دانلود تحقیق نظریه فازی

منطق فازی: منطق به کار رفته در بیشتر آیات قرآن
ابتدا به چند تعریف زیر توجه کنید.

منطق کلاسیک: منطقی ست که در آن گزاره ها فقط ارزش راست یا دروغ دارند که آنرا منطق ۰ و ۱ می نامند.

منطق چند مقداره: منطقی که علاوه بر ۰ و ۱ چند مقدار دیگر را نیز اختیار می کند.

منطق بینهایت مقداره: در این منطق ارزش گزاره ها می تواند هر عدد حقیقی بین ۰ تا ۱ باشد.

منطق فازی: نوعی از منطق بینهایت مقداره و در حقیقت یک ابتکار برای بیان رفتار مطلوب سیستم ها با استفاده از زبان روزمره.

در واقه منطق فازی یک منطق پیوسته است که از استدلال تقریبی بشر الگوبرداری کرده است.

جایگاه منطق در برداشت از قرآن کریم
منطق صحیح و مناسب به عنوان مبنا و زیربنای فکری در علوم و بویژه در علوم اسلامی نقش اساسی دارد.

از این رو تفسیر برخی آیات قرآن بدلیل عدم استفاده از منطق مناسب امکان پذیر نیست.

آیات بسیاری در قرآن از مخاطب برهان و دلیل تقاضا کرده است که نشان از حاکم بودن منطق در قرآن است.

زیرا بدون منطق نمی توان برهان آورد و استدلال استنتاج نمود.

برای نمونه می توانید به آیات ۱۱۱ بقره - ۱۰۴ و ۱۰۵ اعراف - ۲۴ انبیا - ۱۷۴ نسا و ....

مراجعه کنید.

پس تقریبا جایگاه منطق قرآن برایمان روشن است.

منطق قرآن نمی تواند دو ارزشی باشد.

به مثال زیر توجه کنید:
در آیه ۴۵ سوره عنکبوت آمده است: ...

ان الصلوه تنهی عن الفحشا و المنکر ...

- یعنی همانا نماز است که اهل نماز را از هر کار زشت و منکر باز می دارد.

اگر به صورت جمله منطقی این مطلب را بیان کنیم داریم: اگر فردی نماز بجای می آورد آنگاه آن فرد از هر کار زشت و منکر باز داشته می شود.

حال سوال اینست که اغلب افراد نماز بجا می اورند ولی بعضی اعمال که خود فحشا و منکرند نیز مرتکب می شوند.

توجیه این عمل چیست؟

پاسخ این است که نماز خواندن یک مفهوم بینهایت ارزشیست.

یعنی ارزش نماز اغلب نمازگزاران بین صفر و یک است.

از طرف دیگر دوری از فحشا و منکر نیز می تواند بینهایت ارزشی باشد.

یعنی ممکن است یک فرد مرتکب فحشا کوچک و یا متوسط و یا بزرگ و یا خیلی بزرگ شود.

به عبارت دیگر اعمال منکر یا فحشا درجات بسیار زیاد دارند.

لذا براساس یک منطق فازی می توان نتیجه گرفت که اگر درجه قبولی نماز یک فرد فرضا ۵۰٪ باشد این فرد حداقل به اندازه ۵۰٪ از فحشا و منکر به دور است و هر چقدر درجه قبولی نماز افزایش یابد حداقل به همان اندازه از فحشا و منکر دور می شود.

تا جاییکه اگر درجه قبولی ۱۰۰٪ باشد این فرد ۱۰۰٪ از فحشا و منکر به دور است.برای اثبات این حرف به زندگی امامان و معصومین توجه کنید.

برای مثال هایی دیگر از این دست می توان به آیه الا بذکر الله تطمئن القلوب نیز اشاره کرد.

گزاره شرطی این آیه را می توان به صورت "اگر انسان خداوند را یاد کند آنگاه به آرامش می رسد" بیان کرد.

از شما می خوام که تحلیلی فازی برای این آیه بیان کنید....

تئوری فازی
تئوری فازی در سال ۱۹۶۵ توسط دکتر لطفی زاده در مقاله ای با عنوان ” مجموعه های فازی ” معرفی گردید.

البته لطفعلی زاده قبل از کار بر روی تئوری فازی شخصیت برجسته ای در تئوری کنترل بود و مفهوم ” حالت ” که اساس تئوری کنترل مدرن را شکل می دهد توسعه داد.

در اوایل دهه ی ۶۰ او به این نتیجه رسید که تئوری کنترل کلاسیک بیش از حد بر روی دقت تاکید داشته و از این رو با سیستم های پیچیده نمی تواند کار کند.

در سال ۱۹۶۲ مطلبی را با این مضمون برای سیستم های بیولوژیک نوشت : ” ما اساسا به نوع جدیدی از ریاضیات نیازمندیم، ریاضیات مقادیر مبهم یا فازی که توسط توزیع های احتمال قابل توصیف نیستند.

” پس از آن وی ایده اش را در قالب مقاله ی “مجموعه های فازی ” تجسم بخشید.

در این مقاله از منطق چند مقداری لوکاسیه ویچ برای مجموعه ها و گروه های اشیا استفاده شده بود.

