metoda (3) - upotrebljivi oblik pravila

AKO x je “oko 20 stupnjeva”

I y je “oko 80 %”

ONDA z je “oko 8”

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-6

Tagaki-Sugeno-vo modeliranje (1)- opći oblik pravila

Opći oblik pravila zaključivanja u zaključku pravila umjesto neizrazitih skupova koristi linearne funkcije.

AKO x je A I y je B ONDA z = ax + by + c

a, b, c: parametri zaključka (linearna funkcija)

Page 4: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

4

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-7

AKO sobna temperatura je “malo viša”

I vlaga je “dosta visoka”

ONDA postaviti regulator klima uređaja u položaj= sobna temperatura 0.2 + vlaga 0.05

položaj regulatora = 0.05 (sobna temperatura 4.0 + vlaga)

četverostruko jačiutjecaj temperature

Tagaki-Sugeno-vo modeliranje (2)- primjer pravila

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-8

Tagaki-Sugeno-vo modeliranje (3) - upotrebljivi oblik pravila

AKO x je “oko 20 stupnjeva”

I y je “oko 80 %”

ONDA z = 0.2 x + 0.05 y

Iskustveno određivanje linearne funkcije u zaključku složeno

- neizrazito modeliranje

Page 5: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

5

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-9

Metoda pojednostavljenog zaključka (1) - opći oblik pravila

Opći oblik pravila zaključivanja u zaključku pravila umjesto neizrazitih skupova koristi realnu vrijednost.

AKO x je A I y je B ONDA z = c

c: realna vrijednost

Posebni slučaj Mamdani-jeve metode iTagaki-Sugeno modeliranja

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-10

AKO sobna temperatura je “malo viša”

I vlaga je “dosta visoka”

ONDA postaviti regulator klima uređaja u položaj 8

AKO x je “oko 20 stupnjeva”

I y je “oko 80 %”

ONDA z = 8

Upotrebljivi oblik pravila

Metoda pojednostavljenog zaključka (2) - primjer pravila

Page 6: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

6

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-11

POSTUPAK NEIZRAZITOG ZAKLJUČIVANJA

Postupci zaključivanja u izrazitoj (binarnoj) logici:

1. Od općeg prema pojedinačnomModus ponens - dedukcija

2. Od pojedinačnog prema općemModus tollens - indukcija

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-12

Modus ponens

1. Premisa: A B2. Premisa: A

Zaključak: B

: operacija obuhvaćanja

A, B: izraziti skupovi

1. Premisa: AKO x je A ONDA y je B2. Premisa: x je A

Zaključak: y je B

Page 7: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

7

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-13

Modus tollens

1. Premisa: A B2. Premisa: ne A

Zaključak: ne B

: operacija obuhvaćanja

A, B: izraziti skupovi

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-14

Primjer postupka dedukcije u logici

1. Premisa: AKO temperatura je manja od 10 CONDA uključiti grijač

2. Premisa: Temperatura je 5 C

Zaključak: Uključiti grijač

Page 8: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

8

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-15

Neizrazito zaključivanje- približno zaključivanje

1. Premisa: AKO x je A ONDA y je B2. Premisa: x je A’

Zaključak: y je B’

A, A’, B, B’: neizraziti skupovi

n- skupovi u premisama (A, A’) mogu biti slični.

n- skup u premisi (B) i zaključku (B’) može biti sličan.

Neizraziti modus ponens = poopćeni modus ponens

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-16

Ljudsko zaključivanje- približno zaključivanje

1. Premisa: AKO sobna temperatura je niskaONDA uključiti grijanje

2. Premisa: Temperatura je dosta niska

Zaključak: Prilično pojačati grijanje

Za ostvarenje približnog zaključivanja u

1. premisi nužno navesti višestruka pravila.

