تحقیق مقاله منطق فازی

مقدمه :

بشر به مدد تعقل و اندیشه است که توانسته طبیعت چموش را رام خود کند، و فرهنگ و تمدن را رنگ و جلا ببخشد. مگر نه اینکه فرهنگ از انگیختگی و پویایی ارتباط دوره به دوره ی انسان و طبیعت، انسان و انسان، انسان و ابزار، انسان و جامعه و زبان معنا یافته است؟ به مدد همین اندیشه است که آدمی مخلوق توانسته اثر انگشت خودش را بر طبیعت و زمانه ی خود حک کند، و حتی تا مقام خالق، خودش را بالا کشد. هیچ فکر کرده اید که علم و صنعت با سرعت نور، چنان در خدمت بشر قرار گرفته که به جای او محاسبه و اندیشه می کند؟ هیچ فکر کرده اید که همه لوازم پیرامون مان که آسایش را برایمان معنا می کنند و تکنیک اتومات را در خود دارد خالق ومبتکری به نام پروفسور "لطفی زاده" دارد؟

    در اولین نگاه به اطراف خود به سادگی می توانید مجموعه ای از این دستگاه ها و لوازم را در خانه و محل کار خود بیابید. بله، مخترع منطق نوین علمی که جهان صنعت را دگرگون کرد و در کنار منطق دیجیتالی در ساختمان دستگاه های الکترونیکی، "منطق فازی" را به دنیا عرضه نمود، کسی نیست جز پروفسور لطفی زاده.
منطق فازی تعمیمی از منطق دو ارزشی متداول است و درحالیکه در منطق دودویی جایی برای واژه هایی همچون "کم"، "زیاد"،"اندکی"،"بسیار" و... که پایه های اندیشه واستدلالهای معمولی انسان را تشکیل می دهند وجود ندارد، واژه فازی در فرهنگ لغت آکسفورد بصورت مبهم ،گنگ،نا دقیق،گیج،مغشوش،در هم ونامشخص تعریف شده است. روش پروفسورلطفی زاده برمبنای بکارگیری همین عبارات زبانی است امروزه هیچ دستگاه الکترونیکی، از جمله وسایل خانگی، بدون کاربرد این منطق در ساختار فنی خود ساخته نمی شود. با منطق فازی پروفسور لطفی زاده این دستگاه ها هوشمند می شوند. امروزه اروپایی ها، ژاپنی ها و آمریکایی ها و همه و همه ی کشورهای پیشرو در علم و صنعت، پروفسور لطفی زاده را می شناسند و از اهمیت کار او در دانش مدرن بشری آگاهند.
بر خلاف آموزش سنتی در ریاضی، پروفسور "زاده" منطق انسانی و زبان طبیعت را وارد ریاضی کرد. شاید بتوان با دو رنگ سیاه و سفید مثال بهتری ارائه داد. اگر در ریاضی، دو رنگ سیاه و سفید را صفر و یک تصور کنیم، منطق ریاضی، طیفی به جز این دو رنگ سفید و سیاه نمی بیند و نمی شناسد. ولی در مجموعه های نامعین منطق فازی، بین سیاه و سفید مجموعه ای از طیف های خاکستری هم لحاظ می شود و به این طریق فصل مشترک ساده ای بین انسان و کامپیوتر بوجود می آید.
بسط و گسترش منطق فازی و تئوری مجموعه های فازی بدلیل ابهام و عدم قطعیتی بوده که در مسائل پیرامون ما وجود دارد و به همین جهت در منطق فازی (علی رغم منطق دو ارزشی) گستره ای از ارزشها تعریف شده است تا ما قادر باشیم احساسات و تفکرانسان را بدون ابهام به مخاطبان خود انتقال دهیم .بدون اغراق زندگی روزمره ما آمیخته با مفهوم فازی است ، یعنی بطور ناخودآگاه از عباراتی استفاده می کنیم که برای مخاطب دقیقا مشخص نیست. . بعبارت ساده تر، مفهوم کلمه یا عبارت به تنهایی ممکن است واضح و روشن باشد ، اما زمانیکه از آن بعنوان معیاری در تعیین اعضای یک مجموعه ریاضی استفاده می شود ، شاید نتوان بطور قاطع شیء را به آن نسبت داد و بالعکس.