لطفی زاده برچسب یا نام فازی را روی این مجموعه های گنگ یا چند ارزشی قرار داد.

مجموعه هایی که اجزایشان به درجات مختلف به آنها تعلق دارند.

نظیر مجموعه هایی از مردم که از کار خود راضی هستند.

علت این نامگذاری این بود که مفهوم فازی را از منطق دودویی که در زمان او مطرح بود دورسازد.

او می دید که دانشمندان روز به روز ریاضیات را بیشتر در مسایل خود وارد می کنند و سعی دارند تجارب علمی خود یا مشغله ی علمی خود را با استدلال سیاه و سفید و با استفاده از رایانه ها و ماشین های محاسب پیش ببرند.

او لغت فازی را انتخاب کرد تا همچون خاری در چشم علم مدرن فرو رود.

اصطلاح فازی خشم شدید علوم را علیه خود برانگیخت بزرگترین چالش از جانب ریاضی دانانی بود که معتقد بودند تئوری احتمالات برای حل مسایلی که تئوری فازی ادعای حل بهتر آن را دارد کفایت می کند.

از آنجا که کاربرد های علمی تئوری فازی در ابتدای پیدایش آن مشخص نبود تفهیم آن از جهت فلسفی کار مشکلی بود و تقریبا هیچ یک از مراکز تحقیقاتی تئوری فازی را به عنوان یک زمینه ی تحقیق جدی نگرفتند.

سازمان های دولتی هیچگونه اعتباری برای تحقیقات در مورد فازی اختصاص ندادند.

مجلات یا کنفرانس های معدودی مقالات فازی را پذیرفتند.

دپارتمان های آکادمیک اعضای هیات علمی را که صرفا تحقیقات فازی داشتند ارتقا نمی دادند .این امر باعث شد این رشته ی جدید علمی با تمام مشکلات یک فرزند خوانده که در مظان اتهام قرار داشت رشد کند.

حرکت فازی در آن روز ها به صورت یک فرقه ی کوچک بود و شکلی زیر زمینی به خود گرفت.

این نظریه بدون اینکه از یاری ها و حمایت های علمی متداول آن زمان برخوردار باشد رشد کرده و بالغ شد.

این امر باعث شد که نظریه ی فازی حتی قوی تر شود.

منطق فازی در دانشگاه ها به این رشد نرسید بلکه در بازار تجاری رشد کرد و متناوبا اعتراضات فلسفی دانشمندان غربی را رد کرد و خود اعتراضاتی را مطرح ساخت.

پس از معرفی نظریه ‎ فازی توسط پرفسور لطفی ‎ زاده استاد ایرانی تبار دانشگاه برکلی در سال 1965 میلادی، این نظریه در سطح جهانی روبه پیشرفت و توسعه قابل ملاحظه ‎ ای نمود.

از جمله این پیشرفتها می ‎ توان به ورود نظریه ‎ فازی در بسیاری از رشته ‎ های علوم و مهندسی، برگزاری دهها کنفرانس بین ‎ المللی در موضوعات نظریه فازی، چاپ و انتشار صدها مقاله درمجلات علمی، ورود نظریه فازی در صنعت و ساخت وسایل و تجهیزات گوناگون با بهره ‎ گیری از منطق فازی اشاره کرد.

با توجه به رشد روزافزون و استقبال عمومی از نظریه فازی، در سطح جهانی تشکیل انجمن ‎ های فازی مورد توجه محافل علمی کشورها قرار گرفت که نتیجه آن تأسیس دهها انجمن علمی و گروههای کاری در زمینه نظریه فازی در جهان بوده است.

از جمله این انجمن ‎ ها می ‎ توان به انجمن بین ‎ المللی سیستم ‎ های فازی ( IFSA ) اشاره کرد که در سطح جهانی فعال است و هر دو سال یکبار کنفرانس بین ‎ المللی سیستم ‎ های فازی را برگزار می ‎ کند و مجله Fuzzy Sets and Systems را منتشر می ‎ کند.

در کشور ما نیز طی بیست سال گذشته نظریه فازی بتدریج مورد توجه و استقبال جامعه علمی قرار گرفت و در شاخه ‎ های گوناگون آن نظیر منطق فازی، ریاضیات فازی، آمار فازی، بهینه ‎ سازی فازی، کنترل فازی و سایر رشته ‎ های فازی فعالیتهای تحقیقاتی و آموزشی روبه افزایش نهاد و چندین کنفرانس ملی و بین ‎ المللی با موضوعات نظریه فازی در دانشگاهها و مراکز تحقیقاتی برگزار گردید که از جمله می ‎ توان به برگزاری دو کنفرانس تحت عنوان نظریه مجموعه ‎ های فازی در دانشگاه شهیدباهنر کرمان، به کمک کنفرانس بین ‎ المللی در مرکز تحقیقات فیزیک نظری و ریاضیات،‌ یک کنفرانس بین ‎ المللی در دانشگاه تبریز و سومین کنفرانس فازی در دانشگاه سیستان و بلوچستان، چهارمین کنفرانس سیستم ‎ های فازی در دانشگاه مازندران و پنجمین کنفراس سیستم ‎ های فازی در دانشگاه امام حسین (ع) اشاره کرد.

