Cách hiểu đơn giản về logic mờ (fuzzy logic)

11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic) APR 12, 2016 ThanhNT Blog's 19 MIN READ Logic mờ (Fuzzy Logic) Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design        Thực mà nói, khái niệm (những người không am hiểu sâu điều khiển tự động) cao siêu (Nghe “Mờ” không? :D) Sau viết nghĩ bạn đỡ mờ giống Bài viết note lại từ viết thầy bên Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Logic mờ đóng vai trò then chốt trình điều khiển,  hầu hết kỹ sư tự động hố hay khí, điện tử nắm rõ khái niệm đưa quy luật điều khiển phù hợp Logic mờ hở blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 1/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Nhà vừa sắm máy giặt mẹ “nhàn hơn” Quyển hướng dẫn bảo “Máy hoàn toàn tự động, hoạt động thông minh với logic mờ, bạn cần bỏ quần áo vào, ấn nút và… ngủ thức dậy lấy quần áo phơi Máy tự tính chế độ giặt lo liệu tất cả” ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design        Mẹ tơi hỏi “Lo…gíc mờ hở con?” “Dạ, logic mờ …”, tơi gãi đầu, “thì logic mờ!” Mẹ tơi càu nhàu “Mày chẳng tao, đồ… gà mờ!” Tơi phải giải thích nhỉ? Có thể thứ viết thật ngơ nghê với kỹ sư tin học hay tự động hoá, người mẹ “cảm nhận” logic mờ, thứ mà đâu nghe người ta quảng cáo làm cho máy giặt, máy điều hồ, máy sưởi, lò vi sóng … họ “thông minh” hơn, tất nhiên, giá mắc ! Bây kể mẹ nghe chuyện cổ tích … (hm, mẹ kể nghe) Ngày xửa ngày xưa, có gái trẻ lang thang khắp giới Cơ khơng có người thân hay thứ tài sản gì, tới xứ sở u ám nơi hoàng tử bị rồng giam giữ, cô định thử vận may cứu chàng Dù vô vọng, nhà vua hứa gả hoàng tử chia nửa giang sơn cho cứu người trai blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 2/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Cô gái tới chỗ rồng xin thả hồng tử Con rồng thương hại nhìn gái nói : “Trước hết phải giải câu đố ta Nếu cô giải được, hồng tử thuộc Còn khơng ta ăn thịt Nếu ta nói tất rồng xứ nói dối, ta hay sai? “ Cô gái trả lời “Thật đơn giản Nếu dùng logic ThanhNT Blog's Arít-xtốt mâu thuẫn mãi, Computer, Networking, Embedded mức độ nói dối, Systems, PCB Design nói thật mức độ khác” Con rông hài        lòng với câu trả lời khơn ngoan gái Nó làm mờ chút thấy thả hoàng tử lâu đài dự lễ kết hai người Ơ, rồi, chuyện chàng trai cứu nàng công chúa chứ? Tôi không rõ nữa, câu chuyện kết thúc với đám cưới đôi trai gái khơng khí hoan hỉ khắp xứ sở Logic nhị phân Cơ gái nói “logic Arít-xtốt” “làm mờ đi” nghĩa nhỉ? Arít-xtốt học giả Hy-lạp coi cha đẻ logic, hay xác logic nhị phân (À quên, chưa nói logic Logic cách lập luận để đồng tình với mình, khơng nhỉ?) Logic nhị phân dựa luật thứ A khơngA Đó thứ logic bạn phải chấp nhận làm phép thử đúng-sai Đó logic máy tính: có-điện khơng-có-điện, Tới giờ, logic nhị phân với nhiều blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 3/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  thứ Thí dụ, bạn hỏi lớp “Ai gái?”, tất em gái giơ tay lên em trai bỏ tay xuống Bạn có câu trả lời dứt khốt, người gái khơng gái Thế bạn hỏi “Ai thích học?” Một vài đứa giơ hai tay (chúng thích học) đứa khác hạ tay xuống ThanhNT Blog's (chúng ghét học) Tuy hầu hết bọn trẻ Computer, Networking, Embedded