人工智能课件4.ppt
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《人工智能课件4.ppt》由用户(三亚风情)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 人工智能 课件
- 资源描述:
-
1、人工智能及其应用 第四章第四章 计算智能(模糊计算)计算智能(模糊计算) 目录 概述概述 模糊变换与模糊集合模糊变换与模糊集合 模糊矩阵及模糊关系模糊矩阵及模糊关系 模糊逻辑推理模糊逻辑推理 模糊判决方法模糊判决方法 模糊控制模糊控制一、概述一、概述 模糊数学是用数学方法研究和处理具有“模糊性模糊性”现象的数学。 “模糊性”主要是指客观事物差异的中间过渡的“不分明性”,例如“高与矮”、“干净与脏”、“美与丑”、“冷与热”等等,都难以明确的划定界限。 人脑具有处理模糊信息的能力,善于判断和处理模糊现象,但计算机对模糊现象识别能力较差。一、概述一、概述 为了提高计算机识别模糊现象的能力 需要把常用
2、的模糊语言设计成机器能接受的指令和机器能接受的指令和程序程序。 需要寻找一种描述和加工模糊信息的数学工具模糊信息的数学工具,这就推动数学 家深入研究模糊数学。 模糊数学不是让数学变成模糊的概念,其关键在于关键在于如何寻求适当的数学语言来描述事物的模糊性如何寻求适当的数学语言来描述事物的模糊性。1.1 随机性与模糊性随机性与模糊性 随机性 在事物的出现与否上表现的不确定性 用在0,1上取值的概率分布函数表示,用统计数学研究随机性事件 AI中,研究方法有: 主观贝叶斯法: if EP(E) then (LS,LN) HP(H) 即在E为概率P(E)的条件下,具有一定充分性和必要性条件时推理得到H的
3、概率为P(H)。 可信度法:if E then H(CF(H,E)即由E推理得到H的可信度为CF(H,E)。1.1 随机性与模糊性随机性与模糊性 模糊性 被研究事件的概念本身是模糊的,这种由概念的模糊而形成的不确定称为模糊性。 用在0,1上取值的隶属函数说明模糊性。1.1 随机性与模糊性随机性与模糊性 结论 随机性:对确定性事件作不充分的估计对确定性事件作不充分的估计-概率 模糊性:对不确定性事件作确定性程度的描对不确定性事件作确定性程度的描述述-隶属函数例:明日气温是15的概率为0.1 明日是较暖和气温的可能性为0.1(隶属函数) 电压是220V的概率为0.95 电压是合格的可能性为0.95
4、(隶属函数)1.2 模糊数学起源模糊数学起源 Zadeh于1965后首次提出了模糊集合概念。 模糊子集:用经典数学处理模糊性现象的集合,采用0,1闭区间和映射的方法 确定性与模糊性的联系分解定理 具有一定条件的确定性现象可以表现为模糊性具有一定条件的确定性现象可以表现为模糊性现象,或模糊性现象可以分解为确定性现象。现象,或模糊性现象可以分解为确定性现象。1.2 模糊数学起源模糊数学起源 Zadeh的模糊子集论不是唯一地处理模糊性现象的数学方法,但它开创了应用经典数学处理模糊性问题的先河,并使模糊集合论及应用取得较大成果。它是应用经典数学方法处理一类最基本、简单的模糊性现象的理论和方法。二、二、
5、 模糊变换与模糊集合模糊变换与模糊集合模糊变量事物的模糊性以知识表述,而知识又以数学的变量来说明事物本身的概念。模糊变量是指清晰变量的模糊化。例如“电压U”是通常意义下的变量,而“较低电压”则为一个模糊变量。用隶属函数说明其模糊性。2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 经典集合:具有某种共同性质,彼此可以区别的事物的总体,具有确定性、互异性和无序性。 经典集合中,一个事物只能是属于(是)或不属于(假)某一集合,即XAAxAxxCA01)()(xCA为经典集合A的特征函数2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 模糊集合 集合界限模糊 非此即彼即此即彼 模糊集合定义设 是论域,称映射 ,确定了一个