روند این کنفرانس ‎ ها نشان می ‎ دهد با گذشت زمان تعداد شرکت ‎ کنندگان کنفرانس و مقالات ارایه شده افزایش چشمگیری داشته است.

از این ‎ رو تأسیس انجمنی در زمینه فازی که بتواند ضمن انسجام بخشیدن به فعالیت محققان در زمینه نظریه فازی موجبات رشد و گسترش آن را فراهم نماید همواره مورد توجه بوده است.

در سال 1381 انجمن سیستم ‎ های فازی به عنوان زیرشاخه ‎ ای از انجمن آمار ایران پذیرفته شد که نقش مهمی در شکل ‎‎ گیری انجمن سیستم ‎ های فازی ایفا نمود.

جا دارد در اینجا از حمایت و پشتیبانی انجمن آمار کمال تشکر و قدردانی را بعمل آوریم و این ابتکار انجمن آمار را به عنوان یک انجمن مادر در زایش انجمن ‎ های جدید به عنوان یک الگوی شایسته مورد توجه قرار دهیم.

در چهارمین کنفرانس ‎ سیستم ‎ های فازی ایران در شهریور سال 1381 در دانشگاه مازندران موضوع تأسیس انجمن سیستم ‎ های فازی ایران مورد توجه جدی قرار گرفت و اعضای هیأت موسس انجمن فازی ایران مرکب از آقایان: دکتر محمد مهدی زاهدی، دکتر ماشاءا...

ماشین ‎ چی، دکتر کارو لوکس، دکتر اسفندیار اسلامی، دکتر ناصر رضا ارقامی، دکتر رضا عامری، دکتر رجبعلی برزویی، دکتر عزیزا...

معماریانی، ‌دکتر امیر دانشگر، دکتر ناصر ساداتی، دکتر سراج ‎ الدین کاتبی و دکتر علی وحیدیان کامیاد به عنوان هیأت مؤسس انجمن شروع به فعالیت نمودند.

اعضاء هیأت مؤسس آقای دکتر عامری را به عنوان نماینده هیأت مؤسس برای طی مراحل تأسیس و ثبت انجمن انتخاب کردند.

هیأت مؤسس اساسنامه انجمن سیستم ‎ های فازی ایران را در 6 فصل،‌25 ماده، 55 زیر ماده و 13 تبصره تصویب نمود و نماینده هیأت مؤسس در مورخ 30/10/82 درخواست تأسیس انجمن سیستمهای فازی ایران را رسماً به کمیسیون انجمن ‎ های علمی کشور ارسال نمود.

در سی و سومین جلسه کمیسیون انجمن ‎ های علمی در مورخ 25/7/83 انجمن سیستمهای فازی ایران به تصویب رسید.

پس از تصویب انجمن، طبق اساسنامه و مقررات کمیسیون انجمن ‎ های علمی، مجمع عمومی انجمن در مورخ 5/3/84 با حضور نماینده وزارت علوم جهت تصویب اساسنامه و انتخاب هیأت مدیره انجمن تشکیل جلسه داد.

در این جلسه پس از تصویب اساسنامه انتخابات هیأت مدیره برگزار گردیدکه براساس آن افراد ذیل انتخاب گردیدند: دکتر محمدمهدی زاهدی، دکتر ماشاء ا...

ماشین ‎ چی، دکتر کارو لوکس، دکتر عزیزا...

معماریانی، دکتر رضا عامری،‌ دکتر رجبعلی برزویی و دکتر امیر دانشگر، ضمناً آقایان دکتر ناصر رضا ارقامی و دکتر علی وحیدیان کامیاد به عنوان اعضای علی ‎ البدل و دکتر اسماعیل یزدانی به عنوان بازرس انتخاب گردیدند.

پس از آن در مورخ 17/3/85اولین جلسه انجمن برگزار گردید که اعضا از بین خود آقایان دکتر محمد مهدی زاهدی را به عنوان رئیس، دکتر عزیزا...

معماریانی را به عنوان نایب رئیس و دکتر رضا عامری را به عنوان خزانه ‎ دار انجمن برگزیدند.

هیأت مدیره انجمن در مورخ 18/5/84 موفق به ثبت انجمن در اداره ثبت شرکتها و مؤسسات غیرتجاری گردید.

هیأت مدیره انجمن در این مدت با برگزاری جلسات منظم در جهت انجام وظایف محوله و فعال ‎ سازی انجمن اقدام نموده است و اقدامات زیر را انجام داده است: انجام مکاتبات لازم با وزارت علوم جهت اخذ بودجه و امکانات لازم فعال کردن دبیرخانه انجمن طراحی آرم و سربرگ انجمن تعیین نماینده انجمن در دانشگاهها و مؤسسات و عضوگیری افتتاح حساب ویژه انجمن فراهم کردن زمینه ‎ های لازم برای برگزاری ششمین کنفرانس سیستم ‎ های فازی ایران و اولین کنفرانس سیستم ‎ های فازی جهان اسلام به میزبانی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شیراز چاپ و انتشار مجله Iranian Journal of Fuzzy Systems به کمک دانشگاه سیستان و بلوچستان ایجاد ارتباط با سایر انجمن ‎ ها و مؤسسات علمی برنامه ‎ ریزی برای فعالیتهای آتی انجمن.