lửng Nói chung chúng thích học, Systems, PCB Design lại có số thứ trường làm chúng        giơ tay lên, hạ xuống vài lần sau để lơ ghét Nếu muốn ghi lại kết theo logic nhị phân bạn phải bắt đứa thích học ghét học; A khơng-A mà Nhưng cần phải có thứ logic khác để ghi xác câu trả lời; logic cho phép lũ trẻ vừa thích học vừa đồng thời khơng thích học Đó … Logic mờ Logic mờ dựa lập luận A chứa khơng-A Nghĩa thứ chứa phần thứ khác mâu thuẫn với Như gái câu chuyện nói giải câu đố theo logic mờ, rồng vừa nói dối (A) vừa khơng nói dối (khơng-A) Chúng ta xem lại tình lớp học, lần với logic mờ Ta biết phát biểu đứa trẻ lúc vừa thích học vừa khơng thích học Tuy chưa đủ blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 4/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  xác, đứa thích nhiều ghét, đứa khác ngược lại Để giải chuyện này, ta dùng chân lý mờ Chân lý mờ cách để biểu thị mức độ thứ có A mức độ có khơng-A Thường ta ghi chân lý mờ ký hiệu phần trăm Do vậy, ta nói đứa thích học 75% ghét ThanhNT Blog's học 25%, đứa thích 45% ghét 55% Computer, Networking, Embedded 100% Tất nhiên, khơng ý nghĩa dùng Systems, PCB Design số để nói thích học tới mức nào,        khơng thật rõ ràng, cực đoan: Tổng chân lý mờ (yêu + ghét) phải có thích học khơng thích học Một cách khác để mô tả thực tế khách quan xác dùng quan hệ thành viên tập mờ Một tập nhị phân tập mờ khác chỗ: tập “chuẩn” phần tử thuộc không thuộc tập Ở ta lại gặp A khơng-A Trong tập mờ, phần tử thành viên tập mức độ đồng thời lại không thành viên tập mức độ khác Nếu muốn minh hoạ tập người lớn tập nhị phân, ta có đồ thị xung vuông Nghĩa lớn 18 tuổi người lớn nhỏ trẻ Trong giả thiết người “lớn” 18 tuổi Dĩ nhiên tranh cãi người thành người lớn 21, lúc ta lại phải thay đổi đồ thị Nhưng có điều giữ nguyên, người blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 5/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  người lớn người lớn, biểu diễn đồ thị Khi ta vẽ đồ thị tập mờ người lớn, ta có đồ thị hình thang tam giác tuỳ theo quy luật phân bố Ở có q trình trung gian người lớn khơng phải người lớn Lại ThanhNT Blog's lần nữa, ta tranh cãi phải vẽ đoạn cong cho xác Ai nói 13 tuổi Computer, Networking, Embedded hồn tồn khơng phải người lớn 19 tuổi Systems, PCB Design phải coi người lớn Nhưng ta        chắn đường cong mờ tập người lớn gần với chân lý đường cong nhị phân; tất đồng ý khơng thể đưa ngày xác người trở thành người lớn Tất nhiên lúc ngủ trẻ hơm sau tỉnh dậy người lớn Trưởng thành q trình từ từ tập mờ mơ tả q trình từ từ xác Ở trên, ta xét khía cạnh tuổi: tuổi bạn người lớn tuổi bạn khơng phải người lớn Dĩ nhiên, có nhiều khía cạnh tuổi tác: già khơng già, trẻ khơng trẻ con, bắt đầu trung niên … Tất thứ thí dụ tập khác tập tuổi tác Ta vẽ đồ thị tập khác tập “Trẻ con” “Người lớn” đồ thị Về mặt lý thuyết, ta nhét tồn tập tập “Tuổi tác” vào đồ thị Tất nhiên rối rắm ta khó mà hiểu blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 6/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  đồ thị, thường giới hạn số lượng tập định đồ thị Chương trình máy tính logic mờ Để bạn hiểu logic mờ dùng ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design        chương trình máy tính, xét thí