Page 9: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

9

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-17

Koraci u postupku n-zaključivanja

1. Uz zadane ulaze odrediti premisu svakog pravila.

2. Odrediti zaključak pojedinog pravila.

3. Odrediti rezultantni zaključak.

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-18

IZVORNA IZRAVNA METODA ZAKLJUČIVANJE

Pravila zaključivanja

1. Pravilo: AKO x je A1 I y je B1 ONDA z je C1

2. Pravilo: AKO x je A2 I y je B2 ONDA z je C2

A1, A2, B1, B2, C1, C2: neizraziti skupovi

Page 10: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

10

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-19

1. Korak - odreĎivanje premisa pravila (x0, y0)

Ulazne varijable x i y su konačne vrijednosti x0 i y0

Premisa 1. pravila:

Premisa 2. pravila:

)()( 001 11

yxW BA

)()( 002 22

yxW BA

x1 je A1 I ... I xm je Am

Opći slučaj - m ulaza

)()( 11 mAA xxm

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-20

1. Korak - grafički prikaz (x0, y0)

)()( 001 11yxW BA

)()( 002 22yxW BA

Page 11: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

11

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-21

2. Korak - izvoĎenje pojedinačnog zaključka

Zaključak 1. pravila:

Zaključak 2. pravila:

110' )()(11

CzzWx CC

220' )()(22

CzzWx CC

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-22

2. Korak - grafički prikaz

110' )()(11

CzzWx CC

220' )()(22

CzzWx CC

Page 12: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

12

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-23

3. Korak - izvoĎenje rezultantnog zaključka

Rezultantni zaključak:

)()()(21 '' zzz CCC

Opći slučaj - n pravila

)()()()( ''' 21

zzzznCCCC

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-24

3. Korak - grafički prikaz

)()()(21 '' zzz CCC

Page 13: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

13

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-25

Pretvorba neizrazitog skupa u konačnu vrijednost

1.Težište rezultantnog skupa :

dzz

zdzzz

C

C

)(

)(

0

2. Najveća vrijednost pripadnosti n-skupu:

))(max(0 zz Cz

Metode “defuzifikacije”:

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-26

Grafički prikaz “defuzifikacije”

Page 14: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

14

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-27

1. Korak - odreĎivanje premisa pravila (A’, B’)

Ulazne varijable x i y su neizraziti skupovi A’ i B’

Premisa 1. pravila:

Premisa 2. pravila:

))()(max())()(max( ''1 11

yyxxW BBy

AAx

))()(max())()(max( ''2 22

yyxxW BBy

AAx

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-28

1. Korak - grafički prikaz (A’, B’)

Page 15: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

15

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-29

Primjer izravne metode zaključivanja (1)

Logika vožnje automobila na temelju udaljenosti i brzine vožnje između vozila.

Znanje se izražava u obliku pravila zaključivanja.

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-30

Pravilo 1: AKO udaljenost između vozila je malaI brzina je mala ONDA papučicu gasa pustiti (održavati brzinu).

Pravilo 2: AKO udaljenost između vozila je malaI brzina je velika ONDA pritisnuti kočnicu (smanjiti brzinu).

Pravilo 3: AKO udaljenost između vozila je velikaI brzina je mala ONDA pritisnuti papučicu gasa (povečati brzinu).

Pravilo 4: AKO udaljenost između vozila je velikaI brzina je velika ONDA papučicu gasa pustiti (održavati brzinu).

Primjer izravne metode zaključivanja (2)

Page 16: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

16

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-31

Izražavanje linguističkih pravila n-skupovima, tj.

funkcijama članstva prilagođenim okolnostima

primjene

x: udaljenost između vozila

y: brzina vozila

z: prilagođenje (promjena) brzine

(ubrzanje)

X: x 0 x 40 m

Y: y 0 y 100 km/h

Z: z -20 z 20 km/h2

Primjer izravne metode zaključivanja (3)

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-32

Zadavanje neizrazitih skupova

A1: “blizu” (udaljenost između vozila)

A2: “daleko” (udaljenost između vozila)

B1: “mala” (brzina)

B2: “velika” (brzina)

C1: “održavanje” (brzine)

C2: “smanjenje” (brzine)

C3: “povećanje” (brzine)

Primjer izravne metode zaključivanja (4)

Page 17: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

17

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-33

Primjer izravne metode zaključivanja (5)

blizu

smanj. održ.

daleko

pove.

mala velika

ubrzanje

brzinaudaljenost

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-34

Pravilo 1: AKO x je A1 I y je B1 ONDA z je C1

Pravilo 2: AKO x je A1 I y je B2 ONDA z je C2

Pravilo 3: AKO x je A2 I y je B1 ONDA z je C3

Pravilo 4: AKO x je A2 I y je B2 ONDA z je C1

Pravila zaključivanja izražena u obliku AKO-ONDA

Tablični prikaz

pravila zaključivanja

B1 B2

C1

A2

A1 C2

C3 C1

yx

Primjer izravne metode zaključivanja (6)

Page 18: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

18

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-35

Pravilo 1

Pravilo 2

Pravilo 3

Pravilo 4

donekle smanjiti brzinu

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-36

Ako je udaljenost između vozila 15 m i brzina

60 km/h, zaključak glasi “donekle smanjiti

brzinu” (“održavati brzinu” i “smanjiti brzinu”).

