پاورپوینت سیستم های فازی وکاربرد آن درپزشکی (pptx) 30 اسلاید
دسته بندی : پاورپوینت
نوع فایل : PowerPoint (.pptx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد اسلاید: 30 اسلاید
قسمتی از متن PowerPoint (.pptx) :
سیستمهای فازی وکاربرد آن درپزشکی
1
مقدمه
مفاهیم نادقیق بسیاری در پیرامون ما وجود دارند که آنها را به صورت روزمره در قالب عبارتهای مختلف بیان می کنیم . به این جمله دقت کنید: " هوا خوب است." هیچ کمیتی برای خوب بودن هوا مطرح نیست تا آن را اندازه بگیریم بلکه این یک حس کیفی است. در واقع مغز انسان با در نظر گرفتن فاکتور های مختلف و بر اساس تفکر استنتاجی جملات را تعریف و ارزش گذاری می نماید که مدل سازی آنها به زبان و فرمولهای ریاضی اگر غیر ممکن نباشد کاری بسیار پیچیده خواهد بود.منطق فازی تکنولوژی جدیدی است که شیوه هایی را که بر ای طراحی و مدل سازی یک سیستم نیازمند ریاضیات پیچیده و پیشرفته است، با استفاده از مقادیر زبانی و دانش فرد خبره جایگزین می سازد.
2
تاریخچه
منطق فازی یا Fuzzy Logic برای اولین بار در سال 1960 توسط دکتر لطفی زاده ، استاد علوم کامپیوتری دانشگاه برکلی کالیفرنیا (Berkeley)، ابداع شد.
مقاله کلاسیک پرفسور لطفی زاده درباره مجموعه فازی که در سال 1965 به چاپ رسید، سرآغاز جهتی نوین در علوم و مهندسی سیستم و کامپیوتر بود. پس از آن پرفسور لطفی زاده به پژوهشهای خود در زمینه مجموعه فازی ادامه داد تا آنکه در سال 1973 طی یک مقاله کلاسیک دیگر تحت عنوان "شرحی بر دیدی نو در تجزیه و تحلیل سیستمهای پیچیده و فرایندهای تصمیم گیری" مفهوم استفاده از متغیرهای زبانی را در سیستم های حافظه و کنترل مطرح کرد. این مقاله اساس تکنولوژی کنترل بر مبنای منطق فازی است که در اینده اثرات عمیق در طراحی سیستم های کنترل هوشیار خواهد داشت . در سال 1975 ممدانی و اسیلیان چهارچوب اولیه ای را برای کنترل کننده فازی مشخص کردند و کنترل کننده فازی را به یک موتور بخار اعمال نمودند.نتیج در مقاله ای تحت عنوان(ازمایشی در سنتز زبانی با استفاده از یک کنترل کننده فازی)منتشر گردید.در فوریه1992 اولین کنفرانس بین المللی IEEEدر زمینه سیستمهای فازی در سان دیگو برگزار گردید.این یک اقدام سمبلیک در مورد پذیرفتن سیستم های فازی بوسیله بزرگترین سازمان مهندسی یعنی IEEEبود.در سال 1993 بخش سیستم های فازی IEEEگشایش یافت. شرکت OMRON در سال 1993 اولين كامپيوتر مبتني بر سيستم فازي را ساخت.
3
مفاهیم اولیه
منطق فازي يك نوع منطق است كه روش هاي نتيجه گيري در مغز بشر را جايگزين مي كند. در واقع
روشي است كه مغز انسان خود بر اساس آن كار مي كند يعني ورودي ها و پردازش در مغز انسان فازي هستند. ما مي توانيم اين روش پردازش را در ماشين ها هم پياده سازي كنيم تا آنها هم بتوانند آن را
اجرا كنند و از فوايد آن بيشتر و بهتر استفاده كنيم.
ریاضیات ومنطق فازی
سیستمهای منطقی 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.
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 معرفی کند.
