Особенности построения гибридных интеллектуальных систем обработки информации

Рисунок 13. Редактор функций принадлежности

Меню File и View одинаковые для всех GUI-модулей используемых с системами нечеткого логического вывода.

Меню Edit:

Общий вид меню приведен на рис. 14.

Рисунок 14. Меню Edit

Команда Undo отменяет ранее совершенное действие. Выполняется также по нажатию Ctrl+Z.

Команда Add MFs… позволяет добавить термы в терм-множество, используемое для лингвистической оценки текущей переменной. При выборе этой команды появится диалоговое окно (рис. 15), в котором необходимо выбрать тип функции принадлежности и количество термов. Значения параметров функций принадлежности будут установлены автоматически таким образом, чтобы равномерно покрыть область определения переменной, заданной в окне Range. При изменении области определения в окне Range параметры функций принадлежности будут промасштабированы.

Рисунок 15. Выбор количества термов и типа функций принадлежности.

Команда Add Custom MF… позволяет добавить один лингвистический терм, функция принадлежности которого отличается от встроенных. После выбора этой команды появится графическое окно (рис. 16), в котором необходимо напечатать лингвистически терм (поле MF name),, имя функции принадлежности (поле M-File function name) и параметры функции принадлежности (поле Parameter list).

Рисунок 16. Задание лингвистического терма с невстроенной функцией принадлежности.

Команда Remove Selected MF удаляет текущий терм из терм-множества текущей переменной. Признаком текущей переменной является красная окантовка ее прямоугольника. Признаком текущего терма является красный цвет его функции принадлежности. Для выбора текущего терма необходимо провести позиционирования курсора мыши на графике функции принадлежности и сделать щелчок левой кнопкой мыши.

Команда Remove All MFs удаляет все термы из терм-множества текущей переменной.

Команда FIS Properties… открывает FIS-редактор. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+1.

Команда Rules… открывает редактор базы знаний. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+3.

Меню Type

Это меню позволяет установить тип функций принадлежности термов, используемых для лингвистической оценки текущей переменной. На рис. 17 приведено меню Type, в котором указаны возможные типы функций принадлежности.

Рисунок 17 Меню Type

1.8.4. Редактор базы знаний

Редактор базы знаний (Rule Editor) предназначен для формирования и модификации нечетких правил. Редактор базы знаний может быть вызван из любого GUI-модуля, используемого с системами нечеткого логического вывода, командой Rules… меню Edit или нажатием клавиш Ctrl+3. В FIS-редакторе открыть редактор базы знаний можно также двойным щелчком левой кнопкой мыши по прямоугольнику с названием системы нечеткого логического вывода, расположенного в центре графического окна.

Общий вид редактора базы знаний с указанием функционального назначения основных полей графического окна приведен на рис. 18. В нижней части графического окна расположены кнопки Help и Close, которые позволяют вызвать окно справки и закрыть редактор, соответственно.

Редактор функций принадлежности содержит четыре системных меню File, Edit, View, Options, меню выбора термов входных и выходных переменных, поля установки логических операций И, ИЛИ, НЕ и весов правил, а также кнопки редактирования и просмотра правил.

Рисунок 18. Редактор базы знаний

Для ввода нового правила в базу знаний необходимо с помощью мыши выбрать соответствующую комбинацию лингвистических термов входных и выходных переменных, установить тип логической связки (И или ИЛИ) между переменными внутри правила, установить наличие или отсутствие логической операции НЕ для каждой лингвистической переменной, ввести значение весового коэффициента правила и нажать кнопку Add Rule. По умолчанию установлены следующие параметры:

                    логическая связка переменных внутри правила – И;

                    логическая операция НЕ – отсутствует;

                    значение весового коэффициента правила – 1.

Возможны случаи, когда истинность правила не изменяется при произвольной значении некоторой входной переменной, т.е. это переменная не влияет на результат нечеткого логического вывода в данной области факторного пространства. Тогда в качестве лингвистического значения этой переменной необходимо установить none.

Для удаления правила из базы знаний необходимо сделать однократный щелчок левой кнопкой мыши по этому правилу и нажать кнопку Delete Rule.

Для модификации правила необходимо сделать однократный щелчок левой кнопкой мыши по этому правилу, затем установить необходимые параметры правила и нажать кнопку Edit Rule.

Меню File и View одинаковые для всех GUI-модулей используемых с системами нечеткого логического вывода.

Меню Edit

Общий вид меню приведен на рис. 19.

Рисунок 19. Меню Edit.

Команда Undo отменяет ранее совершенное действие. Выполняется также по нажатию Ctrl+Z.

Команда FIS Properties… открывает FIS-редактор. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+1.

Команда Membership Function… открывает редактор функций принадлежностей. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+2.

Меню Options

Это меню позволяет установить язык и формат правил базы знаний (рис. 20).

Рисунок 20. Меню Options.

При выборе команды Language появится список языков English (Английский), Deutsch (Немецкий), Francais (Французкий), из которого необходимо выбрать один.