Primjer izravne metode zaključivanja (7)

Page 19: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

19

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-37

n-relacije i izravna metoda zaključivanja

1. Pretvorba pravila AKO-ONDA u neizrazite relacije

2. Izvođenje rezultantnog zaključka iz neizrazitih relacija i zadanog ulaza primjenom operacije slaganja

Manji broj pravila:Mamdani-jev (grafički) oblikizravne metode

Veći broj pravila: Primjena neizrazitih relacija

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-38

Slaganje rezultantnog zaključka

1. Premisa: AKO x je A ONDA y je B RA B

2. Premisa: x je A’ A’

Zaključak: y je B’ B’ = A’ RA B

1. PremisaAKO x je A ONDA y je B

x je A’ y je B’

Fuzzy relacijaRA B

x je A’ y je B’

Pretvorba

Page 20: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

20

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-39

n-pravila “A B” u n-relaciju (1)

Osnova je Lukasiewicz-eva implikacija

),/()()(1(1

)()(

yxyx

YABXBAR

BYX

A

))()((1)( xxx BABA

Zadeh-ova formula:

))()(1(1),( yxyx BAR

Izraženo vrijednostima pripadnosti

1)1( baba

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-40

Osnova je Kartezi-jev produkt

),/())()((

)(

yxyx

BABAR

BYX

A

Mamdani-jeva formula:

baba

)()(),( yxyx BAR

Izraženo vrijednostima pripadnosti

n-pravila “A B” u n-relaciju (2)

Page 21: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

21

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-41

n-pravila “A i B C” u n-relaciju (1)

),,/()()()(1(1

)()(

zyxzyx

ZBACYXCBiAR

CBZYX

A

Zadeh-ova formula:

))())()((1(1),,( zyxzyx CBAR

Izraženo vrijednostima pripadnosti

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-42

),,/())()()(( zyxzyx

CBACBiAR

CBZYX

A

Mamdani-jeva formula:

)()()(),,( zyxzyx CBAR

Izraženo vrijednostima pripadnosti

n-pravila “A i B C” u n-relaciju (2)

Page 22: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

22

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-43

Zadeh-ova formula:

n-pravila “A1 i ... Am C” u n-relaciju

ZXXm

CmAA

M

m

zxx

zxx

1

1

),,,(

)()()(11

1

1

Mamdani-jeva formula:

),,,/()()()( 111

1zxxzxx m

ZXXCmAA

M

m

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-44

Više n-pravila u n-relacije

Pravilo 1: AKO x je A1 ONDA y je B1

Pravilo 2: AKO x je A2 ONDA y je B2

....Pravilo (n-1): AKO x je An-1 ONDA y je Bn-1

Pravilo n: AKO x je An ONDA y je Bn

Pravila zaključivanja Neizrazite relacije

A1 B1 ako ne R1

A2 B2 ako ne R2

....An-1 Bn-1 ako ne Rn-1

An Bn Rn

Page 23: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

23

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-45

OdeĎivanje rezultantne n-relacije

U slučaju n pravila zaključivanja, n-relacija Ri

je rezultat implikacije Ai Bi (i = 1,...,n).

Mamdani-jeva formula - “ako ne” kao ILI

Zadeh-ova formula - “ako ne” kao I

n

i

in RRRRR1

21

n

i

in RRRRR1

21

Rezultantna relacija R je rezultat tumačenja “ako ne”.