دکتر لطفی زاده در سال 1921 در شهر باکو در جمهوری آذربایجان به دنیا آمد. پدرش یک ژورنالیست ایرانی بود که در آن زمان به دلایل شغلی در باکو بسر می برد و مادرش یک پزشک روس بود.
وی ده ساله بود که در اثر قحطی و گرسنگی سراسری پدید آمده در سال 1931، به اتفاق خانواده به وطن پدری اش ایران بازگشت. لطفی زاده در دبیرستان البرز تهران، تحصیلات متوسطه را به پایان رساند و در امتحانات کنکور سراسری، مقام دوم را کسب نمود. در سال 1942 رشته الکترونیک دانشگاه تهران را با موفقیت به پایان رساند و در طی جنگ دوم جهانی برای ادامه تحصیلات به آمریکا رفت.
او در سال 1946 موفق به اخذ مدرک لیسانس از دانشگاه ماساچوست شد. در سال 1949 به دریافت مدرک دکترا از دانشگاه کلمبیا نائل شد و در همین دانشگاه با تدریس در زمینه "تئوری سیستم ها" کارش را آغاز کرد. او در سال 1959 به برکلی رفت تا به تدریس الکتروتکنیک بپردازد و در سال 1963 ابتدا در رشته الکتروتکنیک و پس از آن در رشته علوم کامپیوتر کرسی استادی گرفت.
لطفی زاده به طور رسمی از سال 1991 بازنشسته شده است، وی مقیم سانفرانسیسکو است و در آنجا به پروفسور "زاده" مشهور است. لطفی زاده به هنگام فراغت به سرگرمی محبوبش عکاسی می پردازد. او عاشق عکاسی است و تاکنون شخصیت های معروفی همچون روسای جمهور آمریکا، ترومن و نیکسون، رو به دوربین وی لبخند زده اند.
پروفسور لطفی زاده دارای بیست و سه دکترای افتخاری از دانشگاه های معتبر دنیاست، بیش از دویست مقاله علمی را به تنهایی در کارنامه علمی خود دارد.

