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´
                                                LOGICA FUZZY

                    Mestre: Rog´rio Mendes ∗
                                   e                                              Autores:
                    Curso: Sistemas de Informa¸ao
                                               c˜                             Elias Takak Neto
           Disciplina: L´gica para Sistemas de Informa¸ao
                        o                             c˜              Jeferson Humberto dos Santos
                    E-mail: rogerio@websec.com.br                        Jeneffer Ferreira Ribeiro
                                                                      Otacilio Garcia da Mota Junior
                                                                        Patricia Carvalho de Sousa
                                                                             Silverley Assun¸ao
                                                                                            c˜
                                                                          Thais Oliveira Mundim


                                UNIPAC                                              E-mails:
                  Universidade Presidente Antˆnio Carlos
                                              o                                 takakudi@live.nl
                       Avenida Minas Gerais, 3889                          jeferson-22@hotmail.com
                         38440-000 Araguari - MG                            jeneffer.sys@gmail.com
                     Site: www.unipacaraguari.edu.br                       otacilio007@hotmail.com
                                                                   patriciacarvalhodesousa@yahoo.com.br
                                                                       silverleyassuncao@yahoo.com.br
                                                                     thais-oliveiramundim@hotmail.com

                                                   13 Maio 2009
                                                          RESUMO
          Neste artigo iremos abordar sobre os conceitos, caracter´
                                                                  ısticas e fundamentos da L´gica Fuzzy seus
                                                                                            o
      aspectos tecnol´gicos e aplica¸˜es pr´ticas que fazem uso desse tipo de L´gica para sistemas baseados
                     o              co     a                                     o
      em Inteligˆncia Artificial para elabora¸˜o de projetos para utiliza¸ao.
                e                           ca                          c˜


                                                      ABSTRACT
          In this article we discuss the concepts, characteristics and foundations of Fuzzy Logic and
      its technological applications which make use of such systems based on Logic for Artificial
      Intelligence for preparation of projects for use.



1      Introdu¸˜o
              ca                                            que ”Roberto ´ um ser vivo”(premissa 2), como
                                                                              e
                                                            conclus˜o temos que ”Roberto ´ mortal”. Desde
                                                                     a                         e
                                                            ent˜o, a l´gica Ocidental, assim chamada, tem sido
                                                                a       o
A for¸a da L´gica Fuzzy deriva da sua habilidade
      c       o
                                                            bin´ria, isto ´, uma declara¸˜o ´ falsa ou verda-
                                                                a           e               ca e
em inferir conclus˜es e gerar respostas baseadas em
                   o
                                                            deira, n˜o podendo ser ao mesmo tempo parcial-
                                                                      a
informa¸˜es vagas, amb´
         co             ıguas e qualitativamente in-
                                                            mente verdadeira e parcialmente falsa. Esta su-
completas e imprecisas. Neste aspecto, os sistemas
                                                            posi¸˜o e a lei da n˜o contradi¸˜o, que coloca que
                                                                 ca                 a         ca
de base Fuzzy tˆm habilidade de raciocinar de forma
                e
                                                            ”U e n˜o U”cobrem todas as possibilidades, formam
                                                                    a
semelhante ` dos humanos. Seu comportamento ´
            a                                       e
                                                            a base do pensamento l´gico Ocidental. A l´gica
                                                                                      o                   o
representado de maneira muito simples e natural,
                                                            fuzzy deve ser vista mais como uma ´rea de pes-
                                                                                                   a
levando ` constru¸˜o de sistemas compreens´
          a        ca                         ıveis e
                                                            quisa sobre tratamento da incerteza, ou uma fam´ılia
de f´cil manuten¸˜o.
    a             ca
                                                            de modelos matem´ticos dedicados ao tratamento
                                                                                   a
                                                            da incerteza, do que uma l´gica propriamente dita.
                                                                                        o
                                                            A l´gica difusa normalmente est´ associada ao uso
                                                                o                              a
2      L´gica Fuzzy
        o                                                   da teoria de conjuntos fuzzy proposto por Lukasie-
                                                            wicz. Ao trabalhar com a l´gica fuzzy ´ comum
                                                                                            o          e
Arist´teles, fil´sofo grego (384 - 322 a.C.), foi o
      o        o                                            chamar a l´gica booleana de l´gica n´
                                                                          o                   o    ıtida. Mui-
fundador da ciˆncia da l´gica, e estabeleceu um
                e          o                                tos pesquisadores de vers˜es booleanas de l´gica
                                                                                        o                 o
conjunto de regras r´ıgidas para que conclus˜es pu-
                                            o               n˜o aceitam a l´gica fuzzy como uma verdadeira
                                                              a                 o
dessem ser aceitas logicamente v´lidas. O emprego
                                 a                          l´gica, no sentido em que aceitam, por exemplo,
                                                             o
da l´gica de Arist´teles levava a uma linha de ra-
    o              o                                        a l´gica modal. Isso pode ser associado a dife-
                                                                o
cioc´
    ınio l´gico baseado em premissas e conclus˜es.
          o                                     o           rentes fatos, entre eles o fato de muitos modelos
Como por exemplo: se ´ observado que ”todo ser
                         e                                  permitirem solu¸˜es aproximadas que n˜o corres-
                                                                                co                    a
vivo ´ mortal”(premissa 1), a seguir ´ constatado
      e                                e                    pondem a uma ”verdade”l´gica. A Fuzzy Logic,
                                                                                          o
                                                            tamb´m conhecida como L´gica Difusa, por sua vez,
                                                                  e                     o
    ∗ Alunos   do Curso Sistemas de Informa¸ao - UNIPAC
                                           c˜               viola estas suposi¸˜es. O conceito de dualidade,
                                                                                  co
estabelecendo que algo pode e deve coexistir com                 parcialmente ordenado, ao contr´rio dos sistemas
                                                                                                    a
o seu oposto, faz a l´gica difusa parecer natural,
                           o                                     l´gicos bin´rios, onde o valor verdade s´ pode assu-
                                                                  o         a                            o
at´ mesmo inevit´vel. A l´gica de Arist´teles trata
   e                  a        o                o                mir 2 valores : verdadeiro (1) ou falso (0).
com valores ”verdade”das afirma¸˜es, classificando-
                                         co
as como verdadeiras ou falsas. N˜o obstante, muitas
                                        a                        Caracter´
                                                                         ısticas da L´gica Fuzzy
                                                                                     o
das experiˆncias humanas n˜o podem ser classifica-
            e                     a
das simplesmente como verdadeiras ou falsas, sim                     • A L´gica Difusa est´ baseada em palavras e
                                                                           o                a
ou n˜o, branco ou preto. Por exemplo, ´ aquele ho-
      a                                        e                       n˜o em n´meros, ou seja, os valores verdades
                                                                        a        u
mem alto ou baixo? A taxa de risco para aquele em-                     s˜o expressos ling¨isticamente. Por exem-
                                                                        a                 u
preendimento ´ grande ou pequena? Um sim ou um
                 e                                                     plo: quente, muito frio, verdade, longe, perto,
n˜o como resposta a estas quest˜es ´, na maioria das
  a                                   o e                              r´pido, vagaroso, m´dio, etc.
                                                                        a                 e
vezes, incompleta. Na verdade, entre a certeza de
ser e a certeza de n˜o ser, existem infinitos graus de
                        a                                            • Possui v´rios modificadores de predicado como
                                                                               a
incerteza. Esta imperfei¸˜o intr´
                             ca        ınseca ` informa¸˜o
                                              a            ca          por exemplo: muito, mais ou menos, pouco,
representada numa linguagem natural, tem sido tra-                     bastante, m´dio, etc.
                                                                                   e
tada matematicamente no passado com o uso da                         • Possui tamb´m um amplo conjunto de quanti-
                                                                                   e
teoria das probabilidades. Contudo, a L´gica Di-   o                   ficadores, como por exemplo : poucos, v´rios,
                                                                                                             a
fusa, com base na teoria dos Conjuntos Nebulosos                       em torno de, usualmente.