4
چرا سیستم فازی؟
دو نوع توجیه برای تئوری سیستم های فازی وجود دارد:
ـ دنیای واقعی ما بسیار پیچیده تر از ان است که بتوان یک توصیف و تعریف دقیق برای ان بدست اورد بنابراین باید یک توصیف تقریبی یا همان فازی که قابل قبول تجزیه و تحلیل باشد برای یک مدل معرفی شود.
ـ با حرکت ما بسوی عصر اطلاعات ، دانش و معرفت بشری بسیار اهمیت پیدا می کند. بنابراین ما به فرضیه ای نیاز داریم که بتوان دانش بشری را به شکل سیستماتیک فرموله کرده و انرا به همراه سایر مدلهای ریاضی در سیستم های مهندسی قرار دهد.
توجیه اول گرچه درست است با این حال طبیعت واحدی را برای تئوری سیستم های فازی مشخص نمی کند. در حقیقت تمامی نظریه های علوم مهندسی دنیای واقعی را به شکلی تقریبی توصیف می کنند.یک تئوری مهندسی خوب از یکسو باید بتواند مشخصه های اصلی و کلیدی دنیای واقعی را توصیف کرده و از سویی دیگر قابل تجزیه تحلیل ریاضی باشد.
توجیه دوم مشخصه واحدی از سیستم های فازی را توصیف کرده و وجودی تئوری سیستم های فازی را به عنوان یک شاخصه مستقل در علوم مهندسی توجیه می کند.بعنوان یک قاعده کلی، یک تئوری مهندسی خوب باید قادر باشد از تمامی اطلاعات موجود به نحو موثری استفاده کند.
5
در سیستم های عملی اطلاعات مهم از دو منبع سر چشمه می گیرند.یکی از منابع افراد خبره می باشند که دانش و اگاهیشان را در مورد سیستم با زبان طبیعی تعریف می کنند.منبع دیگر اندازه گیری ها و مدل های ریاضی هستند که از قواعد فیزیکی مشتق شده اند.بنابراین یک مسئله مهم ترکیب این دو نوع اطلاعات در طراحی سیستم ها است.برای انجام این ترکیب سئوال کلیدی این است که چگونه می توان دانش بشری را به یک فرمول ریاضی تبدیل کرد. اساسا انچه که یک سیستم فازی انجام می دهد همین تبدیل است.برای اینکه بدانیم این تبدیل چگونه صورت می گیرد ابتدا باید بدانیم سیستم های فازی چگونه سیستم هایی هستند.
6
سیستمهای فازی چگونه سیستمهایی هستند؟
سیستم های فازی سیستم ها مبتنی بردانش یا قواعد میباشد .قلب یک سیستم فازی یک پایگاه دانش بوده که از قواعد اگر-آنگاه فازی تشکیل شده است. یک قاعده اگر-آنگاه فازی یک عبارت اگر –آنگاه بوده که بعضی کلمات آن بوسیله توابع تعلق پیوسته مشخص شده اند.
بعنوان مثال اگر سرعت اتومبیل بالاست انگاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید.
رفتار رانندگان در شرایط طبیعی شامل سه قاعده زیراست:
1-اگر سرعت پایین است آنگاه نیروی بیشتری به پدال گاز وارد کنید.
2-اگر سرعت متوسط است آنگاه نیروی متعادلی به پدال گاز وارد کنید.
3-اگر سرعت بالاست آنگاه نیروی کمتری به پدال گاز وارد کنید .
ما می توانیم یک سیستم فازی را بر اساس این قواعد بسازیم.از آنجا که سیستم فازی بعنوان کنترل کننده استفاده شده، ان را کنترل کننده فازی می نامند. بطور خلاصه نقطه شروع ساخت یک سیستم فازی بدست اوردن مجموعه ای از قواعد اگر – انگاه فازی از دانش افراد خبره یا دانش حوزه مورد بررسی می باشد .