فصل 1 : تفکر فازی
بر اساس مبانی و اصول علم، همه چیز تنها مشمول یک قاعده ثابت می شود که به موجب آن یا آن چیز درست یا غلط است. دانشمندان نیز در گذشته بر اساس همین منطق محیط خود را تحلیل می کردند. در علم منطق و ریاضیات نیز همین استدلال حاکم بوده است.
اشتباه علم در چنین تحلیلی بیانگر این است که آنچه را که تنها برای موارد خاصی مصداق دارد به تمام پدیده ها تعمیم داده است. در حالیکه در عالم واقعی همه چیز کاملا درست یا غلط نیست. اما تحت این شرایط، افزایش تغییر ابهام و عدم اطمینان در محیط، تصمیم گیران را با مشکلات عدیده ای مواجه کرده است. اگر مبنای تصمیم گیری، منطق کلاسیک باشد، انحراف از واقعیت افزایش خواهد یافت. در شرایطی که انحرافات اپسیلونی موجب خروج سازمان ها از صحنه رقابت می شود، استفاده از این منطق علمی صحیح به نظر نمی رسد. لذا برای توانمند سازی مدیران، که وظیفه اصلی آن ها تصمیم گیری است، در مواجهه با شرایط نامطمئن لازم است که آن ها را به علوم و فنون خاص این محیط ها مجهز کرد. واضح است که در تمامی محیط های سازمان شرایط تصمیم گیری نادقیق و مبهم است و عمدتا داده های مورد استفاده ناقص، مبهم، سربسته و نادقیق می باشند. تحلیل چنین داده هایی نیازمند منطق و دستگاه تحلیل یویژه ای است که امروزه تحت عنوان تئوری مجموعه های فازی یا منطق فازی (Fuzzy logic) به دنیا معرفی شده است.
در محیط فازی، استدلالهای انسانی عامل اصلی تصمیم گیری است. شواهد نشان می دهد که بهره وری تصمیم گیرانی که منطق فازی را به کار می گیرند، ممکن است از 3000 درصد افزایش یابد. رویکرد فازی به تصمیم گیری، می تواند امکان استنباط شهودی، ابتکارات و تجربه های انسان را فراهم کند
در مقابل منطق کلاسیک، در سال 1965 منطق فازی توسط پروفسور لطفی زاده، استاد ایران الاصل دانشگاه برکلی کالیفرنیا، طی مقاله ای تحت عنوان مجموعه های فازی (Fuzzy sets) ارائه شد. گرچه تا حدود یک دهه پیش بحث فازی با مخالفت شدید دانشمندان، ریاضیدانان و مهندسین رو به رو بود، اما به دلیل ارائه نتایج خارق العاده در مسائل عملی و بهبود قابل توجه در پدیده های کاربردی این مخالفت ها به تشویق و تحسین بدل شد. کاربرد اصلی این منطق در شرایط عدم اطمینان است. طبق این منطق، براحتی می توان بسیاری از مفاهیم و تفسیرها را که در قالب اعداد کمی نمی گنجند و به نوعی متغیر زبانی به حساب می آیند، را صورتبندی ریاضی کرد و از آن ها در جهت تصمیم گیری و استدلال استفاده کرد. بر اساس منطق فازی، این متغیرهای مبهم و نادقیق عوامل مهمی در هوشمندی انسان به شمار می آیند. بنابراین می توان گفت که در محیط فازی، استدلالهای انسانی عامل اصلی تصمیم گیری است. شواهد نشان می دهد که بهره وری تصمیم گیرانی که منطق فازی را به کار می گیرند، ممکن است از 3000 درصد افزایش یابد. رویکرد فازی به تصمیم گیری، می تواند امکان استنباط شهودی، ابتکارات و تجربه های انسان را فراهم کند.
رویکرد ستنی غربی به دنیای مدیریت بر مبنای منطق دودویی متکی بود. این نوع تحلیل در عصر اطلاعات که رایانه های دیجیتالی همه شرایط را کنترل می کنند غیر ممکن است. به طور خلاصه، مدیریت اثربخش وابسته به اخذ تصمیمات مناسب و تجزیه و تحلیل صحیح داده ها است. لذا استفاده از منطق کلاسیک موجب انحراف مدیران خواهد شد و مدیران ملزم به بررسی فاصله بین دو گزینه و به صورت یک پیوستار هستند. منطق فازی رویکردی نوین برای پاسخ به ابهامات موجود در تصمیمات بر مبنای منطق کلاسیک است. سیستم های مدیریت فازی با بهره گیری از منطق فازی، همانند حافظه انسان داده ها را پردازش کرد و اطلاعات مورد نیاز مدیران را جهت تصمیم گیری فراهم می کند. علاوه بر این، این سیستم با ترکیب شدن با شبکه های عصبی و به کارگیری توابع یادگیرنده براحتی قادر است که تجربه های مدیران را در نظر گرفته و به طور خودکار خود را به روز کند.
سیستم های مدیریت فازی با بهره گیری از منطق فازی، همانند حافظه انسان داده ها را پردازش کرد و اطلاعات مورد نیاز مدیران را جهت تصمیم گیری فراهم می کند
با به کارگیری نظریه سیستم های فازی، مدیریت قادر خواهد بود در برابر موقعیت های پویای اقتصادی و اجتماعی به طور انعطاف پذیری پاسخگو باشد. علم مدیریت فازی قادر است مدل هایی ایجاد کند که تقریبا همانند انسان، اطلاعات کیفی را به صورت هوشمند پردازش نماید. بدین ترتیب سیستم های مدیریت، انعطاف بیشتری پیدا می کنند و اداره سازمان پیچیده و بزرگ در محیط هایی با تغییرات متناوب امکان پذیر می شود.