تاریخچه مختصری از نظریه و کاربردهای فازی(دهه 1960 آغاز نظریه فازی) نظریه فازی به وسیله پروفسور لطفی‌زاده در سال 1965 در مقاله‌ای به نام مجموعه‌های فازی معرفی شد.

ایشان قبل از کار بر روی نظریه فازی، یک استاد برجسته در نظریه کنترل بود.

او مفهوم «حالت» را که اساس نظریه کنترل مدرن را شکل می‌دهد، توسعه داد.

عسگرزاده در سال 1962 چیزی را بدین مضمون برای سیستم‌های بیولوژیک نوشت: ما اساساً به نوع جدید ریاضیات نیازمندیم؛ ریاضیات مقادیر مبهم یا فازی که توسط توزیع‌های احتمالات قابل توصیف نیستند.وی فعالیت خویش در نظریه فازی را در مقاله‌ای با عنوان «مجموعه‌های فازی» تجسم بخشید.

مباحث بسیاری در مورد مجموعه‌های فازی به وجود آمد و ریاضیدانان معتقد بودند نظریه احتمالات برای حل مسائلی که نظریه فازی ادعای حل بهتر آن را دارد، کفایت می‌کند.

دهه 1960 دهه چالش کشیدن و انکار نظریه فازی بود و هیچ یک از مراکز تحقیقاتی، نظریه فازی را به عنوان یک زمینه تحقیق جدی نگرفتند.

اما در دهه 1970، به کاربردهای عملی نظریه فازی توجه شد و دیدگاه‌های شک‌برانگیز درباره ماهیت وجودی نظریه فازی مرتفع شد.

استاد لطفی‌زاده پس از معرفی مجموعه فازی در سال 1965، مفاهیم الگوریتم فازی را در سال 1968، تصمیم‌گیری فازی را در سال 1970 و ترتیب فازی را در سال 1971 ارائه نمود.

ایشان در سال 1973 اساس کار کنترل فازی را بنا کرد.

این مبحث باعث تولد کنترل‌کننده‌های فازی برای سیستم‌های واقعی بود؛ ممدانی (Mamdani) و آسیلیان (Assilian) چهارچوب اولیه‌ای را برای کنترل‌کننده فازی مشخص کردند.

در سال 1978 هومبلاد (Holmblad) و اوسترگارد(Ostergaard) اولین کنترل‌کننده فازی را برای کنترل یک فرایند صنعتی به کار بردند که از این تاریخ، با کاربرد نظریه فازی در سیستم‌های واقعی، دیدگاه شک‌برانگیز درباره ماهیت وجودی این نظریه کاملاً متزلزل شد.

دهه 1980 از لحاظ نظری، پیشرفت کندی داشت؛ اما کاربرد کنترل فازی باعث دوام نظریه فازی شد.مهندسان ژاپنی به سرعت دریافتند که کنترل‌کننده‌های فازی به سهولت قابل طراحی بوده و در مورد بسیاری مسائل می‌توان از آنها استفاده کرد.

به علت اینکه کنترل فازی به یک مدل ریاضی نیاز ندارد، می‌توان آن را در مورد بسیاری از سیستم‌هایی که به وسیله نظریه کنترل متعارف قابل پیاده‌سازی نیستند، به کار برد.

سوگنو مشغول کار بر روی ربات فازی شد، ماشینی که از راه دور کنترل می‌شد و خودش به تنهایی عمل پارک را انجام می‌داد.

یاشونوبو (Yasunobu) و میاموتو (Miyamoto) از شرکت هیتاچی کار روی سیستم کنترل قطار زیرزمینی سندایی را آغاز کردند.

بالاخره در سال 1987 پروژه به ثمر نشست و یکی از پیشرفته‌ترین سیستم‌های قطار زیرزمینی را در جهان به وجود آورد.

در دومین کنفرانس‌ سیستم‌های فازی که در توکیو برگزار شد، درست سه روز بعد از افتتاح قطار زیرزمینی سندایی، هیروتا (Hirota) یک روبات فازی را به نمایش گذارد که پینگ‌پونگ بازی می‌کرد؛ یاماکاوا (Yamakawa) نیز سیستم فازی را نشان داد که یک پاندول معکوس را در حالت تعادل نشان می‌داد.

پس از این کنفرانس، توجه مهندسان، دولتمردان و تجار جلب شد و زمینه‌های پیشرفت نظریه فازی فراهم شد.

دهه 1990 ، توجه محققان امریکا و اروپا به سیستم‌های فازی موفقیت سیستم‌های فازی در ژاپن، مورد توجه محققان امریکا و اروپا واقع شد و دیدگاه بسیاری از محققان به سیستم‌های فازی تغییر کرد.در سال 1992 اولین کنفرانس بین‌المللی در مورد سیستم‌های فازی به وسیله بزرگترین سازمان مهندسی یعنی IEEE برگزار شد.

