4. ПОНЯТИЕ НЕЧЕТКОЙ ПЕРЕМЕННОЙ
Теперь
мы можем обобщить понятия, введенные в § 2, на так называемые нечеткие
переменные. Нам будет удобно формализовать понятие нечеткой переменной
аналогично тому, как это было сделано в определении 2.1 понятия обычной (не
нечеткой) переменной.
Определение
4.1.
Нечеткая переменная характеризуется тройкой
, где
— название переменной,
— универсальное
множество (конечное или бесконечное),
— общее название элементов множества
,
— нечеткое
подмножество множества
, представляющее собой нечеткое ограничение
на значения переменной
, обусловленное
. [Как и в случае обычных (не
нечетких) переменных, вместо
мы будем, как правило,
писать сокращенно
,
или
, где
— общее
название значений переменной
, и будем называть
ограничением на
или
ограничением, обусловленным
.] Неограниченная обычная (не нечеткая)
переменная
является
для
базовой
переменной.
Уравнение
назначения для
имеет вид
(4.1)
и
отражает то, что элементу
назначается значение
с учетом ограничения
.
Ту
степень, с которой удовлетворяется это равенство, будем называть
совместимостью значения
с
и обозначать
ее через
.
По определению
, (4.2)
где
—
степень принадлежности
ограничению
.
Замечание
4.2.
Важно отметить, что совместимость значения
не есть то же самое, что вероятность
значения
. Совместимость
с
— это
лишь мера того, насколько значение
удовлетворяет ограничению
; она не имеет
никакого отношения к тому, насколько вероятно или невероятно это значение.
Замечание
4.3.
Используя аналогию с саквояжем (см. замечание 2.4), нечеткую переменную можно
уподобить саквояжу с ярлыком, имеющему мягкие стенки. Тогда
— надпись на ярлыке
(название саквояжа),
— список предметов, которые в принципе
можно поместить в саквояж, а
— часть этого списка, в которой для
каждого предмета
указано
число
,
характеризующее степень легкости, с которой предмет
можно поместить в саквояж
(рис. 4.1).
Рис. 4.1. Аналогия с саквояжем для унарной нечеткой
переменной
Чтобы
упростить обозначения, удобно использовать один и тот же символ для
и
и
положиться на контекст для разрешения возможных неопределенностей. Покажем это
на следующем примере.
Пример
4.4.
Рассмотрим нечеткую переменную, именуемую бюджет. Пусть
, а
определяется
следующим образом (см. рис. 4.2):
. (4.3)
Тогда
в уравнении назначения
(4.4)
совместимость
значения
с
ограничением
равна
. (4.5)
Как
и в случае обычных (не нечетких) переменных, если
— нечеткие переменные в
соответственно, то
есть
-арная составная
переменная в
.
Соответственно этому в
-арном уравнении назначения вида
(4.6)
, – общее название значений переменной
,
— общее название
элементов множества
;
–
-арное нечеткое отношение в
, представляющее
собой ограничение, обусловленное переменной
.
Рис. 4.2. Функция совместимости нечеткой переменной
бюджет.
Совместимость
с
определяется
так:
, (4.7)
где
— функция
принадлежности ограничения на
.
Пример
4.5.
Предположим, что
;
близость
по горизонтали;
близость по вертикали; и ограничение
на
имеет
вид
. (4.8)
Тогда
совместимость значения
в уравнении назначения
(4.9)
равна
. (4.10)
Замечание
4.6.
В аналогии с саквояжем (см. замечание 4.3)
-арную составную нечеткую переменную
можно уподобить мягкому саквояжу
, имеющему
отделений
. Функция совместимости
характеризует степень
легкости, с которой предметы
можно поместить в
соответствующие отделения
одновременно (рис. 4.3).
Рис. 4.3. Аналогия с саквояжем для бинарной нечеткой
переменной.
Основной
вопрос, который возникает при рассмотрении
-арного уравнения назначения, связан с
разложением этого уравнения на последовательность
унарных уравнений назначения, как в
(2.21). В случае нечетких переменных процесс разложения несколько более сложен
и мы займемся им после того, как определим маргинальные и условные ограничения.