6、上的模糊子集 ,映射 称为 的隶属函数,它表示对 的隶属程度。( ):0,1FxXUFFFX( )Fx2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 使 的点称为 的过渡点,此点最具有模糊性。 当映射 只取1或0时,模糊子集 就是经典子集,而 就是它的特征函数,可见经典子集是模糊子集的特殊情形经典子集是模糊子集的特殊情形。F( )Fx( )0.5FxF( )Fx2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 如 为年龄,则 的范围为0150,而 =年轻则是 的一个子集,而映射 表示论域 中每个元素对应“年轻”的隶属程度。UUA( )AxUU2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 模糊集合的表达方式Zadeh表示法:
7、X为离散离散有限域 时,F表示为:,21nxxxniiiFnnFFFxxxxxxxxF12211)()()()(10, 3 , 2 , 1 X例:0 /10.1/ 20.3 / 30.7 / 41/ 51/ 60.7 / 70.4 / 80.1/ 90 /10F 几个2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 序偶表示法:顺序不能改变顺序不能改变,即 向量表示法:顺序不能改变,即顺序不能改变,即)(,( ,),(,(),(,(2211nFnFFxxxxxxF(2,0.1),(3,0.3),(4,0.7),(5,1),(6,1),(7,0.7),(8,0.4),(9,0.1)F 几个0 , 1 . 0
8、 , 4 . 0 , 7 . 0 , 1 , 1 , 7 . 0 , 3 . 0 , 1 . 0 , 0 几个F2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 X为连续连续有限域例:年龄*)(xxFF不表示积分,而表示论域X为连续域150, 0X15050/)505(1 500012xxxxF老年15030/)530(1 300112xxxxxF年轻2.1 模糊集合的定义模糊集合的定义 从上例中可看出:一个有限论域上可以对应无限无限个模糊子集,而经典子集是有限的;一个模糊子集的隶属函数的确定方法是主观主观的。2.2 模糊集合的基本性质模糊集合的基本性质 关于模糊集合的几个基本性质 台(support)集
9、合(模糊支集) 子集F中, 的元素称为台 台集合即是这些台元素的集合。 如 的台集合为1)(0 xF几个Fsup2,3,4,5,6,7,8,9几个2.2 模糊集合的基本性质模糊集合的基本性质 正则(normal)模糊集合 若有 则称为正则模糊集合。 如 、 均为正则模糊集合。几个F1)(maxxFXx年轻F2.2 模糊集合的基本性质模糊集合的基本性质 凸模糊集合 若有 ,则称为凸模糊集合。)()()(),(min()(2121xxxxxFFFFF2.2 模糊集合的基本性质模糊集合的基本性质 单点模糊集合 若X中,F的台集合仅为一个点,且该点的 ,则称F为单点模糊集合。 核 台集合的最大值对应区
10、1)(xF2.2 模糊集合关系及运算模糊集合关系及运算 相等相等:设有两个模糊集全A和B, 当且仅记当它们的隶属函数在论域上恒等,即 包含包含: 包含于 当且仅当对于论域 上AB,( )( )ABxXxx ABX,( )( )ABxXxx 2.2 模糊集运算模糊集运算 交集交集 并集并集 补集补集,()( )max( ),( )ABxXAB xxx ,()( )min( ),( )ABxXAB xxx ,( )1( )xX A xA x 2.2 模糊集运算模糊集运算 截(割)集及分解定理 截集 强截集的称为水平集截集的称为则称为水平设AAxxAAAxxAxFAAA)()2)()() 1)( 1
11、0)(2.2 模糊集合运算模糊集合运算 截集性质AA 则BABA)(BABA)(2.2 模糊集合运算模糊集合运算 分解定理(分解原理) 联系模糊集合与清晰集合的一个桥梁 若有模糊集 , 是A的一个截集,则有下列分解式成立:AAA)(xFAXA或U为组合()( )1,( )0()AAxAxxxA当则也是论域X上的一个模糊子集。A2.2 模糊集合运算模糊集合运算例: ,并有,54321xxxxxX 4326 . 04324326 . 0/6 . 0/6 . 0/6 . 06 . 0/1/1/1,xxxAxxxxxxA,6 . 0;1432131xxx,Ax,A54321/3 . 0/7 . 0/1