dụ trò chơi chó Chicalm Trước hết ta xem số thực tế hành vi chó Khi hai chó gặp nhau, chúng dùng nhiều cử biết cảm thấy Các tín hiệu quan trọng cho biết bình thản, nghĩa chó khơng có nguy hiểm Trong trò chơi này, bạn phải điều khiển cún Chihuahua Bạn bắt nằm xuống, ngồi xuống, tới chỗ chơi lúc lắc đầu (tất tín hiệu xoa dịu) Khi gặp chó to, bạn phải làm cho ứng xử cho khơng bị to ăn thịt Chương trình điều khiển chó to xem có ăn thịt Chihuahua bé nhỏ hay khơng Để làm thế, chương trình theo dõi mức độ tức giận chó to Sau ván, mức độ tức giận ban đầu lại cao chút Mức độ bình thản ln tính cách trừ mức độ tức giận Nếu mức độ tức giận cao … bye, bye Chihuahua tội nghiệp! Để tính mức độ bình thản, chương trình dùng logic mờ Chó phản ứng khác trước tín hiệu xoa dịu tuỳ theo khoảng cách chúng blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 7/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Ở khoảng cách ngắn, chúng phản ứng tốt với lắc đầu, khoảng cách xa nằm xuống tốt Ở khoảng cách trung bình, tới chỗ chơi ngồi xuống tốt Trò chơi Chicalm dùng đồ thị để định mức bình thản tín hiệu xoa dịu ThanhNT Blog's Khi chó tức giận, chúng không nghĩ rõ ràng Nghĩa chó to cáu, chí Computer, Networking, Embedded khoảng cách nhỏ, chó nên nằm Systems, PCB Design xuống; lúc phải có tín hiệu xoa dịu mạnh        Để đưa hành vi vào trò chơi, mức độ giận chó to thêm vào khoảng cách tính mức xoa dịu Tín hiệu cuối mà chó to chấp nhận bỏ chạy Giữa bọn chó, việc bỏ chạy trước hít hít mũi thô lỗ! Với bước Chihuahua làm, chó to theo dõi mức giận tăng lên Chihuahua không xoa dịu “đủ độ”, khơng có hội để chuồn qua Dĩ nhiên, sau chó to hít hít xong, khơng để ý tới Chihuahua Lúc Chihuahua chạy an tồn tới phía hình Logic mờ máy giặt này, bạn Ngày nhiều thiết bị gia dụng có logic mờ để dễ dùng Bạn tìm thấy logic mờ đầu vòi hoa sen, nồi cơm điện, máy hút bụi nhiều thứ máy thông minh khác Để biết máy làm việc nào, xem blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 8/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  mơ hình đơn giản hố máy giặt logic mờ Giống máy giặt mờ thực sự, mơ hình trước hết kiểm tra xem đồ giặt bẩn đến đâu Một biết độ bẩn, dễ dàng tính thời gian cần để giặt ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design Đầu tiên lấy thời gian tối thiểu 10 phút Làm để người dùng ln hài lòng với cơng việc nó, dù họ bỏ đồ nguyên vào Sau tính mức độ bẩn Nếu bẩn 100%,        cộng phút cho đồ giặt Tất nhiên, máy giặt thực thực tính tốn cuối cùng, mơ hình thực cho đồ giặt để bạn tiện theo dõi Nếu bạn cho đồ bẩn 50% thêm 50% phút vào: tức cộng phút vào 10 phút Máy giặt không kiểm tra bụi bẩn mà dầu mỡ Đồ giặt dính dầu mỡ phải giặt lâu Do đồ giặt vừa dính bụi bẩn vừa dính dầu mỡ, ta cho hai thứ vào đồ thị: Bạn thấy đồ thị bên phải: điểm (0, 0) đồ giặt hồn tồn sẽ, khơng bụi bẩn, khơng dầu mỡ; điểm (0, 1) đồ giặt không dính dầu mỡ bẩn; điểm (1, 0) — dính dầu mỡ không bẩn; điểm (1, 1) - vừa bẩn vừa dính dầu mỡ Máy giặt cộng phút cho đồ giặt bẩn 100% dính mỡ 100%, cộng phút bẩn dính dầu mỡ 100% Bây giờ, blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 9/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  bạn có đồ bẩn 100% dính dầu mỡ 50% máy cộng thêm 