Нейро-нечеткий - Neuro-fuzzy

Набросок нейронечеткой системы, реализующей простой контроллер Сугено-Такаги.[1]

В области искусственный интеллект, нервно-нечеткий относится к комбинациям искусственные нейронные сети и нечеткая логика.

Обзор

Нейро-нечеткая гибридизация приводит к гибридная интеллектуальная система что эти два метода, сочетающие человеческий стиль рассуждений нечетких систем с обучением и коннекционист структура нейронных сетей. Нейро-нечеткая гибридизация в литературе широко называется нечеткой нейронной сетью (FNN) или нейронечеткой системой (NFS). Нейро-нечеткая система (в дальнейшем используется более популярный термин) включает в себя человеческий стиль рассуждений нечетких систем за счет использования нечеткие множества и лингвистическая модель, состоящая из набора нечетких правил IF-THEN. Основная сила нейронечетких систем в том, что они универсальные аппроксиматоры с возможностью запрашивать интерпретируемые правила IF-THEN.

Сила нейронечетких систем заключается в двух противоречащих друг другу требованиях к нечеткому моделированию: интерпретируемость и точность. На практике преобладает одно из двух свойств. Область исследований нейро-нечеткого моделирования в нечетком моделировании делится на две области: лингвистическое нечеткое моделирование, ориентированное на интерпретируемость, в основном Мамдани модель; и точное нечеткое моделирование, ориентированное на точность, в основном Модель Такаги-Сугено-Канга (TSK).

Хотя обычно предполагается, что это реализация нечеткая система через коннекционист сетей, этот термин также используется для описания некоторых других конфигураций, включая:

Следует отметить, что интерпретируемость нейро-нечетких систем типа Мамдани может быть утрачена. Чтобы улучшить интерпретируемость нейронечетких систем, необходимо принять определенные меры, в которых также обсуждаются важные аспекты интерпретируемости нейронечетких систем.[2]

Недавнее направление исследований касается интеллектуальный анализ потока данных случай, когда нейронечеткие системы последовательно обновляются новыми поступающими образцами по запросу и на лету. Таким образом, обновления системы включают в себя не только рекурсивную адаптацию параметров модели, но также динамическую эволюцию и сокращение компонентов модели (нейронов, правил) для обработки дрейф концепции и адекватно динамически изменяя поведение системы, и поддерживать системы / модели в «актуальном состоянии» в любое время. Подробные обзоры различных развивающихся подходов к нейронечетким системам можно найти в [3] и.[4]

Нечеткие нейронные сети на основе псевдо-внешнего продукта

Нечеткие нейронные сети на основе псевдо-внешних продуктов (POPFNN) представляют собой семейство нейронечетких систем, основанных на лингвистической нечеткой модели.[5]

В литературе описаны три члена POPFNN:

  • ПОПФНН-ААРС (S), который основан на приближенной схеме рассуждений по аналогии[6]
  • POPFNN-CRI (S), который основан на общепринятом нечетком композиционном правиле вывода[7]
  • ПОПФНН-ТВР, который основан на ограничении истинного значения

Архитектура «POPFNN» представляет собой пятиуровневую нейронная сеть где уровни от 1 до 5 называются: входной лингвистический уровень, уровень условий, уровень правил, последующий уровень, выходной лингвистический уровень. Фаззификация входов и дефаззификация выходов соответственно выполняются входным лингвистическим и выходным лингвистическим слоями, в то время как нечеткий вывод совместно выполняется слоями правил, условий и следствий.

Процесс обучения POPFNN состоит из трех этапов:

  1. Генерация нечеткого членства
  2. Идентификация нечеткого правила
  3. Контролируемая точная настройка

Различная генерация нечеткого членства алгоритмы могут использоваться: обучающее векторное квантование (LVQ), нечеткое разбиение по Кохонену (FKP) или дискретная инкрементная кластеризация (DIC). Как правило, алгоритм POP и его вариант LazyPOP используются для идентификации нечетких правил.

Примечания

  1. ^ Джанг, Сан, Мизутани (1997) - Нейро-нечеткие и мягкие вычисления - Прентис Холл, стр. 335-368, ISBN 0-13-261066-3
  2. ^ Ю. Джин (2000). Нечеткое моделирование многомерных систем: снижение сложности и улучшение интерпретируемости. IEEE Transactions on Fuzzy Systems, 8 (2), 212-221, 2000.
  3. ^ Э. Лугофер (2011). Развивающиеся нечеткие системы: методологии, передовые концепции и приложения. Springer Heidelberg
  4. ^ Н. Касабов (2007). Развивающиеся коннекционистские системы: подход инженерии знаний - второе издание. Спрингер, Лондон
  5. ^ Чжоу, Р. В., и Квек, К. (1996). "POPFNN: Нечеткая нейронная сеть на основе псевдо-внешнего продукта". Нейронные сети, 9(9), 1569-1581.
  6. ^ Quek, C., & Zhou, R. W. (1999). «POPFNN-AAR (S): нечеткая нейронная сеть на основе псевдо-внешнего продукта». IEEE Transactions по системам, человеку и кибернетике, Часть B, 29 (6), 859-870.
  7. ^ Анг, К. К., Квек, К., и Паскье, М. (2003). «POPFNN-CRI (S): нечеткая нейронная сеть на основе псевдо-внешнего продукта, использующая композиционное правило вывода и одноэлементный фаззификатор». IEEE Transactions по системам, человеку и кибернетике, Часть B, 33 (6), 838-849.

Рекомендации

  • Абрахам А., «Адаптация системы нечеткого вывода с использованием нейронного обучения, разработка нечетких систем: теория и практика», Надя Неджа и др. (Ред.), Исследования нечеткости и мягких вычислений, Springer Verlag Германия, ISBN  3-540-25322-Х, Глава 3, стр. 53–83, 2005. информация на сайте издателя.
  • Анг, К. К., и Квек, К. (2005). "RSPOP: Алгоритм идентификации нечетких правил псевдо-внешнего произведения на основе приблизительного набора". Нейронные вычисления, 17(1), 205-243.
  • Коско, Барт (1992). Нейронные сети и нечеткие системы: подход динамических систем к машинному интеллекту. Энглвуд Клиффс, Нью-Джерси: Prentice Hall. ISBN  0-13-611435-0.
  • Лин, К.-Т., и Ли, С.С.Г. (1996). Нейронные нечеткие системы: нейро-нечеткий синергизм интеллектуальных систем. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Prentice Hall.
  • A. Bastian, J. Gasós (1996): "Выбор входных переменных для модельной идентификации статических нелинейных систем", Journal of Intelligent and Robotic Systems, Vol. 16. С. 185–207.
  • Quek, C., & Zhou, R. W. (2001). «Алгоритмы обучения POP: сокращение работы по выявлению нечетких правил». Нейронные сети, 14(10), 1431-1445.

внешняя ссылка