Fuzzy Set, tem se mostrado mais adequada para
tratar imperfei¸˜es da informa¸˜o do que a teoria
                   co                 ca                             • Faz uso das probabilidades ling¨´
                                                                                                      uısticas, como
das probabilidades. De forma mais objetiva e pre-                      por exemplo : prov´vel, improv´vel, que s˜o
                                                                                           a           a          a
liminar, podemos definir L´gica Difusa como sendo
                                o                                      interpretados como n´meros fuzzy e manipula-
                                                                                            u
uma ferramenta capaz de capturar informa¸˜es va-     co                dos pela sua aritm´tica.
                                                                                         e
gas, em geral descritas em uma linguagem natu-
ral e convertˆ-las para um formato num´rico, de
                e                                  e                 • Manuseia todos os valores entre 0 e 1, tomando
f´cil manipula¸˜o pelos computadores de hoje em
 a                ca                                                   estes, como um limite apenas.
dia. Considere a seguinte afirmativa: Se o tempo
de um investimento ´ longo e o sistema financeiro
                          e
tem sido n˜o muito est´vel, ent˜o a taxa de risco
             a               a           a                       3      Vantagens e Pesperctivas
do investimento ´ muito alta. Os termos ”longo”,
                      e
”n˜o muito est´vel”e ”muito alta”trazem consigo
    a               a
                                                                 Vantagens
informa¸˜es vagas. A extra¸˜o (representa¸˜o) des-
         co                      ca                ca
tas informa¸˜es vagas se d´ atrav´s do uso de
              co                    a       e
conjuntos nebulosos. Devido a esta propriedade e a                   • Requer poucas regras, valores e decis˜es;
                                                                                                            o
capacidade de realizar inferˆncias, a L´gica Difusa
                                  e            o
                                                                     • Mais vari´veis observ´veis podem ser valora-
                                                                                a           a
tem encontrado grandes aplica¸˜es nas seguintes
                                        co
                                                                       das;
a
´reas: Sistemas Especialistas; Computa¸˜o com Pa-
                                               ca
lavras; Racioc´   ınio Aproximado; Linguagem Natu-                   • O uso de vari´veis ling¨´
                                                                                    a         uısticas nos deixa mais
ral; Controle de Processos; Rob´tica; Modelamento
                                      o                                perto do pensamento humano;
de Sistemas Parcialmente Abertos; Reconhecimento
de Padr˜es; Processos de Tomada de Decis˜o (de-
         o                                            a              • Simplifica a solu¸˜o de problemas;
                                                                                       ca
cision making). A L´gica Difusa ou L´gica Nebu-
                          o                    o
                                                                     • Proporciona um r´pido prot´tipo dos siste-
                                                                                       a         o
losa, tamb´m pode ser definida , como a l´gica que
            e                                      o
                                                                       mas;
suporta os modos de racioc´       ınio que s˜o aproxima-
                                             a
dos, ao inv´s de exatos, como estamos naturalmente
            e                                                        • Simplifica a aquisi¸˜o da base do conheci-
                                                                                         ca
acostumados a trabalhar. Ela est´ baseada na teo-
                                          a                            mento.
ria dos conjuntos nebulosos e difere dos sistemas
l´gicos tradicionais em suas caracter´
 o                                            ısticas e de-
                                                                 Perspectivas
talhes. Nesta l´gica, o racioc´
                  o                ınio exato corresponde
a um caso limite do racioc´      ınio aproximado, sendo          Entre 1970 e 1980 as aplica¸˜es industriais da l´gica
                                                                                            co                   o
interpretado como um processo de composi¸˜o ne-       ca         ”fuzzy”aconteceram com maior importˆncia na Eu-
                                                                                                          a
bulosa. A l´gica em quest˜o foi desenvolvida por
              o                  a                               ropa e ap´s 1980, o Jap˜o iniciou seu uso com
                                                                            o               a
Lofti A. Zadeh da Universidade da Calif´rnia em    o             aplica¸˜es na ind´stria. Algumas das primeiras
                                                                       co           u
Berkeley na d´cada de 60 e combina l´gica mul-
                  e                              o               aplica¸˜es foram em um tratamento de ´gua feito
                                                                       co                                   a
tivalorada, teoria probabil´    ıstica, inteligˆncia artifi-
                                                e                pela Fuji Electric em 1983 e pela Hitachi em um
cial e redes neurais para que possa representar o                sistema de metrˆ inaugurado em 1987. Por volta
                                                                                  o
pensamento humano, ou seja, ligar a lingu´            ıstica e   de 1990 ´ que a l´gica ”fuzzy”despertou um maior
                                                                          e        o
a inteligˆncia humana, pois muitos conceitos s˜o
          e                                                 a    interesse em empresas dos Estados Unidos. De-
melhores definidos por palavras do que pela ma-                   vido ao desenvolvimento e as in´meras possibili-
                                                                                                    u
tem´tica. O valor verdade de uma proposi¸˜o pode
      a                                            ca            dades pr´ticas dos sistemas ”fuzzy”e o grande su-
                                                                          a
ser um subconjunto nebuloso de qualquer conjunto                 cesso comercial de suas aplica¸˜es, a l´gica ”fuzzy”´
                                                                                               co       o            e
considerada hoje uma t´cnica standard e tem uma
                             e                                  determinado conjunto. Por exemplo considere os
ampla aceita¸˜o na ´rea de controle de processos
                 ca      a                                      conjuntos abaixo:
industriais. Diversas ´reas est˜o sendo beneficiadas
                         a          a
pela tecnologia decorrente da L´gica Difusa. Dentre
                                     o
                                                                    • Conjunto das pessoas com alta renda.
essas ´reas podem ser citadas algumas que tiveram
         a
relevˆncia no avan¸o tecnol´gico e que merecem des-
       a              c          o                                  • Conjunto das pessoas altas.
taque. O Controle de processos industriais foi a
a
´rea pioneira, sendo as primeiras experiˆncias da-
                                               e
tadas de 1975 quando foi demonstrado no Queen                   Podemos verificar que n˜o existe uma fronteira bem
                                                                                          a
College, em Londres, que um controlador nebuloso                definida para decidirmos quando um elemento per-
muito simples conseguiu controlar eficientemente                 tence ou n˜o ao respectivo conjunto nos exemplos
                                                                            a
uma m´quina a vapor. Na mesma ´poca, a pri-
           a                                 e                  acima. Com os conjuntos fuzzy podemos definir
meira aplica¸˜o industrial significativa foi desenvol-
                ca                                              crit´rios e graus de pertinˆncia para tais situa¸˜es.
                                                                    e                       e                    co
vida pela ind´stria de cimento F.L.Smidth Corp. da
                 u                                              A fun¸˜o caracter´
                                                                       ca          ıstica (crisp sets) pode ser gene-
Dinamarca. Hoje em dia, uma grande variedade de                 ralizada de modo que os valores designados aos ele-
aplica¸˜es comerciais e industriais est˜o dispon´
         co                                 a          ıveis,   mentos do conjunto universo U perten¸am ao inter-
                                                                                                        c
destacando-se neste cen´rio o Jap˜o e mais recen-
                             a            a                     valo de n´meros reais de 0 a 1 inclusive, isto ´ [0,1].