فصل2 : تاریخچه و سیر تکاملی

تفکر فازی از دیدگاهی فلسفی نشات می گیرد که سابقه ای چند هزار ساله و به قدرت فلسفه تاریخ دارد.

همان گونه که فلسفه ادیان الهی ، طبیعت و سرشت انسان سازگار است تفکر فازی با الهام از فلسفه شرقی جهان را همان گونه که هست معرفی می کند.

اما به طور کلاسیک در سال 1920 اولین بار منطق چند ارزشی برای کار با اصل عدم قطعیت هایزنبرگ مکانیک کوانتومی پیش گرفته شد این اصل ریاضی می گوید اگر شما چیزی را دقیقا اندازه گیری کنید، چیز دیگری را نمی توانید با همان دقت اندازه گیری کنید این اصل پیشنهاد می کند که ما واقعا با منطق سه مقداری برخورد داریم. بیان هایی که درست، نادرست و میانه هستند و در مقیاس کوچکتر منطقدان لهستانی جان لوکاسه ویچ حالت میانه را خرد و به چندین قسمت تقسیم کرد  و به حالت چند ارزشی رسید.

لوکاسه ویچ قدم بعدی را برداشت و حالت چند ارزشی را به صورت یک محیط پیوسته تعریف کرد. طیفی بین درستی و نادرستی، بین صفر و یک.

در اوایل دهه 1920 برتراند راسل به صورت مبهم منطق فازی را بیان کرد اما هرگز موضوع را دنبال نکرد و نتوانست این گربه خاکستری را از کیسه سیاه و سفید بجهاند.

در سال 1937 فیلسوف کوانتومی ماکس بلک مقاله ای در رابطه با مجموعه های گنگ، یا آنچه که ما اکنون مجموعه ها فازی می نامیم منتشر ساخت. جهان علم و فلسفه مقاله بلک را نادیده گرفت.

تا سال 1965 که دکتر لطفی زاده که یک شخص برجسته در تئوری فازی و مقاله ای به نام مجموعه های فازی را بیان کرد که هم با استقبال و هم مخالفت روبرو شد لطفی زاده 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.لطفی‌زاده پس از معرفی مجموعه فازی، 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. اولین دانشجویی که درجهان رسما‏دوره دکتری خودرادراین رشته درسال 1972 میلادی زیرنظرآقای پروفسورزاده به اتمام رسانید مرحوم ولی ا...طحانی بود که روحش شاد و قرین رحمت باد. ایشان اولین کسی بود که در ایران به تحقیق فازی پرداخت اما نهال این رشته علمی  وادبیات آن در ایران و در دانشگاه کرمان د رسال 1366 کاشته شد همچنین اولین فارغ التحصیل دکتری ریاضی ایران در رشته جبرفازی بود

در سال 1975 تولد کنترل کننده های فازی برای سیستم ها بود در این سال پروفسور ابراهیم ممدانی استاد ایرانی تبار دانشگاه کوین مری لندن و دانشجویش اسیلیان چهار چوب اولیه ای را برای کنترل کننده های فازی مشخص کردند و کنترل کننده فازی را برای تنظیم دستگاه تولید بخار در یک نیروگاه بکار گرفتند.

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 و میاموتو 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 یک روبات فازی را به نمایش گذارد که پینگ‌پونگ بازی می‌کرد؛ یاماکاوا 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.در سال 1985 در آزمایشگاه بل تراشه ای بر پایه منطق فازی ساخته شد.

موفقیت سیستم‌های فازی در ژاپن، مورد توجه محققان امریکا و اروپا در دهه 1990 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 و این در زمانی بود که ژاپن در سال 1991 بالغ بر 2 میلیارد دلار از محصولات فازی درآمد کسب کرده بود.