2x100% + 1x50% = phút vào thời gian tối thiểu 10 phút Chiếc máy giặt lý thuyết xét hai thứ Với máy giặt thật, kiểm tra xem cần xà phòng, cần thêm ThanhNT Blog's nước, phải quay nhanh nào, theo hướng … Nếu muốn vẽ đồ thị cho tính tốn Computer, Networking, Embedded máy giặt logic mờ ta có siêu hộp Systems, PCB Design phức tạp Vì ta giới hạn hai yếu        tố: bụi bẩn dầu mỡ Trong hai thập kỷ qua, máy giặt logic mờ phát triển bùng nổ Không khả thay người mặt tính tốn thao tác giặt, mà chúng rẻ nhiều so với máy giặt nhị phân thông thường Lịch sử logic mờ Ai nói tới logic mờ Ngày nhìn lại lịch sử logic mờ, người ta nhận thấy người đề cập tới logic mờ Đức Phật (500 năm trước CN) Triết lý Phật giáo dựa tư tưởng giới đầy mâu thuẫn, “sắc không không sắc”, thứ đề chứa phần đối lập Bước chân vào ngơi chùa thấy gian trước hai vị Thiện — Ác, hình ảnh hai mặt tốt xấu người blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 10/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Nói theo lý thuyết logic mờ nghĩa vật đồng thời A khơng-A Ở ta thấy có mối liên hệ rõ ràng triết lý Phật giáo logic mờ đại Thuyết âm dương người Trung Quốc hàm chứa logic mờ! “Logo” bát quái thể tư tưởng cốt yếu ThanhNT Blog's thuyết: Computer, Networking, Embedded hình tròn thể tồn vẹn vật, Systems, PCB Design trời đất; vật tượng có hai        mặt âm dương đối lập nhau, tồn tại, mặt thịnh mặt suy (phần âm to phần dương nhỏ ngược lại) dấu trắng phần đen dấu đen phần trắng thể âm có dương, dương có âm dấu đen đầu to phần trắng thể dương cực thịnh lúc lòng xuất âm (và ngược lại) Sau đức Phật 200 năm, nhà bác học Hy-lạp Arít-xtốt phát triển logic nhị phân Trái ngược với triết lý nhà Phật, Arít-xtốt cho giới tạo đối nghịch, thí dụ nam-nữ, nóng-lạnh, khơ-ướt Mọi thứ A không-A, hai Logic nhị phân Arít-xtốt trở thành tảng cho khoa học, thứ chứng minh mặt logic (nhị phân) khoa học công nhận Cho tới cuối kỷ 19, blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 11/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  nhà văn-nhà toán học người Anh, Russel, phát nghịch lý logic nhị phân… Russel (1872-1970), người khai sinh logic mờ Bá tước Bertrand Arthur William Russel sinh gia đình q tộc Anh năm 1872 Ơng ThanhNT Blog's có đời dài đầy biến động Thời trẻ Computer, Networking, Embedded với nhà toán học khác, viết sách Systems, PCB Design sở toán học Trong sách, họ        dành trang để chứng minh + = tuổi, ông nghiên cứu tốn học sau đó, Trong q trình nghiên cứu, ông phát nghịch lý mà ngày gọi nghịch lý tập Russell Trước hết phân biệt hai loại tập: tập chứa tập khơng chứa Xét thí dụ: lê thuộc tập lê, tập lê không thuộc tập lê thân khơng phải lê! Nghĩa tập lê thành viên Bây ta xét tập khác, tập thứ lê, gồm sách, chuột cống, hay tổng thống Bush nữa! Do tập bạn tìm thấy thứ khơng phải lê, nên bạn tìm thấy tập lê tập thứ lê ! Nghĩa tập thứ khơng phải lê thành viên blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 12/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Russel sâu xem xét tập tập mà khơng chứa Trong tập này, bạn tìm thấy tập lê, tập tổng thống, nhiều tập khác Nhưng bạn khơng tìm thấy tập thứ khơng phải lê, tập chứa không thoả mãn tiêu chuẩn đặt ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design        