                                                                          u                                    e
temente, os EUA e a Alemanha. Dentre os exem-                   Estes valores indicam o Grau de Pertinˆncia dos
                                                                                                           e
plos t´ ıpicos incluem produtos de consumo tais como            elementos do conjunto U em rela¸˜o ao conjunto A,
                                                                                                   ca
geladeiras (Sharp), ar condicionado (Mitsubishi),               isto ´, quanto ´ poss´ para um elemento x de U
                                                                     e          e      ıvel
cˆmeras de v´
  a               ıdeo (Canon, Panosonic), m´quinasa            pertencer ao conjunto A. Tal fun¸˜o ´ chamada de
                                                                                                    ca e
de lavar roupa (Sanyo), aspiradores de p´, etc. Na
                                               o                Fun¸˜o de Pertinˆncia e o conjunto A ´ definido
                                                                     ca              e                      e
ind´stria automotiva destacam-se transmiss˜es au-
     u                                              o           como Conjunto Fuzzy .
tom´ticas (Nissam, Lexus), inje¸˜o eletrˆnica, sus-
      a                                ca      o
pens˜o ativa, freios antibloqueantes. Sistemas in-
       a
dustriais incluem controle de grupo de elevadores
(Hitachi, Toshiba), ve´     ıculos autoguiados e robˆs    o
                                                                5      Utiliza¸˜o Fuzzy
                                                                              ca
m´veis (Nasa, IBM), controle de motores (Hitachi),
   o
ventila¸˜o de t´neis urbanos (Toshiba),Controle de
          ca       u                                            Pioneiros na utiliza¸˜o da l´gica fuzzy, os japo-
                                                                                      ca       o
tr´fego urbano, controle de parada e partida de
   a                                                            neses j´ adquiriram grande conhecimento de sua
                                                                        a
trens de metrˆ (Sendai, Tokio). Estas cita¸˜es s˜o
                  o                                co     a     utiliza¸˜o e a faz com freq¨ˆncia, aperfei¸oando os
                                                                       ca                   ue             c
ilustrativas, pois correntemente mais de 1000 pa-               aparelho mais simples como os aspiradores de p´,     o
tentes envolvendo L´gica Difusa j´ foram anuncia-
                        o                a                      que agora usam controladores de 4 bits rodando
das. Apesar do uso e da aplica¸˜o no Brasil ser
                                        ca                      algoritmos fuzzy que interrogam sensores de p´ e   o
incipiente, v´rias ind´strias e empresas vˆm desen-
                a        u                      e               ajustam o poder de suc¸˜o, e inventando novos e
                                                                                          ca
volvendo produtos e servi¸os (Villares, IBM, Klo-
                                c                               complexos mecanismos como cˆmeras fotogr´ficas
                                                                                                  a             a
ckner Moeller, Robertshaw, Yokogawa, HI Tecno-                  inteligente, que usa um dispositivo charge-coupled
logia). De fato nos ultimos anos o potencial de
                           ´                                    (CCD) para medir a claridade das imagens em seis
manuseio de incertezas e de controle de sistemas                regi˜es do campo de vis˜o e usa estas informa¸˜es
                                                                    o                    a                        co
complexos tornados poss´       ıveis pela L´gica Difusa,
                                             o                  para determinar se a imagem est´ no foco ou n˜o;
                                                                                                    a              a
est˜o sendo combinados com Redes Neurais arti-
    a                                                           ela tamb´m rastreia a taxa de mudan¸a no movi-
                                                                          e                              c
ficiais, que por sua vez, possuem caracter´       ısticas de     mento da lente durante a procura do foco e controla
adapta¸˜o e aprendizagem. A palavra certa para
           ca                                                   a velocidade para evitar overshoot. Este sistema
isto ´ simbiose, que vem gerando novas classes de
       e                                                        possue 12 entradas: 6 para obter a claridade atual
sistemas e de controladores neurodifusos, combi-                fornecendo dados para o CCD e 6 para medir a
nando desta forma os potenciais e as caracter´       ısticas    taxa de mudan¸a no movimento da lente. A sa´
                                                                                c                                  ıda
individuais em sistemas adaptativos e inteligentes.             ´ a posi¸˜o do curso da lente. Outro exemplo que
                                                                e        ca
Com certeza estes sistemas dever˜o proporcionar
                                          a                     podemos citar s˜o m´quinas de lavar Hitachi que
                                                                                  a    a
uma significativa contribui¸˜o para os sistemas de
                                 ca                             usam controladores fuzzy para controle de peso, ve-
automa¸˜o e controle do futuro, principalmente em
            ca                                                  rifica¸˜o de tipo de tecido, e detec¸˜o de sujeira, que
                                                                      ca                            ca
controle de processos.                                          automaticamente adapta os ciclos de lavagem para
                                                                o uso otimizado de potˆncia, ´gua, e detergente.
                                                                                         e        a
                                                                O sistema fuzzy n˜o ´ utilizado apenas para facili-
                                                                                    a e
4     Conjuntos Fuzzy                                           tar nosso dia-a-dia, mas tamb´m para diminuirmos
                                                                                                e
                                                                gastos nas execu¸˜es de tarefas, como ´ o exemplo
                                                                                  co                     e
                                                                do ar condicionado industrial projetado pela Mit-
Na teoria cl´ssica, os conjuntos s˜o denominados
            a                     a                             subishi usa 25 regras de aquecimento e 25 regras
crisp e um dado elemento do universo em dis-                    de refrescamento. Comparado com outros tipos de
curso (dom´ınio) pertence ou n˜o pertence ao refe-
                               a                                ar condicionado, o controlador fuzzy aquece e esfria
rido conjunto. Na teoria dos conjuntos fuzzy existe             5 vezes mais r´pido, reduz o consumo de potˆncia
                                                                               a                                 e
um grau de pertinˆncia de cada elemento a um
                    e                                           em 24% sem contar que mant´m a temperatura 2
                                                                                                 e
vezes mais est´vel e usa menos sensores. A imple-
               a                                         New Hampshire, v´rios pesquisadores de renome
                                                                                  a
menta¸˜o da l´gica fuzzy vem crescendo cada dia
       ca      o                                         para estudar o que foi denominado por Minsky,
mais e nas mais diversas ´reas, como no reconheci-
                          a                              McCarthy, Newell e Simon de Inteligˆncia Artifi- e
mento de caracteres, em sistemas ´ticos, robˆs, he-
                                    o         o          cial (IA), express˜o utilizada para designar um
                                                                                 a
lic´pteros comandados por voz atrav´s de um robˆ,
   o                                  e           o      tipo de inteligˆncia constru´ pelo homem para
                                                                            e                ıda
sistemas de elevadores, aterrissagem de naves espa-      dotar a m´quina de comportamentos inteligentes.
                                                                       a
ciais, etc. Este crescimento ´ devido a sua grande
                              e                          A partir da estrutura¸˜o desse novo campo do
                                                                                      ca
utiliza¸˜o e pequena limita¸˜o, al´m de exigir pouco
       ca                  ca     e                      conhecimento o fenˆmeno da inteligˆncia come¸ou
                                                                                  o                  e             c
gasto em sua montagem, o que melhora tanto para          a ser pesquisado de forma intensa. V´rios esfor¸os
                                                                                                       a            c
o fabricante, que diminui seus gastos, como para o       foram e tˆm sido feitos no sentido se simular os
                                                                      e
cliente, que adquire um produto mais eficiente que        tipos de racioc´    ınios utilizados pelo ser humano e
consome menos potˆncia.
                     e                                   implement´-los no computador por meio da IA.
                                                                      a
                                                         A inteligˆncia artificial ´ amplamente utilizada
                                                                     e                   e
                                                         como um auxiliar que expande a capacidade de
6 Aplica¸˜es Pr´ticas
                   co            a                       inteligˆncia do homem e at´ mesmo o substitui em
                                                                 e                         e
                                                         diversas fun¸˜es. Isso se tornou poss´ em grande
                                                                         co                          ıvel
                                                         parte gra¸as ao desenvolvimento dos sistemas
                                                                      c
L´gica Fuzzy e o desenvolvimento de Redes especialistas, da l´gica fuzzy e das redes neurais.
  o                                                                             o
Neurais, ou melhor a IAinteligˆncia artificial. Atualmente, criar m´quinas inteligentes n˜o pode
                                     e                                              a                        a
Entre as t´cnicas mais recentes de Inteligˆncia ser considerado uma fic¸˜o, a IA transformou essa
             e                                    e                                   ca
Artificial encontra-se a L´gica Fuzzy, tamb´m fic¸˜o em um campo de estudo movido por uma
                                 o                    e     ca
conhecida como Conjunto Difusos. Essa t´cnica, meta que consome bilh˜es de d´lares em projetos,
                                                e                                     o          o
muito usada no Jap˜o, ´ fruto da t˜o esperada os quais envolvem pesquisadores de institui¸˜es go-
                         a e               a                                                                 co
quinta gera¸˜o dos computadores, uma gera¸˜o vernamentais, militares, industriais e universit´rias
             ca                                      ca                                                          a
que morreu antes mesmo de nascer. Nem tudo, de todo o mundo.