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-46

Primjeri pretvorbe n-pravila u n-relacije

Pravilo 1: AKO x je A1 ONDA y je B1

Pravilo 2: AKO x je A2 ONDA y je B2

Slučaj 1: Premise s jednom ulaznom varijablom

X = x1, x2, x3 i A1, A2 XY = y1, y2, y3 i B1, B2 Y

A1 = 1.0 / x1 + 0.6 / x2

A2 = 0.8 / x2 + 1.0 / x3

B1 = 1.0 / y1 + 0.6 / y2 + 0.1 / y3

B2 = 0.2 / y2 + 0.8 / y2 + 0.9 / y3

Neizraziti skupovi

Page 24: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

24

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-47

Slučaj 1 - Mamdani

0.00.00.0

1.06.06.0

1.06.00.1

0.0)(

6.0)(

0.1)(

1.06.00.1

)()()(

3

2

1

1

321

1

1

1

111

x

x

x

R

yyy

A

A

A

BBB

9.08.02.0

8.08.02.0

0.00.00.0

2R

9.08.02.0

8.08.06.0

1.06.00.1

21 RRR

)()(),( yxyx BAR

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-48

9.08.02.0

0.10.14.0

0.10.10.1

2R

9.08.02.0

5.00.14.0

1.06.00.1

21 RRR

0.10.10.1

5.00.10.1

1.06.00.1

0.0)(

6.0)(

0.1)(

1.06.00.1

)()()(

3

2

1

1

321

1

1

1

111

x

x

x

R

yyy

A

A

A

BBB

))()(1(1),( yxyx BAR Slučaj 1 - Zadeh

Page 25: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

25

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-49

Pravilo 1: AKO x je A1 I y je B1 ONDA z je C1

Pravilo 2: AKO x je A2 I y je B2 ONDA z je C2

Slučaj 2: Premise s dvije različite ulazne varijable

X = x1, x2, x3 i A1, A2 XY = y1, y2, y3 i B1, B2 YZ = z1, z2, z3 i C1, C2 Z

Primjeri pretvorbe n-pravila u n-relacije

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-50

A1 = 1.0 / x1 + 0.6 / x2

A2 = 0.8 / x2 + 1.0 / x3

B1 = 1.0 / y1 + 0.5 / y2

B2 = 0.2 / y2 + 0.9 / y2

C1 = 1.0 / z1 + 0.6 / z2 + 0.1 / z3

C2 = 0.2 / z2 + 0.8 / z2 + 0.9 / z3

Premise s dvije različite ulazne varijable

Ai i Bi Ci Ri

Neizraziti skupovi

Pretvorba pravila zaključivanja u fuzzy relaciju

Page 26: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

26

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-51

Mamdani: A1 i B1 C1 R1

)(0.1

0.10.10.1

5.00.10.1

1.06.00.1

0.0)(

6.0)(

0.1)(1.06.00.1

)()()(

1

3

2

1

321

1

1

1

1

111

z

x

x

x

yyy

C

A

A

A

BBB

)(6.0

0.10.10.1

5.00.10.1

1.06.00.11.06.00.1

)()()(

2

321

1

111

z

yyy

C

BBB

)(1.0

0.00.00.0

0.01.01.0

0.01.01.01.06.00.1

)()()(

3

321

1

111

z

yyy

C

BBB

Premise s dvije različite ulazne varijable

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-52

Mamdani: A2 i B2 C2 R2

)(

2.0

2.00.00.0

2.02.00.0

0.00.00.0

0.0)(

6.0)(

0.1)(

9.02.00.0

)()()(

1

3

2

1

321

2

2

2

2

222

z

x

x

x

yyy

C

A

A

A

BBB

)(

8.0

8.02.00.0

8.02.00.0

0.00.00.0

9.02.00.0

)()()(

2

321

2

222

z

yyy

C

BBB

)(

9.0

9.02.00.0

8.02.00.0

0.00.00.0

9.05.00.0

)()()(

3

321

2

222

z

yyy

C

BBB

Premise s dvije različite ulazne varijable

Page 27: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

27

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-53

Mamdani: R = R1 R2

2.02.00.0

2.05.06.0

0.05.00.1

R

8.02.00.0

8.05.06.0

0.05.06.0

9.02.00.0

8.02.01.0

0.01.01.0

Premise s dvije različite ulazne varijable

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-54

Rezultantni zaključak slaganjem (1)

Pravilo 1: AKO x je A1 ONDA y je B1

Pravilo 2: AKO x je A2 ONDA y je B2

1. Slučaj jedne ulazne i jedne izlazne varijable

B’ = A’ R

Pravilo 1: AKO x je A1 I y je A1 ONDA z je C1

Pravilo 2: AKO x je A2 I y je B2 ONDA z je C2

2. Slučaj dvije ulazne i jedne izlazne varijable

C’ = (A’ i B’) R = A’ (B’ R) = B’ (A’ R)