مرحله بعدی ترکیب این قواعد در یک سیستم واحد است .
7
سیستم های فازی
سيستم فازي روش توسعه يافته منطق بولي براي بكاربردن مفاهيم مبهم است.براي بيان ابهام در قالب يك عدد،
سيستم فازي تابعي براي عضويت در يك دسته معرفي ميكند، كه به هر عنصر يك عدد حقيقي بين صفر و يك
نسبت ميدهد(صفر و يك هم شامل اين اعداد ميباشند). اين عدد نشان دهنده درجه عضويت عنصر نسبت به
مجموعه مورد نظر ميباشد.عضويت صفر بيانگر اين است كه عنصر مورد نظر كاملاً خارج از مجموعه است.
درحاليكه عدد يك نشاندهنده اين است كه عنصر مورد نظر كاملاًدر مجموعه قرار دارد.
معمولااز سه نوع سیستم فازی صحبت به میان می اید :
1)سیستم های فازی خالص
2)سیستم های فازی تاکاگی –سوگنو و کانگ TSK) )
3)سیستم های با فازی ساز و غیر فازی ساز
سیستم فازی خالص پایگاه قواعد فازی مجموعه ای از قواعد اگر-آنگاه فازی است.موتور استنتاج فازی این قواعد را به یک نگاشت از مجموعه های فازی در فضای ورودی به مجموعه های فازی در فضای خروجی بر اساس اصول منطق فازی ترکیب می کند .مشکل اصلی در رابطه با سیستم های فازی خالص این است که ورودی ها و خروجی های ان مجموعه های فازی می باشند.در حالی که درسیستمهای مهندسی ورودی و خروجی ها متغیرهایی با مقادیر حقیقی می باشند.
برای حل این مشکل تاکاگی -سوگنو و کانگ نوع دیگری سیستم های فازی معرفی کرده اند که ورودی ها و خروجی های ان متغییر هایی با مقادیر واقعی هستند.
8
بدین ترتیب قاعده فازی از یک عبارت توصیفی با مقادیر زبانی ،به یک رابطه ساده تبدیل شده است.
به طور مثال اگر سرعت اتومبیل X باشد، انگاه نیروی وارد بر پدال گاز برابر است با Y=CX
مقایسه نشان می دهد که بخش“ انگاه“ قاعده فازی از یک عبارت تو صیفی با مقادیر زبانی به یک رابطه ریاضی ساده تبدیل شده این تغییر ترکیب قواعد فازی را ساده تر می سازد .در حقیقت سیستم فازی TSK یک میانگین وزنی از مقادیر بخش های“ انگاه“ قواعد می باشد . مشکلات عمده سیستم فازی TSK عبارتند از:
1)بخش“ آنگاه“ قاعده یک فرمول ریاضی بوده و بنابراین چهارچوبی را برای نمایش دانش بشری فراهم نمی کند .
2)این سیستم دست ما را برای اعمال اصول مختلف منطق فازی باز نمی گذارد و در نتیجه انعطاف پذیری سیستم های فازی در این ساختار وجود ندارد.
برای حل این مشکل ما از نوع سومی از سیستم های فازی یعنی سیستم های فازی با فازی ساز و غیر فازی ساز استفاده میکنیم .به منظور استفاده ازسیستم های فازی خالص در سیستم های مهندسی یک روش ساده اضافه کردن یک فازی ساز در ورودی که متغییر هایی با مقادیر حقیقی را به یک مجموعه فازی تبدیل کرده و یک غیر فازی ساز که یک مجموعه فازی را به یک متغییر با مقدار حقیقی در خروجی تبدیل میکند می باشد .نتیجه یک سیستم فازی با فازی ساز و غیر فازی ساز است .این سیستم فازی معایب سیستم فازی خالص و سیستم فازی TSK رامی پوشاند.از این پس منظور ما از سیستم های فازی سیستم های فازی با فازی ساز و غیر فازی ساز خواهد بود.
9