por´m, ´ atestado de ´bito. Prova disso ´ a pr´pria
     e e                 o                   e    o
t´cnica fuzzy. A l´gica fuzzy consiste em aproximar
 e                  o
                                                         Campos de aplica¸˜o da inteligˆncia artificial
                                                                                   ca              e
a decis˜o computacional da decis˜o humana. Isto
       a                             a
´ feito de forma que a decis˜o de uma m´quina Existem v´rios campos de estudo dentro da IA com
e                                  a            a                    a
n˜o se resuma apenas a um ”sim”ou um ”n˜o”, o prop´sito de dotar a m´quina de capacidade de
  a                                                 a             o                      a
mas tamb´m tenha decis˜es ”abstratas”, do tipo racioc´
           e                   o                                ınio, aprendizado e auto aperfei¸oamento, al-
                                                                                                       c
”um pouco mais”, ”talvez sim”, e outras tantas guns desses campos s˜o descritos abaixo:
                                                                                    a
vari´veis que representem as decis˜es humanas. A
     a                                o
l´gica fuzzy tem se destacado principalmente na
 o                                                          • Processamento de Linguagem Natural - E o             ´
a
´rea de tomada de decis˜es. Os primeiros estudos
                             o                                 estudo voltado para a constru¸˜o de pro-ca
sobre inteligˆncia artificial surgiram na d´cada
               e                                  e            gramas capazes de compreender a linguagem
de 40, que foi marcada pela II Guerra Mundial.                 natural (interpreta¸˜o) e gerar textos.
                                                                                       ca                             A
Este fato resultou na necessidade de desenvolver               Gera¸˜o de linguagem Natural ´ a produ¸˜o
                                                                     ca                               e            ca
uma tecnologia voltada para a an´lise de bal´
                                     a           ıstica,       de textos por um programa a partir de um
quebra de c´digos e c´lculos para projetar a bomba
             o           a                                     conte´do semˆntico representado internamente
                                                                     u          a
atˆmica.
   o          Surgia, assim, os primeiros grandes              no pr´prio programa. Objetiva aperfei¸oar a
                                                                      o                                        c
projetos de constru¸˜o de computadores, assim
                        ca                                     comunica¸˜o entre as pessoas e os computa-
                                                                           ca
chamados por serem m´quinas utilizadas para fazer
                           a                                   dores.
c´lculos (cˆmputos). Ap´s a II Guerra Mundial o
 a         o                 o
computador n˜o ficou restrito ao ˆmbito militar
                 a                      a                                                          ´
                                                            • Reconhecimento de Padr˜es - E uma das ´reas
                                                                                              o                  a
e cient´
       ıfico, come¸ou a ser gradualmente utilizado
                    c                                          de pesquisa bem avan¸adas da IA. A capaci-
                                                                                          c
em empresas, ind´strias, universidades. etc. A
                     u                                         dade de reconhecimento de padr˜es permite ao
                                                                                                     o
diversidade de aplica¸˜es estimulou pesquisas de
                          co                                   programa reconhecer a fala em linguagem na-
software, hardware e linguagens de programa¸˜o.     ca         tural, os caracteres digitados e a escrita (ex.:
O desenvolvimento do computador, primeiramente                 assinatura). Os scanners, por exemplo, utili-
impulsionado pela aplicabilidade militar e pos-                zam programas de reconhecimento ´ptico de-  o
teriormente comercial, mostrou-se vi´vel.   a       Seu        senvolvidos pelas pesquisas em IA.
r´pido progresso, desde o surgimento dos primeiros
 a
                                                            • Vis˜o de Computador - Busca desenvolver for-
                                                                   a
computadores eletrˆnicos (1943 - Collossus, na
                       o
                                                               mas do computador trabalhar com a vis˜o bi-      a
Inglaterra e 1946 - ENIAC, nos Estados Unidos)
                                                               dimensional e tridimensional.
at´ o surgimento dos microcomputadores (na
   e
d´cada de 70) demonstra que essa ´rea recebeu
  e                                       a                                 ca                  ´
                                                            • Programa¸˜o de Jogos - E o estudo voltado
grandes investimentos. O segundo grande passo                  para a constru¸˜o de programas de jogos envol-
                                                                                 ca
foi dado nos Estados Unidos, em 1956, quando                   vendo racioc´   ınio. Os jogos computadorizados
John McCarthy reuniu em uma conferˆncia pro-  e                s˜o um grande sucesso, ainda mais quando exi-
                                                                a
ferida ao Darmouth College, na Universidade de                 bem um tipo de inteligˆncia capaz de desafiar
                                                                                            e
as habilidades do jogador. O jogo de xadrez,                  para os problemas s˜o obtidas por meio ten-
                                                                                       a
    por exemplo, foi utilizado para as primeiras ex-              tativas e transmitidas para a nova popula¸˜o
                                                                                                           ca
    periˆncias em programa¸˜o do racioc´
        e                    ca            ınio arti-             (simulada em programas).
    ficial, onde o computador se tornou capaz de
                                                                • L´gica FUZZY - Tamb´m denominada de
                                                                    o                      e
    analisar milh˜es de jogadas por segundo para
                  o
                                                                  Conjuntos Difusos ou L´gica Nebulosa. Foi
                                                                                          o
    tentar derrotar o advers´rio. Al´m de analisar
                             a       e
                                                                  estruturada por Lofti Zadeh da University of
    as jogadas, os programas utilizam um m´todoe                                                ´
                                                                  Calif´rnia, no ano de 1965. E uma metodo-
                                                                       o
    heur´ıstico que consiste na utiliza¸˜o de uma
                                        ca
                                                                  logia que serve para representar, manipular e
    a
    ´rvore de busca, a mesma possui ramifica¸˜es  co
                                                                  modelar informa¸˜es incertas. - Sistemas Ba-
                                                                                   co
    a partir de certos n´s, que representam pontos
                        o
                                                                  seados em Conhecimento - S˜o sistemas que
                                                                                               a
    de decis˜o no caminho a tomar, com um certo
             a
                                                                  implementam comportamentos inteligentes de
    n´mero de etapas, para chegar a um objetivo.
      u
                                                                  especialistas humanos.
    Deste modo, ele pode analisar v´rios n´s, de
                                       a      o
    acordo com a situa¸˜o atual do jogo, e escol-
                        ca                                                   ca    e      ´
                                                                • Programa¸˜o Gen´tica - E um campo de es-
    her o melhor caminho (o mais curto ou menos                   tudo da IA voltado para a constru¸˜o de pro-
                                                                                                   ca
    arriscado).                                                   gramas que visam imitar o processo natural
                                                                  da gen´tica. Trabalha com m´todos de busca
                                                                         e                    e
                 ´
  • Rob´tica - E o campo de estudo voltado para
         o                                                        aleat´ria.
                                                                       o
    desenvolver meios de construir m´quinas que
                                       a
    possam interagir com o meio (ver, ouvir e rea-              • Racioc´                           ´
                                                                         ınio Baseado em Casos - E o campo de
    gir aos est´
               ımulos sensoriais). A express˜o robˆ
                                            a     o               estudo da IA que utiliza uma grande biblioteca
    vem do tchˆco robota, significa trabalhador, foi
                e                                                 de casos para consulta e resolu¸˜o de problemas
                                                                                                 ca
    criada por Karel Capek, em 1917. O primeiro                   . Os problemas atuais s˜o resolvidos, atrav´s
                                                                                            a                   e
    robˆ industrial do mundo, batizado de UNI-
        o                                                         da recupera¸˜o e consulta de casos j´ solucio-
                                                                              ca                         a
    MATE, surgiu em 1962.                                         nados e da conseq¨ente adapta¸˜o das solu¸˜es
                                                                                     u            ca          co
                                                                  encontradas. Por exemplo, o Sistema CASEY,
  • Aprendizado - Existem programas de IA que                     que faz o diagn´stico em pacientes card´
                                                                                   o                         ıacos
    conseguem aprender certos fatos por meio da                   baseado na consulta de arquivos de pacientes
    experiˆncia, desde que esse conhecimento possa
          e                                                       com o mesmo diagn´stico.
                                                                                       o
    ser representado de acordo com o formalismo
    adotado pelo programa.                                      • Redes Neurais Artificiais (RNA) - Pos-
                                                                  sui v´rias denomina¸˜es, dentre elas redes
                                                                        a               co
                                                                  neuronais, modelo conectista, neurocom-
Modelos de inteligˆncia artificial:
                  e                                               puta¸˜o, modelo de processamento paralelo
                                                                       ca
                                                                  distribu´
                                                                          ıdo, sistemas neurom´rficos e compu-
                                                                                              o
                              ´                                   tadores biol´gicos.