Page 28: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

28

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-55

3. Slučaj jedne n ulaznih i jedne izlazne varijable

Pravilo 1: AKO x je A11 I ... I x je An1

ONDA z je C1

Pravilo 2: AKO x je A12 I ... I x je An2

ONDA z je C2

C’ = (A1’ i ... I An’) R = A1’ A2’ ... An’ R

Rezultantni zaključak slaganjem (2)

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-56

Slučaj 1: Premise s jednom ulaznom varijablom

3.06.08.0

0.03.01.00.03.06.00.03.08.0

)]9.00.0()8.03.0()1.08.0(

),8.00.0()8.03.0()6.08.0(

),2.00.0()6.03.0()0.18.0[(

9.08.02.0

8.08.06.0

1.06.00.1

0.03.08.0''

321

yyy

RAB

A’ = 0.8 / x1 + 0.3 / x2

Rezultantni zaključak slaganjem (3)

Page 29: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

29

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-57

Slučaj 2: Premise s dvije ulazne varijable

A’ = 0.8 / x1 + 0.3 / x2

B’ = 0.4 / y1 + 0.9 / y3

C’ = B’ (A’ R)

),,()(max)(max),(' ''1 zyxxyyx RAx

By

C

),,()(max),( ' zyxxyx RAx

T

T = A’ RC’ = B’ (A R)C’ = B’ T

Rezultantni zaključak slaganjem (4)

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-58

0.03.08.0

'

321

xxx

RAT

1

3

2

1

321

2.02.00.0

2.05.06.0

0.05.00.1

zx

x

xyyy

2

321

8.02.00.0

8.05.06.0

0.05.06.0

z

yyy

3

321

9.02.00.0

8.02.01.0

0.01.01.0

z

yyy

Rezultantni zaključak slaganjem (5)

Page 30: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

30

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-59

1

321

2.05.08.0

'

z

yyyRAT

2

321

3.05.06.0z

yyy

3

321

3.02.01.0z

yyy

2.02.00.0

2.05.06.0

0.05.00.1

3

2

1

321

y

y

yzzz

Rezultantni zaključak slaganjem (6)

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-60

3.04.04.0

3.03.02.0

2.05.05.0

1.06.08.0

9.04.00.0

''

321

3

2

1

321321

zzzy

y

yzzzyyy

TBC

Rezutantni neizraziti zaključak

Rezultantni zaključak slaganjem (7)

Page 31: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

31

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-61

protivnomu

akadab

bkadaa

ba

baba

baba

baba

0

1

1

produkt Drasticni 4

)1(0produkt Vezani 3

produkt Algebarski 2

produkt Logicki 1

Pretvorbe pravila i slaganje rezultatnog zaključka (1)

Mamdani-jeve metode:(T-norme)

n

i

in RRRRR1

21

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-62

baab

baba

bab

baba

baba

baba

/

1aimplikacij ova-Gougen 8

1logike ove-Goedel aImplikacij 7

)1(logike ove-Boole aImplikacij 6

)1(1aimplikacij evazLukasiewic 5

Zadeh-ove metode: n

i

in RRRRR1

21

Pretvorbe pravila i slaganje rezultatnog zaključka (2)

Page 32: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

32

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-63

1. Povećanjem broja varijabli u premisama pravila

broj pravila zaključivanja eksponencijalno raste

2. Porastom broja pravila zaključivanja raste posao

izgradnje pravila

3. Povećanjem broja varijabli u premisama pravila

općenito je teško obuhvatiti odnose između

premisa i zaključaka što dovodi do poteškoća u

izgradnji pravila

ZAKLJUČIVANJE LINEARNIM FUNKCIJAMA

Nedostaci izvorne izravne metode zaključivanja u slučaju većeg broja neizrazitih varijabli u premisama pravila zaključivanja

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-64

Prednosti primjene pravila s linearnim funkcijama

1. Posljedični dio pravila koristi linearne ulazno-izlazne funkcije2. Prepoznavanje pravila modeliranjem ulazno-izlaznih podataka