Trong xem xét tập tập khơng chứa này, Russell băn khoăn liệu có phải thành viên nó? Nếu thành viên nó, khơng thoả mãn định nghĩa Mặt khác, khơng phải thành viên nó, theo định nghĩa tập đó, lại thoả mãn thành viên nó! Vì tìm nghịch lý này, Russell ngẫu nhiên chứng minh logic nhị phân, mà ông nghĩ sở tốn học, khơng thể tự chứng minh Tất nhiên ngày nay, biết nghịch lý Russell trường hợp không giải được, dùng logic mờ ta có câu trả lời Tuy nhiên, Russell khơng biết logic mờ vơ thất vọng với tốn học Ơng từ bỏ tốn học, khơng có nghĩa ông dừng lại việc làm đảo lộn giới Trong suốt đời 97 năm, ông ln truyền bá tư tưởng mình; ơng viết hàng tá sách, sách tốn, triết luận, tiểu thuyết, chí blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 13/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  thứ sách cải Khi năm 1970, ông không khởi đầu trang logic học, mà đoạt giải Nobel văn học Ơng thí dụ điển hình cho thấy người có tài lớn tốn học nhà văn lớn ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design        Zadeh, cha đẻ logic mờ đại Năm 1964, giáo sư Zadeh bắt đầu suy nghĩ liệu có thứ logic tốt dùng máy móc Ơng có ý tưởng liệu ta bảo máy điều hoà làm việc nhanh trời nóng lên, hay vấn đề tương tự thế, hiệu việc đặt luật cho nhiệt độ Đây bước logic mờ đại hiểu ứng dụng ngày Phải thời gian dài logic mờ chấp nhận, từ đầu số người quan tâm Bên cạnh kỹ sư, nhà triết học, tâm lý học xã hội học nhanh chóng áp dụng logic mờ vào ngành khoa học Năm 1987, Nhật Bản xây dựng hệ thống tàu điện ngầm làm việc với hệ thống điều khiển hoạt động tàu tự động dựa logic mờ Đây thành công lớn dẫn tới phát triển bùng nổ logic mờ Các trường đại học hãng công nghiệp đua phát triển ý tưởng blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/ 14/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Đầu tiên Nhật Bản, tôn giáo Nhật thừa nhận thứ chứa phần đối lập nó, không coi thứ “kinh khủng” hầu hết nơi khác giới Và logic mờ hứa hẹn đem lại nhiều tiền bạc cho hãng cơng nghiệp, tất nhiên điều đón chào ThanhNT Blog's Computer, Networking, Embedded Systems, PCB Design Thay lời kết Ngày nay, hầu hết máy móc thơng minh chứa công nghệ logic mờ Nhưng logic mờ        không giúp nâng cao khả suy diễn máy móc Nếu từ bỏ ý nghĩ thứ phải tốt xấu, ta nhìn thấy điều tốt người Chúng ta bắt người phải thiên thần phải quỷ Mỗi người có điểm tốt điểm xấu riêng Và việc phát chúng! Đó ứng dụng đẹp logic mờ sống Từ invisionfree.com Fuzzy Logic  blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve-logic-mo-fuzzy-logic/  Logic Mờ  15/15 ... blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve -logic- mo-fuzzy -logic/ 8/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  mơ hình đơn giản hố máy giặt logic mờ Giống máy giặt mờ thực sự, mơ hình trước hết... cách chúng blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve -logic- mo-fuzzy -logic/ 7/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Ở khoảng cách ngắn, chúng phản ứng tốt với lắc đầu, khoảng cách. .. người blog.thanhnt.com/cach-hieu-don-gian-ve -logic- mo-fuzzy -logic/ 10/15 11/7/2019 Cách hiểu đơn giản Logic Mờ (Fuzzy Logic)  Nói theo lý thuyết logic mờ nghĩa vật đồng thời A khơng-A Ở ta thấy