                                                                              o
  • Algoritmos Gen´ticos - E um modelo para o
                     e
    aprendizado da m´quina, inspirado no livro
                         a
                                                            Algumas       ´reas
                                                                          a       de    aplica¸˜o
                                                                                              ca     da   L´gica
                                                                                                           o
    Origem das Esp´cies, atrav´s da Sele¸˜o Na-
                      e          e             ca
                                                            FUZZY
    tural, escrito pelo naturalista inglˆs Charles
                                           e
    Darwin (1809-1882), criador da teoria evo-
                                                                • An´lise de dados
                                                                    a
    lucionista, segundo a qual somente os mais
    ap- tos sobrevivem. Algoritmo gen´tico ´    e       e       • Constru¸˜o de sistemas especialistas
                                                                         ca
    um m´todo utilizado pelos Algoritmos Evo-
           e
                                                                • Controle e otimiza¸˜o
                                                                                    ca
    lutivos, que inclui o estudo dos algoritmos
    gen´ticos, estrat´gia de evolu¸˜o, programa¸˜o
        e            e            ca                 ca         • Reconhecimento de padr˜es
                                                                                        o
    evolutiva e sistemas classificat´rios. Os algorit-
                                   o
    mos gen´ticos foram criados por Jonh Holland
              e
    (1975), objetivam emular operadores gen´ticos e         7      Conclus˜o
                                                                          a
    (espec´ıficos, como crossing-over, muta¸˜o e re-
                                              ca
    produ¸˜o) da mesma forma como ´ observado
           ca                            e
    na natureza. Isso ´ feito criando-se dentro da
                         e                                  Os sistemas computacionais, complexos ou n˜o,   a
    m´quina uma popula¸˜o de indiv´
      a                    ca           ıduos repre-        podem resolver todos os problemas baseados no
    sentados por cromossomas. Os indiv´     ıduos pas-      racioc´
                                                                  ınio humano. A l´gica fuzzy quebra os pa-
                                                                                    o
    sam por um processo simulado de evolu¸˜o,       ca      radigmas da l´gica tradicional com a sua incerteza
                                                                         o
    sele¸ao e reprodu¸˜o, gerando uma nova po-
        c˜              ca                                  inerente a qualquer processo. A l´gica fuzzy, tenta
                                                                                              o
    pula¸˜o.
         ca                                                 aproximar cada vez mais precis˜o e o pensamento
                                                                                            a
                                                            humano.
  • Programa¸˜o Evolutiva - Campo da IA conce-
              ca
    bido por Lawrence J. Fogel (1960), assemelha-
    se aos algoritmos gen´ticos, sendo que ´ dado
                           e               e
    maior ˆnfase na rela¸˜o comporta- mental entre
          e             ca
    os parentes e seus descendentes. As solu¸˜es
                                              co
Referˆncias
     e
[1] Site: www.pucsp.br
[2] Site: www.inf.unisinos.br
[3] Site: www.fuzzylogiclearningresource.com

[4] Site: www.fuzzy-logic.com
[5] Site: www.econ.fea.usp.br
[6] Site: www.geocities.com
[7] Site: www.encyclopedia.com

[8] Site: www.sorocaba.unesp.br
[9] Site: www.informatik.uni-trier.de

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Jeneffer Ferreira Ribeiro - Artigo lógica fuzzy

  • 1. ´ LOGICA FUZZY Mestre: Rog´rio Mendes ∗ e Autores: Curso: Sistemas de Informa¸ao c˜ Elias Takak Neto Disciplina: L´gica para Sistemas de Informa¸ao o c˜ Jeferson Humberto dos Santos E-mail: rogerio@websec.com.br Jeneffer Ferreira Ribeiro Otacilio Garcia da Mota Junior Patricia Carvalho de Sousa Silverley Assun¸ao c˜ Thais Oliveira Mundim UNIPAC E-mails: Universidade Presidente Antˆnio Carlos o takakudi@live.nl Avenida Minas Gerais, 3889 jeferson-22@hotmail.com 38440-000 Araguari - MG jeneffer.sys@gmail.com Site: www.unipacaraguari.edu.br otacilio007@hotmail.com patriciacarvalhodesousa@yahoo.com.br silverleyassuncao@yahoo.com.br thais-oliveiramundim@hotmail.com 13 Maio 2009 RESUMO Neste artigo iremos abordar sobre os conceitos, caracter´ ısticas e fundamentos da L´gica Fuzzy seus o aspectos tecnol´gicos e aplica¸˜es pr´ticas que fazem uso desse tipo de L´gica para sistemas baseados o co a o em Inteligˆncia Artificial para elabora¸˜o de projetos para utiliza¸ao. e ca c˜ ABSTRACT In this article we discuss the concepts, characteristics and foundations of Fuzzy Logic and its technological applications which make use of such systems based on Logic for Artificial Intelligence for preparation of projects for use. 1 Introdu¸˜o ca que ”Roberto ´ um ser vivo”(premissa 2), como e conclus˜o temos que ”Roberto ´ mortal”. Desde a e ent˜o, a l´gica Ocidental, assim chamada, tem sido a o A for¸a da L´gica Fuzzy deriva da sua habilidade c o bin´ria, isto ´, uma declara¸˜o ´ falsa ou verda- a e ca e em inferir conclus˜es e gerar respostas baseadas em o deira, n˜o podendo ser ao mesmo tempo parcial- a informa¸˜es vagas, amb´ co ıguas e qualitativamente in- mente verdadeira e parcialmente falsa. Esta su- completas e imprecisas. Neste aspecto, os sistemas posi¸˜o e a lei da n˜o contradi¸˜o, que coloca que ca a ca de base Fuzzy tˆm habilidade de raciocinar de forma e ”U e n˜o U”cobrem todas as possibilidades, formam a semelhante ` dos humanos. Seu comportamento ´ a e a base do pensamento l´gico Ocidental. A l´gica o o representado de maneira muito simples e natural, fuzzy deve ser vista mais como uma ´rea de pes- a levando ` constru¸˜o de sistemas compreens´ a ca ıveis e quisa sobre tratamento da incerteza, ou uma fam´ılia de f´cil manuten¸˜o. a ca de modelos matem´ticos dedicados ao tratamento a da incerteza, do que uma l´gica propriamente dita. o A l´gica difusa normalmente est´ associada ao uso o a 2 L´gica Fuzzy o da teoria de conjuntos fuzzy proposto por Lukasie- wicz. Ao trabalhar com a l´gica fuzzy ´ comum o e Arist´teles, fil´sofo grego (384 - 322 a.C.), foi o o o chamar a l´gica booleana de l´gica n´ o o ıtida. Mui- fundador da ciˆncia da l´gica, e estabeleceu um e o tos pesquisadores de vers˜es booleanas de l´gica o o conjunto de regras r´ıgidas para que conclus˜es pu- o n˜o aceitam a l´gica fuzzy como uma verdadeira a o dessem ser aceitas logicamente v´lidas. O emprego a l´gica, no sentido em que aceitam, por exemplo, o da l´gica de Arist´teles levava a uma linha de ra- o o a l´gica modal. Isso pode ser associado a dife- o cioc´ ınio l´gico baseado em premissas e conclus˜es. o o rentes fatos, entre eles o fato de muitos modelos Como por exemplo: se ´ observado que ”todo ser e permitirem solu¸˜es aproximadas que n˜o corres- co a vivo ´ mortal”(premissa 1), a seguir ´ constatado e e pondem a uma ”verdade”l´gica. A Fuzzy Logic, o tamb´m conhecida como L´gica Difusa, por sua vez, e o ∗ Alunos do Curso Sistemas de Informa¸ao - UNIPAC c˜ viola estas suposi¸˜es. O conceito de dualidade, co