در دهه 1990 پیشرفت‌های زیادی در زمینه سیستم‌های فازی ایجاد شد؛ اما با وجود شفاف شدن تصویر سیستم‌های فازی، هنوز فعالیت‌های بسیاری باید انجام شود و بسیاری از راه‌حل‌ها و روش‌ها همچنان در ابتدای راه قرار دارد.

بنابراین توصیه می‌شود که محققان کشور با تحقیق و تفحص در این زمینه، موجبات پیشرفت‌های عمده در زمینه نظریه فازی را فراهم نمایند.

زندگینامه پروفسور لطفی‌زاده استاد لطفی‌زاده در سال 1921 در باکو متولد شد.

آنجا مرکز آذربایجان شوروی بود.

لطفی‌زاده یک شهروند ایرانی بود؛ پدرش یک تاجر و نیز خبرنگار روزنامه ایرانیان بود.

استاد لطفی‌زاده از 10 تا 23 سالگی در ایران زندگی کرد و به مدرسه مذهبی رفت.

خاندان لطفی‌زاده از اشراف و ثروتمندان ایرانی بودند که همیشه ماشین و خدمتکار شخصی داشتند.

در سال 1942 با درجه کارشناسی مهندسی برق از دانشکده فنی دانشگاه تهران فارغ‌التحصیل شد.

او در سال 1944 وارد امریکا شد و به دانشگاه MIT رفت و در سال 1946 درجه کارشناسی‌ارشد را در مهندسی برق دریافت کرد.

در سال 1951 درجه دکترای خود را در رشته مهندسی برق دریافت نمود و به استادان دانشگاه کلمبیا ملحق شد.

سپس به دانشگاه برکلی رفته و در سال 1963 ریاست دپارتمان مهندسی برق دانشگاه برکلی را که بالاترین عنوان در رشته مهندسی برق است، کسب نمود.

لطفی‌زاده انسانی است که همیشه موارد مخالف را مورد بررسی قرار داده و به بحث درباره آن می‌پردازد.

این خصوصیت، قابلیت پیروزی بر مشکلات را به لطفی‌زاده اعطا نموده است.

در سال 1956 لطفی‌زاده بررسی منطق چند ارزشی و ارائه مقالات تخصصی در مورد این منطق را آغاز کرد.

پروفسور لطفی‌زاده از طریق مؤسسه پرینستون با استفن کلین آشنا شد.

استفن کلین کسی است که از طرف مؤسسه پرینستون، منطق چند ارزشی را در ایالات متحده رهبری می‌کرد.

کلین متفکر جوان ایرانی را زیر بال و پر خود گرفت.

آنها هیچ مقاله‌ای با یکدیگر ننوشتند، اما تحت تأثیر یکدیگر قرار داشتند.

لطفی‌زاده اصول منطق و ریاضی منطق چند ارزشی را فرا گرفت و به کلین اساس مهندسی برق و نظریه اطلاعات را آموخت.

وی پس از آشنایی با پرینستون، شیفته منطق چند ارزشی شد.

در سال 1962 لطفی‌زاده تغییرات مهم و اصلی را در مقاله «از نظریه مدار به نظریه سیستم» در مجله IRE که یکی از بهترین مجله‌های مهندسی آن روز بود، منتشر ساخت.

در اینجا برای اولین بار عبارت فازی را برای چند ارزشی پیشنهاد داد.

لطفی‌زاده پس از ارائه منطق فازی، در تمام دهه 1970 و دهه 1980 به منتقدان خود در مورد این منطق پاسخ می‌داد.

متانت، حوصله و صبوری استاد در برخورد با انتقادات و منتقدان منطق فازی از خود بروز می‌داد، در رشد و نمو منطق فازی بسیار مؤثر بوده است، به طوری که رشد کاربردهای کنترل فازی و منطق فازی در سیستم‌های کنترل را مدیون تلاش و کوشش پروفسور لطفی‌زاده می‌دانند و هرگز جهانیان تلاش این بزرگ‌مرد اسطوره‌ای ایرانی را فراموش نخواهند کرد.

تعریف سیستم‌های فازی و انواع آن واژه فازی در فرهنگ لغت آکسفورد به صورت مبهم، گنگ و نادقیق تعریف شده است.

اگر بخواهیم نظریه مجموعه‌های فازی را تعریف کنیم، باید بگوییم که نظریه‌ای است برای اقدام در شرایط عدم اطمینان؛ این نظریه قادر است بسیاری از مفاهیم و متغیر‌ها و سیستم‌هایی را که نادقیق هستند، صورت‌بندی ریاضی ببخشد و زمینه را برای استدلال، استنتاج، کنترل و تصمیم‌گیری در شرایط عدم اطمینان فراهم آورد.

چرا سیستم‌های فازی: دنیای واقعی ما بسیار پیچیده‌تر از آن است که بتوان یک توصیف و تعریف دقیق برای آن به دست آورد؛ بنابراین باید برای یک مدل، توصیف تقریبی یا همان فازی که قابل قبول و قابل تجزیه و تحلیل باشد معرفی شود.

با حرکت به سوی عصر اطلاعات، دانش و معرفت بشری بسیار اهمیت پیدا می‌کند.