Takagi, Kang, Sugeno: Fuzzy modeliranje

+ Izgradnja pravila nije ručni postupak- Složenost postupka modeliranja

Page 33: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

33

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-65

Pravilo i AKO x1 je Ai1 I ... I x1 je Ain

ONDA yi = ci0 + ci1 + ... + cin

i (i = 1, 2, ..., r): oznaka pravila

r: ukupni broj pravila

Aik (k = 1, 2, ..., n): neizraziti skupovi

xk: ulazna varijabla

yi: izlazna varijabla i-tog pravila

cik: parametar posljedičnog dijela pravila

Oblik pravila s linearnom funkcijom u zaključku

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-66

Vrijednost n-zaključka određena srednjom težinom

l

i

il

i

ii wywy11

wi: prilagodljivost premisa i-tog pravila

n

k

kA

i xwk

i

1

)(

Aik(xk): vrijednost članstva n-skupa Aik

OdreĎivanje vrijednosti zaključka

Page 34: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

34

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-67

Usporedba s izvornom izravnom metodom

Pravilo 1: AKO x je “Malo” I y je “Malo” ONDA z je “Srednje”

Pravilo 2: AKO x je “Malo” I y je “Srednje” ONDA z je “Malo”

Pravilo 3: AKO x je “Malo” I y je “Veliko” ONDA z je “Vrlo malo”

Pravilo 4: AKO x je “Srednje” I y je “Malo” ONDA z je “Veliko”

Pravilo 5: AKO x je “Srednje” I y je “Srednje” ONDA z je “Srednje”

Pravilo 6: AKO x je “Srednje” I y je “Veliko” ONDA z je “Malo”

Pravilo 7: AKO x je “Veliko” I y je “Malo” ONDA z je “Vrlo veliko”

Pravilo 8: AKO x je “Veliko” I y je “Srednje” ONDA z je “Srednje”

Pravilo 9: AKO x je “Veliko” I y je “Veliko” ONDA z je “Vrlo malo”

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-68

Tvorba neizrazitih skupova

Neizraziti skupovi posljedičnog dijela pravila

Vrlo veliko = oko 10 Malo = oko 4Veliko = oko 8 Vrlo malo = oko 2Srednje = oko 6

2 4 6 8 10 12

1

0

Vrlo malo

Malo

oko6

oko 8

Vrlo oko 8

Page 35: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

35

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-69

Pravilo 1: AKO x je “oko 4” I y je “oko 4” ONDA z je “oko 6”

Pravilo 2: AKO x je “oko 4” I y je “oko 6” ONDA z je “oko 4”

Pravilo 3: AKO x je “oko 4” I y je “oko 8” ONDA z je “oko 2”

Pravilo 4: AKO x je “oko 6” I y je “oko 4” ONDA z je “oko 8”

Pravilo 5: AKO x je “oko 6” I y je “oko 6” ONDA z je “oko 6”

Pravilo 6: AKO x je “oko 6” I y je “oko 8” ONDA z je “oko 4”

Pravilo 7: AKO x je “oko 8” I y je “oko 4” ONDA z je “oko 10”

Pravilo 8: AKO x je “oko 8” I y je “oko 6” ONDA z je “oko 6”

Pravilo 9: AKO x je “oko 8” I y je “oko 8” ONDA z je “oko 2”