  • 2. estabelecendo que algo pode e deve coexistir com parcialmente ordenado, ao contr´rio dos sistemas a o seu oposto, faz a l´gica difusa parecer natural, o l´gicos bin´rios, onde o valor verdade s´ pode assu- o a o at´ mesmo inevit´vel. A l´gica de Arist´teles trata e a o o mir 2 valores : verdadeiro (1) ou falso (0). com valores ”verdade”das afirma¸˜es, classificando- co as como verdadeiras ou falsas. N˜o obstante, muitas a Caracter´ ısticas da L´gica Fuzzy o das experiˆncias humanas n˜o podem ser classifica- e a das simplesmente como verdadeiras ou falsas, sim • A L´gica Difusa est´ baseada em palavras e o a ou n˜o, branco ou preto. Por exemplo, ´ aquele ho- a e n˜o em n´meros, ou seja, os valores verdades a u mem alto ou baixo? A taxa de risco para aquele em- s˜o expressos ling¨isticamente. Por exem- a u preendimento ´ grande ou pequena? Um sim ou um e plo: quente, muito frio, verdade, longe, perto, n˜o como resposta a estas quest˜es ´, na maioria das a o e r´pido, vagaroso, m´dio, etc. a e vezes, incompleta. Na verdade, entre a certeza de ser e a certeza de n˜o ser, existem infinitos graus de a • Possui v´rios modificadores de predicado como a incerteza. Esta imperfei¸˜o intr´ ca ınseca ` informa¸˜o a ca por exemplo: muito, mais ou menos, pouco, representada numa linguagem natural, tem sido tra- bastante, m´dio, etc. e tada matematicamente no passado com o uso da • Possui tamb´m um amplo conjunto de quanti- e teoria das probabilidades. Contudo, a L´gica Di- o ficadores, como por exemplo : poucos, v´rios, a fusa, com base na teoria dos Conjuntos Nebulosos em torno de, usualmente. Fuzzy Set, tem se mostrado mais adequada para tratar imperfei¸˜es da informa¸˜o do que a teoria co ca • Faz uso das probabilidades ling¨´ uısticas, como das probabilidades. De forma mais objetiva e pre- por exemplo : prov´vel, improv´vel, que s˜o a a a liminar, podemos definir L´gica Difusa como sendo o interpretados como n´meros fuzzy e manipula- u uma ferramenta capaz de capturar informa¸˜es va- co dos pela sua aritm´tica. e gas, em geral descritas em uma linguagem natu- ral e convertˆ-las para um formato num´rico, de e e • Manuseia todos os valores entre 0 e 1, tomando f´cil manipula¸˜o pelos computadores de hoje em a ca estes, como um limite apenas. dia. Considere a seguinte afirmativa: Se o tempo de um investimento ´ longo e o sistema financeiro e tem sido n˜o muito est´vel, ent˜o a taxa de risco a a a 3 Vantagens e Pesperctivas do investimento ´ muito alta. Os termos ”longo”, e ”n˜o muito est´vel”e ”muito alta”trazem consigo a a Vantagens informa¸˜es vagas. A extra¸˜o (representa¸˜o) des- co ca ca tas informa¸˜es vagas se d´ atrav´s do uso de co a e conjuntos nebulosos. Devido a esta propriedade e a • Requer poucas regras, valores e decis˜es; o capacidade de realizar inferˆncias, a L´gica Difusa e o • Mais vari´veis observ´veis podem ser valora- a a tem encontrado grandes aplica¸˜es nas seguintes co das; a ´reas: Sistemas Especialistas; Computa¸˜o com Pa- ca lavras; Racioc´ ınio Aproximado; Linguagem Natu- • O uso de vari´veis ling¨´ a uısticas nos deixa mais ral; Controle de Processos; Rob´tica; Modelamento o perto do pensamento humano; de Sistemas Parcialmente Abertos; Reconhecimento de Padr˜es; Processos de Tomada de Decis˜o (de- o a • Simplifica a solu¸˜o de problemas; ca cision making). A L´gica Difusa ou L´gica Nebu- o o • Proporciona um r´pido prot´tipo dos siste- a o losa, tamb´m pode ser definida , como a l´gica que e o mas; suporta os modos de racioc´ ınio que s˜o aproxima- a dos, ao inv´s de exatos, como estamos naturalmente e • Simplifica a aquisi¸˜o da base do conheci- ca acostumados a trabalhar. Ela est´ baseada na teo- a mento. ria dos conjuntos nebulosos e difere dos sistemas l´gicos tradicionais em suas caracter´ o ısticas e de- Perspectivas talhes. Nesta l´gica, o racioc´ o ınio exato corresponde a um caso limite do racioc´ ınio aproximado, sendo Entre 1970 e 1980 as aplica¸˜es industriais da l´gica co o interpretado como um processo de composi¸˜o ne- ca ”fuzzy”aconteceram com maior importˆncia na Eu- a bulosa. A l´gica em quest˜o foi desenvolvida por o a ropa e ap´s 1980, o Jap˜o iniciou seu uso com o a Lofti A. Zadeh da Universidade da Calif´rnia em o aplica¸˜es na ind´stria. Algumas das primeiras co u Berkeley na d´cada de 60 e combina l´gica mul- e o aplica¸˜es foram em um tratamento de ´gua feito co a tivalorada, teoria probabil´ ıstica, inteligˆncia artifi- e pela Fuji Electric em 1983 e pela Hitachi em um cial e redes neurais para que possa representar o sistema de metrˆ inaugurado em 1987. Por volta o pensamento humano, ou seja, ligar a lingu´ ıstica e de 1990 ´ que a l´gica ”fuzzy”despertou um maior e o a inteligˆncia humana, pois muitos conceitos s˜o e a interesse em empresas dos Estados Unidos. De- melhores definidos por palavras do que pela ma- vido ao desenvolvimento e as in´meras possibili- u tem´tica. O valor verdade de uma proposi¸˜o pode a ca dades pr´ticas dos sistemas ”fuzzy”e o grande su- a ser um subconjunto nebuloso de qualquer conjunto cesso comercial de suas aplica¸˜es, a l´gica ”fuzzy”´ co o e
  • 3. considerada hoje uma t´cnica standard e tem uma e determinado conjunto. Por exemplo considere os ampla aceita¸˜o na ´rea de controle de processos ca a conjuntos abaixo: industriais. Diversas ´reas est˜o sendo beneficiadas a a pela tecnologia decorrente da L´gica Difusa. Dentre o • Conjunto das pessoas com alta renda. essas ´reas podem ser citadas algumas que tiveram a relevˆncia no avan¸o tecnol´gico e que merecem des- a c o • Conjunto das pessoas altas. taque. O Controle de processos industriais foi a a ´rea pioneira, sendo as primeiras experiˆncias da- e tadas de 1975 quando foi demonstrado no Queen Podemos verificar que n˜o existe uma fronteira bem a College, em Londres, que um controlador nebuloso definida para decidirmos quando um elemento per- muito simples conseguiu controlar eficientemente tence ou n˜o ao respectivo conjunto nos exemplos a uma m´quina a vapor. Na mesma ´poca, a pri- a e acima. Com os conjuntos fuzzy podemos definir meira aplica¸˜o industrial significativa foi desenvol- ca crit´rios e graus de pertinˆncia para tais situa¸˜es. e e co vida pela ind´stria de cimento F.L.Smidth Corp. da u A fun¸˜o caracter´ ca ıstica (crisp sets) pode ser gene- Dinamarca. Hoje em dia, uma grande variedade de ralizada de modo que os valores designados aos ele- aplica¸˜es comerciais e industriais est˜o dispon´ co a ıveis, mentos do conjunto