بنابراین ما به فرضیه‌ای نیاز داریم که بتواند دانش بشری را به شکلی سیستماتیک فرموله کرده و آن را به همراه سایر مدل‌های ریاضی در سیستم‌های مهندسی قرار دهد.

سیستم‌های فازی چگونه سیستم‌هایی هستند؟

سیستم‌های فازی، سیستم‌های مبتنی بر دانش یا قواعد می‌باشند؛ قلب یک سیستم فازی یک پایگاه دانش است که از قواعد اگر ـ آنگاه فازی تشکیل شده است.

یک قاعده اگر ـ آنگاه فازی، یک عبارت اگر ـ آنگاه است که بعضی کلمات آن به وسیله توابع تعلق پیوسته مشخص شده‌اند.

مثال: اگر سرعت خودرو بالاست، آنگاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید.

کلمات «بالا» و «کم» به وسیله توابع تعلق مشخص شده‌اند؛ توضیحات کامل در شکل ارائه شده است.

مثال 1-1: فرض کنید می‌خواهیم کنترل‌کنند‌ه‌ای طراحی کنیم که سرعت خودرو را به طور خودکار کنترل کند.

راه‌حل این است که رفتار رانندگان را شبیه‌سازی کنیم؛ بدین معنی که قواعدی را که راننده در حین حرکت استفاده می‌کند، به کنترل‌کننده خودکار تبدیل نماییم.

در صحبت‌های عامیانه راننده‌ها در شرایط طبیعی از 3 قاعده زیر در حین رانندگی استفاده می‌کنند: اگر سرعت پایین است، آنگاه نیروی بیشتری به پدال گاز وارد کنید.

اگر سرعت متوسط است، آنگاه نیروی متعادلی به پدال گاز وارد کنید.

اگر سرعت بالاست، آنگاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید.

به طور خلاصه، نقطه شروع ساخت یک سیستم فازی به دست آوردن مجموعه‌ای از قواعد اگر ـ آنگاه فازی از دانش افراد خبره یا دانش حوزه مورد بررسی می‌باشد؛ مرحله بعدی، ترکیب این قواعد در یک سیستم واحد است.

انواع سیستم‌های فازی سیستم‌های فازی خالص سیستم‌های فازی تاکاگی ـ سوگنوکانگ (TSK) سیستم‌های با فازی‌ساز و غیر فازی‌ساز سیستم فازی خالص موتور استنتاج فازی، این قواعد را به یک نگاشت از مجموعه‌های فازی در فضای ورودی به مجموعه‌های فازی و در فضای خروجی بر اساس اصول منطق فازی ترکیب می‌کند.

مشکل اصلی در رابطه با سیستم‌های فازی خالص این است که ورودی‌ها و خروجی‌های آن مجموعه‌های فازی می‌باشند.

درحالی که در سیستم‌های مهندسی، ورودی‌ها و خروجی‌ها متغیرهایی با مقادیر حقیقی می‌باشند.

برای حل این مشکل، تاکاگی سوگنو و کانگ، نوع دیگری از سیستم‌های فازی معرفی کرده‌اند که ورودی‌ها و خروجی‌های آن متغیرهایی با مقادیر واقعی هستند.

سیستم فازی تاکاگی ـ سوگنو و کانگ بدین ترتیب قاعده فازی از یک عبارت توصیفی با مقادیر زبانی، به یک رابطه ساده تبدیل شده است؛ به طور مثال در مورد خودرو می‌توان اعلام کرد که اگر سرعت خودرو X باشد، آنگاه نیروی وارد بر پدال گاز برابر Y=CX می‌باشد.

مشکلات عمده سیستم فازی TSK عبارت است از: بخش «آنگاه» قاعده یک فرمول ریاضی بوده و بنابراین چهارچوبی را برای نمایش دانش بشری فراهم نمی‌کند.

این سیستم دست ما را برای اعمال اصول مختلف منطق فازی باز نمی‌گذارد و در نتیجه انعطاف‌پذیری سیستم‌های فازی در این ساختار وجود ندارد.برای حل این مشکلات نوع سومی از سیستم‌های فازی یعنی سیستم فازی با فازی‌سازها و غیر فازی‌سازها مورد استفاده قرار گرفت.

سیستم‌های فازی با فازی‌ساز و غیر فازی ساز این سیستم فازی معایب سیستم فازی خالص و سیستم فازی TSK را می‌پوشاند.

در این مبحث، از این پس سیستم فازی با فازی ساز و غیر فازی‌ساز منظور خواهد بود.

به عنوان نتیجه‌گیری برای این بخش لازم است یادآوری شود که جنبه متمم نظریه سیستم‌های فازی این است که یک فرایند سیستماتیک را برای تبدیل یک پایگاه دانش به یک نگاشت غیر فعلی فراهم می‌سازد.

زمینه‌های تحقیق عمده در نظریه فازی منظور از نظریه فازی، تمام نظریه‌هایی است که از مفاهیم اساسی مجموعه‌های فازی یا توابع تعلق استفاده می‌کنند.

مطابق شکل، نظریه فازی را می‌توان به پنج شاخه عمده تقسیم کرد که عبارتند از: ریاضیات فازی مفاهیم ریاضیات کلاسیک، با جایگزینی مجموعه‌های فازی با مجموعه‌های کلاسیک توسعه پیدا کرده است.

