Νέες τεχνικές νευρωνικής μάθησης και νευροασαφούς συλλογιστικής: εφαρμογή στη ρομποτική και τον αυτόματο έλεγχο

Abstract

Τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα αποτελούν μία έκφραση της προσπάθειας του ανθρώπου να προσεγγίσει μαθηματικά τις δυνατότητες υποσυμβολικής επεξεργασίας του ανθρώπινου εγκεφάλου, έστω και σε ένα συγκριτικά ελάχιστο ποσοστό. Αν και τα τεχνητά νευρωνικά δίκτυα αποτελούνται από πολύ μικρότερο αριθμό νευρώνων (κατά πολλές τάξεις μεγέθους λιγότερους νευρώνες) σε σχέση με τον μέσο ανθρώπινο εγκέφαλο, διαθέτουν μοναδικά χαρακτηριστικά σε σχέση με άλλες μαθηματικές προσεγγίσεις. Τα σημαντικότερα χαρακτηριστικά είναι οι δυνατότητες μάθησης και γενίκευσης. Αντίστοιχα, η ασαφής λογική αποτελεί μία προσπάθεια μαθηματικοποίησης της σκέψης του ανθρώπου, σε συμβολικό επίπεδο. Ο άνθρωπος χρησιμοποιεί και επεξεργάζεται πληροφορίες, οι οποίες μπορεί να είναι εγγενώς ασαφείς, όπως π.χ. οι προσδιορισμοί «βαρύς»/«ελαφρύς», «ψηλός»/«κοντός» κτλ. Η ασαφής λογική παρέχει ικανοποιητικές δυνατότητες αναπαράστασης και επεξεργασίας τέτοιων πληροφοριών, εν αντιθέσει με την «παραδοσιακή» δυαδική λογική. Η θεωρία των τεχνητών νευρωνικών δικτύων τυπικά ξεκινά από την δεκαετία του ’60. Η μεγάλη ανάπτυξη όμως ξεκίνησε στα μέσα της δεκαετίας του ’80 και πιο συγκεκριμένα με την παρουσίαση (ή επανα-ανακάλυψη) του κλασικού πλέον αλγορίθμου “Back Propagation” το 1986. Ο μεγάλος αριθμός σχετικών εργασιών και συνεδρίων που ακολούθησαν αποδεικνύει ότι οι ερευνητές εξετίμησαν τις δυνατότητες των νευρωνικών δικτύων. Δεν συνέβη όμως κάτι αντίστοιχο με την ασαφή λογική, η οποία εξετάζει μία μορφή αβεβαιότητας διαφορετική από την «παραδοσιακή» στατιστική αβεβαιότητα. Αν και η ανάπτυξη της θεωρίας των ασαφών συνόλων ακολούθησε λίγο-πολύ παράλληλη πορεία ως προς το χρόνο, μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του ’90 ο «δυτικός κόσμος» και ιδίως η Αμερική δεν έδειξε να ενστερνίζεται την ασαφή λογική. Αντίθετα, ενδεχομένως λόγω της διαφορετικής ιδιοσυγκρασίας των λαών, η ασαφής λογική γνώρισε εντυπωσιακή ανάπτυξη στην Άπω Ανατολή και ιδιαίτερα στην Ιαπωνία αλλά και στην Ευρώπη. Στη συνέχεια όμως, η αρχική «διαμάχη» μεταξύ των υποστηρικτών των νευρωνικών δικτύων και της ασαφούς λογικής (η οποία θα μπορούσε να εκληφθεί και ως πολιτισμική σύγκρουση!) κατέληξε σε ένα συνδυασμό με πολλά πλεονεκτήματα: τα νεύρο-ασαφή συστήματα, τα οποία συνδυάζουν τις δυνατότητες μάθησης των νευρωνικών δικτύων με τη δομημένη γνώση των συστημάτων ασαφούς λογικής. Σε ένα νεύρο-ασαφές σύστημα, καθίσταται δυνατή, αφ’ ενός μεν η έκφραση των αποτελεσμάτων μάθησης σε κάποια πιο κατανοητή μορφή, αφ’ ετέρου δε η αρχικοποίηση ενός συστήματος μάθησης με τη βοήθεια ήδη προϋπάρχουσας γνώσης. […]