universo U perten¸am ao inter- c destacando-se neste cen´rio o Jap˜o e mais recen- a a valo de n´meros reais de 0 a 1 inclusive, isto ´ [0,1]. u e temente, os EUA e a Alemanha. Dentre os exem- Estes valores indicam o Grau de Pertinˆncia dos e plos t´ ıpicos incluem produtos de consumo tais como elementos do conjunto U em rela¸˜o ao conjunto A, ca geladeiras (Sharp), ar condicionado (Mitsubishi), isto ´, quanto ´ poss´ para um elemento x de U e e ıvel cˆmeras de v´ a ıdeo (Canon, Panosonic), m´quinasa pertencer ao conjunto A. Tal fun¸˜o ´ chamada de ca e de lavar roupa (Sanyo), aspiradores de p´, etc. Na o Fun¸˜o de Pertinˆncia e o conjunto A ´ definido ca e e ind´stria automotiva destacam-se transmiss˜es au- u o como Conjunto Fuzzy . tom´ticas (Nissam, Lexus), inje¸˜o eletrˆnica, sus- a ca o pens˜o ativa, freios antibloqueantes. Sistemas in- a dustriais incluem controle de grupo de elevadores (Hitachi, Toshiba), ve´ ıculos autoguiados e robˆs o 5 Utiliza¸˜o Fuzzy ca m´veis (Nasa, IBM), controle de motores (Hitachi), o ventila¸˜o de t´neis urbanos (Toshiba),Controle de ca u Pioneiros na utiliza¸˜o da l´gica fuzzy, os japo- ca o tr´fego urbano, controle de parada e partida de a neses j´ adquiriram grande conhecimento de sua a trens de metrˆ (Sendai, Tokio). Estas cita¸˜es s˜o o co a utiliza¸˜o e a faz com freq¨ˆncia, aperfei¸oando os ca ue c ilustrativas, pois correntemente mais de 1000 pa- aparelho mais simples como os aspiradores de p´, o tentes envolvendo L´gica Difusa j´ foram anuncia- o a que agora usam controladores de 4 bits rodando das. Apesar do uso e da aplica¸˜o no Brasil ser ca algoritmos fuzzy que interrogam sensores de p´ e o incipiente, v´rias ind´strias e empresas vˆm desen- a u e ajustam o poder de suc¸˜o, e inventando novos e ca volvendo produtos e servi¸os (Villares, IBM, Klo- c complexos mecanismos como cˆmeras fotogr´ficas a a ckner Moeller, Robertshaw, Yokogawa, HI Tecno- inteligente, que usa um dispositivo charge-coupled logia). De fato nos ultimos anos o potencial de ´ (CCD) para medir a claridade das imagens em seis manuseio de incertezas e de controle de sistemas regi˜es do campo de vis˜o e usa estas informa¸˜es o a co complexos tornados poss´ ıveis pela L´gica Difusa, o para determinar se a imagem est´ no foco ou n˜o; a a est˜o sendo combinados com Redes Neurais arti- a ela tamb´m rastreia a taxa de mudan¸a no movi- e c ficiais, que por sua vez, possuem caracter´ ısticas de mento da lente durante a procura do foco e controla adapta¸˜o e aprendizagem. A palavra certa para ca a velocidade para evitar overshoot. Este sistema isto ´ simbiose, que vem gerando novas classes de e possue 12 entradas: 6 para obter a claridade atual sistemas e de controladores neurodifusos, combi- fornecendo dados para o CCD e 6 para medir a nando desta forma os potenciais e as caracter´ ısticas taxa de mudan¸a no movimento da lente. A sa´ c ıda individuais em sistemas adaptativos e inteligentes. ´ a posi¸˜o do curso da lente. Outro exemplo que e ca Com certeza estes sistemas dever˜o proporcionar a podemos citar s˜o m´quinas de lavar Hitachi que a a uma significativa contribui¸˜o para os sistemas de ca usam controladores fuzzy para controle de peso, ve- automa¸˜o e controle do futuro, principalmente em ca rifica¸˜o de tipo de tecido, e detec¸˜o de sujeira, que ca ca controle de processos. automaticamente adapta os ciclos de lavagem para o uso otimizado de potˆncia, ´gua, e detergente. e a O sistema fuzzy n˜o ´ utilizado apenas para facili- a e 4 Conjuntos Fuzzy tar nosso dia-a-dia, mas tamb´m para diminuirmos e gastos nas execu¸˜es de tarefas, como ´ o exemplo co e do ar condicionado industrial projetado pela Mit- Na teoria cl´ssica, os conjuntos s˜o denominados a a subishi usa 25 regras de aquecimento e 25 regras crisp e um dado elemento do universo em dis- de refrescamento. Comparado com outros tipos de curso (dom´ınio) pertence ou n˜o pertence ao refe- a ar condicionado, o controlador fuzzy aquece e esfria rido conjunto. Na teoria dos conjuntos fuzzy existe 5 vezes mais r´pido, reduz o consumo de potˆncia a e um grau de pertinˆncia de cada elemento a um e em 24% sem contar que mant´m a temperatura 2 e
  • 4. vezes mais est´vel e usa menos sensores. A imple- a New Hampshire, v´rios pesquisadores de renome a menta¸˜o da l´gica fuzzy vem crescendo cada dia ca o para estudar o que foi denominado por Minsky, mais e nas mais diversas ´reas, como no reconheci- a McCarthy, Newell e Simon de Inteligˆncia Artifi- e mento de caracteres, em sistemas ´ticos, robˆs, he- o o cial (IA), express˜o utilizada para designar um a lic´pteros comandados por voz atrav´s de um robˆ, o e o tipo de inteligˆncia constru´ pelo homem para e ıda sistemas de elevadores, aterrissagem de naves espa- dotar a m´quina de comportamentos inteligentes. a ciais, etc. Este crescimento ´ devido a sua grande e A partir da estrutura¸˜o desse novo campo do ca utiliza¸˜o e pequena limita¸˜o, al´m de exigir pouco ca ca e conhecimento o fenˆmeno da inteligˆncia come¸ou o e c gasto em sua montagem, o que melhora tanto para a ser pesquisado de forma intensa. V´rios esfor¸os a c o fabricante, que diminui seus gastos, como para o foram e tˆm sido feitos no sentido se simular os e cliente, que adquire um produto mais eficiente que tipos de racioc´ ınios utilizados pelo ser humano e consome menos potˆncia. e implement´-los no computador por meio da IA. a A inteligˆncia artificial ´ amplamente utilizada e e como um auxiliar que expande a capacidade de 6 Aplica¸˜es Pr´ticas co a inteligˆncia do homem e at´ mesmo o substitui em e e diversas fun¸˜es. Isso se tornou poss´ em grande co ıvel parte gra¸as ao desenvolvimento dos sistemas c L´gica Fuzzy e o desenvolvimento de Redes especialistas, da l´gica fuzzy e das redes neurais. o o Neurais, ou melhor a IAinteligˆncia artificial. Atualmente, criar m´quinas inteligentes n˜o pode e a a Entre as t´cnicas mais recentes de Inteligˆncia ser considerado uma fic¸˜o, a IA transformou essa e e ca Artificial encontra-se a L´gica Fuzzy, tamb´m fic¸˜o em um campo de estudo movido por uma o e ca conhecida como Conjunto Difusos. Essa t´cnica, meta que consome bilh˜es de d´lares em projetos, e o o muito usada no Jap˜o, ´ fruto da t˜o esperada os quais envolvem pesquisadores de institui¸˜es go- a e a co quinta gera¸˜o dos computadores, uma gera¸˜o vernamentais, militares, industriais e universit´rias ca ca a que morreu antes mesmo de nascer. Nem tudo, de todo o mundo. por´m, ´ atestado de ´bito. Prova disso ´ a pr´pria e e o e o t´cnica fuzzy. A l´gica fuzzy consiste em aproximar e o Campos de aplica¸˜o da inteligˆncia artificial ca e a decis˜o computacional da decis˜o humana. Isto a a ´ feito de forma que a decis˜o de uma m´quina Existem v´rios campos de estudo dentro da IA com e a a a n˜o se resuma apenas a um ”sim”ou um ”n˜o”, o prop´sito de dotar a m´quina de capacidade de a a o a mas tamb´m tenha decis˜es ”abstratas”, do tipo racioc´ e o ınio, aprendizado e auto aperfei¸oamento, al- c ”um pouco mais”, ”talvez sim”, e outras tantas guns desses campos s˜o descritos abaixo: a vari´veis que representem as decis˜es humanas. A a o l´gica fuzzy tem se destacado principalmente na o • Processamento de Linguagem Natural - E o ´ a ´rea de tomada de decis˜es. Os primeiros estudos o estudo voltado para a constru¸˜o de pro-ca sobre inteligˆncia artificial surgiram na d´cada e e gramas capazes de compreender a linguagem de 40, que foi marcada pela II Guerra Mundial. natural (interpreta¸˜o) e gerar textos. ca A Este fato resultou na necessidade de desenvolver Gera¸˜o de linguagem Natural ´ a produ¸˜o ca e ca uma tecnologia voltada para a an´lise de bal´ a ıstica, de textos por um programa a partir de um quebra de c´digos e c´lculos para projetar a bomba o a conte´do semˆntico representado internamente u a atˆmica. o Surgia, assim, os primeiros grandes no pr´prio programa. Objetiva aperfei¸oar a o c projetos de constru¸˜o de computadores, assim ca comunica¸˜o entre as pessoas e os computa- ca chamados por serem m´quinas utilizadas para fazer a dores. c´lculos (cˆmputos). Ap´s a II Guerra Mundial o a o o computador n˜o ficou restrito ao ˆmbito militar a a ´ • Reconhecimento de Padr˜es - E uma das ´reas o a e cient´ ıfico, come¸ou a ser gradualmente utilizado c de pesquisa bem avan¸adas da IA. A capaci- c em empresas, ind´strias, universidades. etc. A u dade de reconhecimento de padr˜es permite ao o diversidade de aplica¸˜es estimulou pesquisas de co programa reconhecer a fala em linguagem na- software, hardware e linguagens de programa¸˜o. ca tural, os caracteres digitados e a escrita (ex.: O desenvolvimento do computador, primeiramente assinatura). Os scanners, por exemplo, utili- impulsionado pela aplicabilidade militar e pos- zam programas de reconhecimento ´ptico de- o teriormente comercial, mostrou-se vi´vel. a Seu senvolvidos pelas pesquisas em IA. r´pido progresso, desde o surgimento dos primeiros a • Vis˜o de Computador - Busca desenvolver for- a computadores eletrˆnicos (1943 - Collossus, na o mas do computador trabalhar com a vis˜o bi- a Inglaterra e 1946 - ENIAC, nos Estados Unidos) dimensional e tridimensional. at´ o surgimento dos microcomputadores (na e d´cada de 70) demonstra que essa ´rea recebeu e a ca ´ • Programa¸˜o de Jogos - E o estudo voltado grandes investimentos. O segundo grande passo para a constru¸˜o de programas de jogos envol- ca foi dado nos Estados Unidos, em 1956, quando vendo racioc´ ınio. Os jogos computadorizados John McCarthy reuniu em uma conferˆncia pro- e s˜o um grande sucesso, ainda mais quando exi- a ferida ao Darmouth College, na Universidade de bem um tipo de inteligˆncia capaz de desafiar e
  • 5. as habilidades do jogador. O jogo de xadrez, para os problemas s˜o obtidas por meio ten- a por exemplo, foi utilizado para as primeiras ex- tativas e transmitidas para a nova popula¸˜o ca periˆncias em programa¸˜o do racioc´ e ca ınio arti- (simulada em programas). ficial, onde o computador se tornou capaz de • L´gica FUZZY - Tamb´m denominada de o e analisar milh˜es de jogadas por segundo para o Conjuntos Difusos ou L´gica Nebulosa. Foi o tentar derrotar o advers´rio. Al´m de analisar a e estruturada por Lofti Zadeh da University of as jogadas, os programas utilizam um m´todoe ´ Calif´rnia, no ano de 1965. E uma metodo- o heur´ıstico que consiste na utiliza¸˜o de uma ca logia que serve para representar, manipular e a ´rvore de busca, a mesma possui ramifica¸˜es co modelar informa¸˜es incertas. - Sistemas Ba- co a partir de certos n´s, que representam pontos o seados em Conhecimento - S˜o sistemas que a de decis˜o no caminho a tomar, com um certo a implementam comportamentos inteligentes de n´mero de etapas, para chegar a um objetivo. u especialistas humanos. Deste modo, ele pode analisar v´rios n´s, de a o acordo com a situa¸˜o atual do jogo, e escol- ca ca e ´ • Programa¸˜o Gen´tica - E um campo de es- her o melhor caminho (o mais curto ou menos tudo da IA voltado para a constru¸˜o de pro- ca arriscado). gramas que visam imitar o processo natural da gen´tica. Trabalha com m´todos de busca e e ´ • Rob´tica - E o campo de estudo voltado para o aleat´ria. o desenvolver meios de construir m´quinas que a possam interagir com o meio (ver, ouvir e rea- • Racioc´ ´ ınio Baseado em Casos - E o campo de gir aos est´ ımulos sensoriais). A express˜o robˆ a o estudo da IA que utiliza uma grande biblioteca vem do tchˆco robota, significa trabalhador, foi e de casos para consulta e resolu¸˜o de problemas ca criada por Karel Capek, em 1917. O primeiro . Os problemas atuais s˜o resolvidos, atrav´s a e robˆ industrial do mundo, batizado de UNI- o da recupera¸˜o e consulta de casos j´ solucio- ca a MATE, surgiu em 1962. nados e da conseq¨ente adapta¸˜o das solu¸˜es u ca co encontradas. Por exemplo, o Sistema CASEY, • Aprendizado - Existem programas de IA que que faz o diagn´stico em pacientes card´ o ıacos conseguem aprender certos fatos por meio da baseado na consulta de arquivos de pacientes experiˆncia, desde que esse conhecimento possa e com o mesmo diagn´stico. o ser representado de acordo com o formalismo adotado pelo programa. • Redes Neurais Artificiais (RNA) - Pos- sui v´rias denomina¸˜es, dentre elas redes a co neuronais, modelo conectista, neurocom- Modelos de inteligˆncia artificial: e puta¸˜o, modelo de processamento paralelo ca distribu´ ıdo, sistemas neurom´rficos e compu- o ´ tadores biol´gicos. o • Algoritmos Gen´ticos - E um modelo para o e aprendizado da m´quina, inspirado no livro a Algumas ´reas a de aplica¸˜o ca da L´gica o Origem das Esp´cies, atrav´s da Sele¸˜o Na- e e ca FUZZY tural, escrito pelo naturalista inglˆs Charles e Darwin (1809-1882), criador da teoria evo- • An´lise de dados a lucionista, segundo a qual somente os mais ap- tos sobrevivem. Algoritmo gen´tico ´ e e • Constru¸˜o de sistemas especialistas ca um m´todo utilizado pelos Algoritmos Evo- e • Controle e otimiza¸˜o ca lutivos, que inclui o estudo dos algoritmos gen´ticos, estrat´gia de evolu¸˜o, programa¸˜o e e ca ca • Reconhecimento de padr˜es o evolutiva e sistemas classificat´rios. Os algorit- o mos gen´ticos foram criados por Jonh Holland e (1975), objetivam emular operadores gen´ticos e 7 Conclus˜o a (espec´ıficos, como crossing-over, muta¸˜o e re- ca produ¸˜o) da mesma forma como ´ observado ca e na natureza. Isso ´ feito criando-se dentro da e Os sistemas computacionais, complexos ou n˜o, a m´quina uma popula¸˜o de indiv´ a ca ıduos repre- podem resolver todos os problemas baseados no sentados por cromossomas. Os indiv´ ıduos pas- racioc´ ınio humano. A l´gica fuzzy quebra os pa- o sam por um processo simulado de evolu¸˜o, ca radigmas da l´gica tradicional com a sua incerteza o sele¸ao e reprodu¸˜o, gerando uma nova po- c˜ ca inerente a qualquer processo. A l´gica fuzzy, tenta o pula¸˜o. ca aproximar cada vez mais precis˜o e o pensamento a humano. • Programa¸˜o Evolutiva - Campo da IA conce- ca bido por Lawrence J. Fogel (1960), assemelha- se aos algoritmos gen´ticos, sendo que ´ dado e e maior ˆnfase na rela¸˜o comporta- mental entre e ca os parentes e seus descendentes. As solu¸˜es co
  • 6. Referˆncias e [1] Site: www.pucsp.br [2] Site: www.inf.unisinos.br [3] Site: www.fuzzylogiclearningresource.com [4] Site: www.fuzzy-logic.com [5] Site: www.econ.fea.usp.br [6] Site: www.geocities.com [7] Site: www.encyclopedia.com [8] Site: www.sorocaba.unesp.br [9] Site: www.informatik.uni-trier.de