12、/6 . 0/4 . 0 xxxxxA则利用分解定理,将截集组合还原为模糊集,以上例所得结果为例:2.2 模糊集合运算模糊集合运算10.70.60.40.333423412341234512310.70.60.40.310.70.70.60.60.6()()0.40.40.40.40.30.30.30.30.3()()0.30.40.30.40.60.30.40.60.710.30.40.6AAAAAAAxxxxxxxxxxxxxxxxxx 45123450.70.30.40.610.70.3xxxxxxx三、三、 模糊矩阵与模糊关系模糊矩阵与模糊关系 模糊关系 是模糊集合进入应用的重要基本概
13、念。 描述模糊集合的元素与元素之间或此集合与彼集合的元素关系。 当论域X为有限域时,用模糊矩阵表示模糊关系。 3.1 模糊矩阵模糊矩阵 一般定义一般定义:用矩阵形式来表示两个模糊集合的元素之间或模糊集合中各元素之间的关系,此矩阵即为模糊矩阵。矩阵元素为 ,i为行,j为列。 1 , 0ijr3.1 模糊矩阵模糊矩阵 正规定义:正规定义: 当有模糊集合 ,有 ,则称 为模糊矩阵。 为 对于关系r的隶属度。 1 , 0ijr, 1, 1mjjniiyYxX),(jiRijyxr)(ijmnrR),(jiRyxjiyx ,3.1 模糊矩阵模糊矩阵 模糊矩阵的截矩阵设 ,对于任意 定义: ,则 称为R的
14、截矩阵。 性质:当 对任意 ,有nmijrR)(ijijijrrr01 1 , 0mnijrR)(SR 1 , 0SR SRSRSRSR)(;)(3.1 模糊矩阵模糊矩阵例:18 . 03 . 05 . 0R则:11113 . 0R11015 . 0R11008 . 0R3.2 模糊关系模糊关系 概念设有集合 ,问:该集合中“小于”,“小得多”两个关系。0000010000110001110011110小于000000.100000.30.10000.70.40.10010.80.50.20R小得多(清晰)(模糊)矩阵元素),(jiijijxxr5 , 4 , 3 , 2 , 1A3.2 模糊
15、关系模糊关系 模糊关系是普通关系的拓宽。例:身高 与体重的“正常”关系R为:9585756555,45;200190180170160,150,B,A15 . 01 . 00005 . 015 . 000006 . 013 . 000006 . 012 . 00001 . 06 . 017 . 00001 . 07 . 01YXRcmX)200,150(kgY)95,45(3.2 模糊关系模糊关系 定义 模糊关系是两个非空模糊集合X、Y的直积(叉乘)中的一个模糊子集。 设X和Y是两个论域,模糊关系R是积空间 上的一个模糊集合,即当 的隶属函数为 。X Y),(jiRijyxr,xX yYR的元
16、素表示: ix对 jy这一关系的隶属度。如y比x大得多这一关系:0) 1 ,20(, 1)20, 1 (RR( , )Rx y3.2 模糊关系模糊关系 当用有限连续域表示时,模糊关系 y比x大得多( ) x比y大致相同 y比x小得多xy )(0)()10(11),(2xyxyxyyxxyYXRYXyxyxR),/(),(2)(),(yxyxeyx)(0)()5(1, 1min(),(2xyxyyxyxxy3.3 模糊关系的合成模糊关系的合成 合成关系两个模糊关系的合成构成一个新的模糊关系。如:普通关系合成:叔侄=(兄弟o父子),师生=(教师o学生)。 定义:设P是 上的一个模糊关系,Q是 上的
17、一个模糊关系。R与S是 上的两个模糊关系。YX ZY ZX 3.3 模糊关系的合成模糊关系的合成合成关系有两种定义1) 是P与Q的合成:2) 也是P与Q的合成:有:),(),(),(),(zyyxZXZXQPYyQPRQPQPQPRQPS),(),(),(),(zyyxZXZXQPYyQPS先小后大先大后小3.3 模糊关系的合成模糊关系的合成以上关系也可表述为:则:m likkjm likkjRP QpqSPQpq lmkjmnikqQpP;3.3 模糊关系的合成模糊关系的合成015 . 01 . 09 . 002 . 04 . 017 . 06 . 03 . 0P8 . 03 . 04 .
展开阅读全文