Κατασκευή ασαφών συνδέσμων και εφαρμογές στην τεχνητή νοημοσύνη

Abstract

Fuzzy logic during the last decades has evolved into one of the most influential scientific fields. This is to a degree due to its applications which have a sizable impact in people’s lives. The fuzzy connectives theory has been implemented to multiple problems and fields. There are many strategies for the construction of fuzzy connectives. Taking this into consideration, the first goal of this research is to offer a new strategy of generalizing fuzzy connectives which would be faster and more flexible than the rest. In order to create this method, automorphism functions and additive generators were used. The general formulas produced by this method provide new fuzzy connectives which are generated faster and with more flexibility. The second goal of this research is the presentation of a new fuzzy implications generator via strong fuzzy negations in conjunction with known strict fuzzy t-norms. The parametric implications generated by a computer script choose the best parameter value and best fuzzy t-norms combination. This choice is made after comparing them with the parametric implication which was produced using real temperature and humidity data from the Hellenic Meteorological Service (H.M.S.). The use of the parametric implication is based on real data and decreases the amount of data without canceling them. One more goal of this research is focusing on the applications that fuzzy logic has to the study of the climate. To be more specific, the possibility of fuzzy implications confirming the climatic teleconnections observed in climatic data is being evaluated. In order to achieve this goal, a real-world case study is presented which focuses on the relationship between temperature anomalies observed at different European cities. The conclusions drawn lead to the fact that fuzzy logic can assist to the confirmation of phenomena which till now could only be investigated experimentally.

Η ασαφής λογική, τις τελευταίες δεκαετίες, έχει εξελιχθεί σε ένα από τα πιο επιδραστικά επιστημονικά πεδία. Σε κάποιο βαθμό, αυτό οφείλεται στις εφαρμογές που έχουν αντίκτυπο στην καθημερινή ζωή των ανθρώπων παγκοσμίως. Η θεωρία των ασαφών συνδέσμων έχει εφαρμοστεί σε πολλά προβλήματα και πεδία. Υπάρχουν πολλές στρατηγικές για την παραγωγή ασαφών συνδέσμων. Λαμβάνοντας υπόψη το δεδομένο αυτό ο πρώτος στόχος αυτής της έρευνας είναι να παράσχει μια νέα στρατηγική για τη γενίκευση των ασαφών συνδέσμων η οποία να είναι πιο ευέλικτη και γρήγορη σε σύγκριση με τις υπόλοιπες. Για να δημιουργηθεί αυτή η μέθοδος, χρησιμοποιήθηκαν συναρτήσεις αυτομορφισμού και γεννήτριες προσθέτων. Οι γενικοί τύποι που δημιουργούνται με αυτή τη μέθοδο παρέχουν νέους ασαφείς συνδέσμους, οι οποίοι κατασκευάζονται ταχύτερα και με μεγαλύτερη ευελιξία με τη συγκεκριμένη στρατηγική. Ο δεύτερος στόχος αυτής της έρευνας είναι η παρουσίαση μιας νέας γενέτειρας ασαφών συνεπαγωγών μέσω ισχυρών ασαφών αρνήσεων, σε συνδυασμό με τις γνωστές γνήσιες ασαφείς συζεύξεις. Οι τελικές παραμετρικές συνεπαγωγές που προκύπτουν, δεδομένου ότι έχουν διαμορφωθεί με τον κατάλληλο κώδικα, επιλέγουν την καλύτερη τιμή της παραμέτρου και τον καλύτερο συνδυασμό των ασαφών συζεύξεων. Η επιλογή αυτή γίνεται μετά τη σύγκρισή τους με την εμπειριστική συνεπαγωγή, η οποία δημιουργήθηκε με τη βοήθεια πραγματικών δεδομένων θερμοκρασίας και υγρασίας από την Εθνική Μετεωρολογική Υπηρεσία (Ε.Μ.Υ.). Η χρήση της εμπειριστικής συνεπαγωγής βασίζεται σε πραγματικά δεδομένα και μειώνει τον όγκο των δεδομένων χωρίς να τα ακυρώνει. Ένας ακόμη στόχος αυτής της έρευνας είναι η εστίαση στις εφαρμογές που έχει η ασαφής λογική στη μελέτη του κλίματος. Ειδικότερα, διερευνάται εάν οι ασαφείς συνεπαγωγές μπορούν να επικυρώσουν τις κλιματικές τηλεσυνδέσεις που παρατηρούνται στα κλιματικά δεδομένα. Για την επίτευξη αυτού του στόχου, παρέχεται μια μελέτη περίπτωσης πραγματικού κόσμου που εστιάζει στη σχέση μεταξύ των ανωμαλιών θερμοκρασίας που παρατηρούνται σε διαφορετικές ευρωπαϊκές πόλεις. Τα συμπεράσματα που εξάγονται είναι ότι η ασαφής λογική μπορεί να βοηθήσει στην απόδειξη φαινομένων τα οποία, μέχρι τώρα, ερευνώνται μόνο πειραματικά.