Tvorba neizrazitih pravila

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-70

Ulazno-izlazne relacije pojednostavljenogmodela

4 6 8

8

0

x

y

6

4

4

2 4

6

2

6

6 8 10

z = x - y +6 z = -2y + 18

Page 36: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

36

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-71

Ako x je “Veliko” ONDA z = -2y +18Ako y je “Malo ili Srednje” ONDA z = x - y +6

4 6 8

1

0

y

x

Smanjeni broj pravila

Malo ili Srednje Veliko

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-72

Izražavanje nelinearnih odnosa nelinearnim pravilima

0 1

4.0

0

y

x2 3

2.0

6.0

AKO y je “Malo” ONDA y = 0.5+ 2.0

AKO x je “Veliko” ONDA y = 0.2+ 6.0

0 1

1

0x2 3

Malo Veliko

Page 37: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

37

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-73

METODA POJEDNOSTAVLJENOG ZAKLJUČKA

* izvorne izravne metode

- zamjena n-skupa realnom vrijednošću

* linearne funkcije

- zadržavanje samo konstantnog člana

Posebni slučaj pojednostavljenja posljedičnogdijela pravila

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-74

Prednosti metode pojednostavljenog zaključka

1. Jednostavnost mehanizma zaključivanja

2. Brzina računanja

3. Rezultati odgovaraju rezulatima dobivenim

ostalim metodama

Page 38: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

38

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-75

Oblik pravila pojednostavljenog zaključka

Pravilo i AKO x je Ai I y je Bi

ONDA z = ci

i (i = 1, 2, ..., r): oznaka pravila

x: ulazna varijabla

r: ukupni broj pravila

y: izlazna varijabla

Ai, Bi: neizraziti skupovi

ci: realna konstanta

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-76

OdreĎivanje vrijednosti zaključka

r

i

i

r

i

ii

r

i

i

r

i

ii

w

cw

w

zw

z

1

1

1

1

wi: prilagodljivost premise i-tog pravila

)()( yxw ii BA

i

Page 39: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

39

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-77

Primjer zaključivanja - Logika vožnje

Pravilo 1: AKO udaljenost između vozila je malaI brzina je mala ONDA papučicu gasa pustiti (održavati brzinu).

Pravilo 2: AKO udaljenost između vozila je malaI brzina je velika ONDA pritisnuti kočnicu (smanjiti brzinu).

Pravilo 3: AKO udaljenost između vozila je velikaI brzina je mala ONDA pritisnuti papučicu gasa (povečati brzinu).

Pravilo 4: AKO udaljenost između vozila je velikaI brzina je velika ONDA papučicu gasa pustiti (održavati brzinu).

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-78

UtvrĎivanje neizrazitih skupova

X = x1, x2, x3 = 10, 20, 30 m

Y = y1, y2, y3 = 30, 50, 70 km/h

Z = z1, z2, z3 = -10, 0, 10 km/h2

Pravilo 1: AKO x je A1 I y je B1 ONDA z je C1

Pravilo 2: AKO x je A1 I y je B2 ONDA z je C2

Pravilo 3: AKO x je A2 I y je B1 ONDA z je C3

Pravilo 4: AKO x je A2 I y je B2 ONDA z je C1

Page 40: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

40

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-79

UtvrĎivanje funkcija pripadnosti

A1 = 1.0 0.5 0.0 C1 = 0.0 1.5 0.0

A2 = 0.0 0.5 1.0 C2 = 1.0 0.0 0.0

B1 = 1.0 0.5 0.0 C3 = 0.0 0.0 1.0

B2 = 0.0 0.5 1.0

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-80

Pretvorba n-pravila u n-relacije

Pretvorba n-pravila u n-relacije

(Mamdani-jeva formula)

3,2,1,,

)()()(),,(

kji

zyxzyx kCjBiAkjiR

Rezultantna neizrazita relacija

4321 RRRRR

Page 41: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

41

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-81

Rezultantna neizrazita relacija

0.00.00.0

5.05.00.0

0.15.00.0

4321 RRRRR

0.15.00.0

5.05.05.0

0.05.00.1

0.05.00.1

0.05.05.0

0.00.00.0

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-82

IzvoĎenje zaključka na temelju ulaznih vrijednosti

10 20 30

Udaljenost = 30 m A’ = 1.0 0.0 0.0

C’ = B’ (A’ R)

T = A’ R

C’ = B’ T

30 50 70

Brzina = 30 km/h B’ = 1.0 0.0 0.0

z1 z2 z3

-10 0 10

C’ = 0.0 1.0 0.0

Page 42: Umjetna inteligencija - Neizrazita logika Zaključivanje...1 Neizrazita logika - Zaključivanje 3-1 Umjetna inteligencija - Neizrazita logika – Zaključivanje 47895/47816 UMINTELI

42

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-83

Defuzifikacija rezultantnog zaključka

Izračunavanjem težišta

Tumačenje rezultata:

“Zadržati postojeću brzinu”

dzz

zdzzz

C

C

)(

)(

0

000.10

10000.1)10(00

z

Neizrazita logika - Zaključivanje 3-84

Grafički prikaz i tumačenje mogućih zaključaka

5

0 -10

0

-5

-5

10 05

20

10

30

30 7050

x2

x1

x3

y1 y3y2

15

60

ulaz

brzina

udaljenost Sigurno područje (ubrzati)

Nesigurnopodručje(usporiti)