منطق فازی و هوش مصنوعی که در آن منطق کلاسیک تقریب‌هایی یافته و سیستم‌های خبره بر اساس اطلاعات و استنتاج تقریبی توسعه پیدا کرده است.

مقیاس و عدم حتمیت ما در جهانی زندگی می کنیم که اشیا و حوادث پیرامونمان از کفیت های گوناگونی بخوردارند.

اموری که هرروزه با آنها مواجه می شویم هرگز از حتمیت برخوردار نیستند.

به عنوان مثال در اندازه گیری فاصله ی بین دو نقطه اگر فاصله ی بین دو شهر یا کشور مطرح است از مقیاس کیلومتر و مایل استفاده می شود اما برای اندازه گیری فاصله ی دو نقطه در دستگاه مختصات دکارتی در صفحه ی دفترمان از مقیاس سانتی متر بهره می گیریم و یا در اندازه گیری ضخامت یک برگ کاغذ مقیاس میلی متر را مورد استفاده قرار می دهیم.

همان طور که می بینید از هر مقیاس متناسب با زمینه ی کاری خود استفاده می کنیم .

از طرف دیگر هر اندازه یک مقیاس را کوچک کنیم باز هم کمیت های قابل اندازه گیری موجوداند که به مقیاسی کوچکتر نیاز دارند به همین ترتیب کمیت هایی وجود دارد که برای سنجش آن ها مقیاس بزرگتری مورد نیاز است مثلا در علوم کامپیوتری از مقیاس های کیلوبایت ، مگا بایت و … استفاده می شود.

بدین ترتیب اندازه گیری های ما هرگز از حتمیت برخوردار نیستند و زمانی که عدد حاصل از یک اندازه گیری ۱۲ است بدون دانستن مقیاس به کار رفته در اندازه گیری هیچ اظهار نظری نمی توان داشت.البته این عدم حتمیت در علومی که مفاهیم مربوط به آن ها قابلیت کمی شدن ندارند بیشتر به چشم می خورد.

به عنوان مثال می توان از علوم جامعه شناسی و روانشناسی که در رابطه ی مستقیم با انسان و رفتار های انسانی قرار دارند نام برد.

تا کنون تلاش های بسیاری جهت استخراج قوانین علمی دقیق برای برای انسان و جامعه به عمل آمده است که هیچ یک قادر به محو کردن عدم حتمیت نبوده اند.

به این ترتیب باید به دنبال راهی باشیم تا در استدلال های منطقی خود عدم حتمیت را به حداقل برسانیم.

انسان موجود هوشمند طبیعت است که برای رسیدن به اهداف خود برنامه ریزی می کند.

به همین جهت از اطلاعات حاصل از تجربیات موجود در زندگی خود و دیگران استفاده نموده و از توانایی های ذهنی خویش برای برای نظم بخشیدن و اولویت بندی این اطلاعات استفاده می کند.انسان در زندگی روزمره این اطلاعات را برای درک بیشتر محیط پیرامون خود،یادگیری مطالب جدید و برنامه ریزی برای آینده به کار می برد.

به این طریق وی از توانایی استدلال براساس مشاهدات برای نیل به اهداف خود استفاده می کند.

البته به دلیل محدودیت قدرت ادراک انسان از جهان خارج و نیز محدودیت قدرت استدلال جامع و عمیق، وی با عدم قطعیت و عدم حتمیت مواجه است : عدم حتمیت در رابطه با کفایت اطلاعات و عدم قطعیت در رابطه با جامعیت استنتاجات خود.

از لوازم عدم حتمیت امکان وجود خطا در رفتار انسان است زیرا وی معمولا فاقد اطلاعات جامع و همه جانبه از محیط پیرامون خود است.

انسان برای بقاء و ادامه ی حیات خود علی القاعده با اموری نظیر تصمیم گیری، جمع آوری اطلاعات، تجزیه و تحلیل اطلاعات و پیش بینی و آینده نگری امور و حوادث مواجه است.

در تمام امور فوق انسان از اطلاعات گذشته و حال برای نیل به اطلاعاتی که در دسترس نیست استفاده می کند.

بدیهی است که فقدان اطلاعات کامل منجر به عدم حتمیت می گردد.

لیکن فعل و انفعال و اثر متقابل اطلاعات و عدم حتمیت معیاری برای میزان پیچیدگی است.

به عنوان مثال رانندگی با اتومبیل یک نمونه از تجربه ی عملی روزمره از مسئله ی پیچیدگی است.

همه ما با پیچیدگی نسبی رانندگی توافق داریم.

مضاف بر آن رانندگی با ماشین های دنده ای از رانندگی با اتومبیل های اتوماتیک پیچیده تر است، زیرا انسان هنگام رانندگی با اتومبیل های دنده ای به اطلاعات بیشتری مانند دور موتور در دقیقه و چگونگی استفاده از کلاچ و دنده نیازمند است.

بنابراین به دلیل نیاز به اطلاعات بیشتر در هنگام رانندگی، کار با اتومبیل های دنده ای (استاندارد) مشکل تر و پیچیده تر است.

این در حالی است که پیچیدگی رانندگی دربرگیرنده ی عدم حتمیت در وقوع بسیاری از حوادث و امور غیرقابل پیش بینی نیز هست.

مثلا راننده دقیقا نمی داند چه زمانی باید ترمز کرده و توقف کند تا دچار حادثه ی غیرمترقبه نشود.

هر اندازه درجه و میزان عدم حتمیت افزایش یابد – مثلا در ترافیک سنگین ویا رانندگی در جاده های غیر آشنا – پیچیدگی اهداف نیز افزایش می یابد.

بنابراین، به مرور ادراکات ما از پیچیدگی در رابطه با دانسته ها و ندانسته ها همواره افزایش می یابد.

در اینجا مهم ترین مساله ای که در پیش روی ماست چگونگی تحت کنترل درآوردن پیچیدگی امور و مسائل گوناگون است.

بدین منظور برای نیل به این امور مهم بایستی از ابزار های ساده سازی از طریق مصالحه بین اطلاعات در دسترس و میزان عدم حتمیت قابل قبول استفاده کرد.

ریاضیات فازی ریاضیات فازی یک فرا مجموعه از منطق بولی است که بر مفهوم درستی نسبی، دلالت می کند.

منطق کلاسیک هر چیزی را بر اساس یک سیستم دوتائی نشان می دهد ( درست یا غلط، 0 یا 1، سیاه یا سفید) ولی منطق فازی درستی هر چیزی را با یک عدد که مقدار آن بین صفر و یک است نشان می دهد.

مثلاً اگر رنگ سیاه را عدد صفر و رنگ سفید را عدد 1 نشان دهیم، آن گاه رنگ خاکستری عددی نزدیک به صفر خواهد بود.

در سال 1965، دکتر لطفی‌زاده نظریه سیستم‌های فازی را معرفی کرد.

در فضایی که دانشمندان علوم مهندسی به دنبال روش‌های ریاضی برای شکست دادن مسایل دشوارتر بودند، نظریه فازی به گونه‌ای دیگر از مدل‌سازی، اقدام کرد.

منطق فازی معتقد است که ابهام در ماهیت علم است.

بر خلاف دیگران که معتقدند که باید تقریب‌ها را دقیق‌تر کرد تا بهره‌وری افزایش یابد، لطفی‌زاده معتقد است که باید به دنبال ساختن مدل‌هایی بود که ابهام را به عنوان بخشی از سیستم مدل کند.

در منطق ارسطویی، یک دسته‌بندی درست و نادرست وجود دارد.

تمام گزاره‌ها درست یا نادرست هستند.

بنابراین جمله «هوا سرد است»، در مدل ارسطویی اساساً یک گزاره نمی‌باشد، چرا که مقدار سرد بودن برای افراد مختلف متفاوت است و این جمله اساساً همیشه درست یا همیشه نادرست نیست.

در منطق فازی، جملاتی هستند که مقداری درست و مقداری نادرست هستند.

برای مثال، جمله "هوا سرد است" یک گزاره منطقی فازی می‌باشد که درستی آن گاهی کم و گاهی زیاد است.

گاهی همیشه درست و گاهی همیشه نادرست و گاهی تا حدودی درست است.

منطق فازی می‌تواند پایه‌ریز بنیانی برای فن‌آوری جدیدی باشد که تا کنون هم دست‌آورد‌های فراوانی داشته است.

کاربردها: از منطق فازی برای ساخت کنترل کننده های لوازم خانگی از قبیل ماشین رختشویی (برای تشخیص حداکثر ظرفیت ماشین، مقدار مواد شوینده، تنظیم چرخهای شوینده) و یخچال استفاده می شود.

کاربرد اساسی آن تشخیص حوزه متغیرهای پیوسته است.

برای مثال یک وسیله اندازه گیری دما برای جلوگیری از قفل شدن یک عایق ممکن است چندین عضو مجزا تابعی داشته باشد تا بتواند حوزه دماهایی را که نیاز به کنترل دارد به طور صحیح تعریف نماید.

هر تابع، یک ارزش دمایی مشابه که حوزه آن بین 0 و 1 است را اختیار می کند.

از این ارزشهای داده شده برای تعیین چگونگی کنترل یک عایق استفاده می شود.

حال با مثال دیگری اهمیت این علم را بیشتر درک مینمائیم: یک انسان در نور کافی قادر به درک میلیونها رنگ میباشد.ولی یک روبوت چگونه میتواند این تعداد رنگ را تشخیص دهد؟

حال اگر بخواهیم روباتی طراحی کنیم که قادر به تشخیص رنگها باشد از منطق فازی کمک میگیریم و با اختصاص اعدادی به هر رنگ آن را برای روبوت طراحی شده تعریف میکنیم.

از کاربردهای دیگر منطق فازی میتوان به کاربرد این علم در صنعت اتومبیل سازی(در طراحی سیستم ترمز ABS و کنترل موتور برای بدست آوردن بالاترین راندمان قدرت)،در طراحی بعضی از ریزپردازنده ها و طراحی دوربینهای دیجیتال اشاره کرد