При выборе команды Format появится список возможных форматов правил базы знаний: Verbose - лингвистический; Symbolic – логический; Indexed – индексированный. Различные форматы база знаний демо-системы нечеткого логического вывода Tipper

Рисунок 21. База знаний в формате Symbolic

Рисунок 22. База знаний в формате Indexed

1.8.5. Визуализация нечеткого логического вывода

Визуализация нечеткого логического вывода осуществляется с помощью GUI-модуля Rule Viewer. Этот модуль позволяет проиллюстрировать ход логического вывода по каждому правилу, получение результирующего нечеткого множества и выполнение процедуры дефаззификации. Rule Viewer может быть вызван из любого GUI-модуля, используемого с системами нечеткого логического вывода, командой View rules … меню View или нажатием клавиш Ctrl+4. ВидRule Viewer для системы логического вывода tipper с указанием функционального назначения основных полей графического окна приведен на рис. 23.

Рисунок 23 – Визуализация логического вывода для системы tipper с помощью Rule Viewer.

Rule Viewer содержит четыре меню - File, Edit, View, Options, два поля ввода ввода информации – Input и Plot points и кнопки прокрутки изображения влево-вправо (left-right), вверх-вниз (up-down). В нижней части графического окна расположены также кнопки Help и Close, которые позволяют вызвать окно справки и закрыть редактор, соответственно.

Каждое правило базы знаний представляется в виде последовательности горизонтально расположенных прямоугольников. При этом первые два прямоугольника отображают функции принадлежностей термов посылки правила (ЕСЛИ-часть правила), а последний третий прямоугольник соответствует функции принадлежности терма-следствия выходной переменной (ТО-часть правила). Пустой прямоугольник в визуализации второго правила означает, что в этом правиле посылка по переменной food отсутствует (food is none). Желтая заливка графиков функций принадлежностей входных переменных указывает насколько значения входов, соответствуют термам данного правила. Для вывода правила в формате Rule Editor необходимо сделать однократный щелчок левой кнопки мыши по номеру соответствующего правила. В этом случае указанное правило будет выведено в нижней части графического окна.

Голубая заливка графика функции принадлежности выходной переменной представляет собой результат логического вывода в виде нечеткого множества по данному правилу. Результирующее нечеткое множество, соответствующее логическому выводу по всем правилам показано в нижнем прямоугольнике последнего столбца графического окна. В этом же прямоугольнике красная вертикальная линия соответствует четкому значению логического вывода, полученного в результате дефаззификации.

Ввод значений входных переменных может осуществляться двумя способами:

                    путем ввода численных значений в поле Input;

                    с помощью мыши, путем перемещения линий-указателей красного цвета.

В последнем случае необходимо позиционировать курсор мыши на красной вертикальной линии, нажать на левую кнопку мыши и не отпуская ее переместить указатель на нужную позицию. Новое численное значения соответствующей входной переменной будет пересчитано автоматически и выведено в окно Input.

В поле Plot points задается количество точек дискретизации для построения графиков функций принадлежности. Значение по умолчанию – 101.

Меню File и View одинаковые для всех GUI-модулей используемых с системами нечеткого логического вывода.

Меню Edit

Общий вид меню приведен на рис. 24.

Рисунок 24. Меню Edit

Команда FIS Properties… открывает FIS-редактор. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+1.

Команда Membership Functions… открывает редактор функций принадлежностей. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+2.

Команда Rules… открывает редактор базы знаний. Эта команда может быть также выполнена нажатием Ctrl+3.

Меню Options

Меню Options содержит только одну команду Format, которая позволяет установить один из следующих форматов вывода выбранного правило в нижней части графического окна:

                    Verbose - лингвистический;

                    Symbolic – логический;

                    Indexed – индексированный.

1.8.6. Визуализация поверхности “входы-выход”

Визуализация поверхности “входы-выход” осуществляется с помощью GUI-модуля Surface Viewer. Этот модуль позволяет вывести графическое изображение зависимости значения любой выходной переменной от произвольных двух (или одной) входных переменных. Surface Viewer может быть вызван из любого GUI-модуля, используемого с системами нечеткого логического вывода, командой View surface … меню View или нажатием клавиш Ctrl+4. Общий вид модуляSurface Viewer с указанием функционального назначения основных полей графического окна приведен на рис. 25.

Рисунок 25. Визуализация поверхности “входы-выход” для системы tipper с помощью Surface Viewer.

Surface Viewer содержит верхних системных меню - File, Edit, View, Options, три меню выбора координатных осей -X (input), Y (input), Z (output), три поля ввода ввода информации – X girds, Y girds, Ref. Input и кнопку Evaluate для построения поверхности при новых параметрах. В нижней части графического окна расположены также кнопки Help иClose, которые позволяют вызвать окно справки и закрыть редактор, соответственно.

Surface Viewer позволяет вращать поверхность “входы-выход” с помощью мыши. Для этого необходимо позиционировать курсор мыши на поверхности “входы-выход”, нажать на левую кнопку мыши и не отпуская ее повернуть графическое изображение на требуемый угол.

Поля X girds и Y girds предназначены для задания количества точек дискретизации по осям X и Y, для построения поверхности “входы-выход”. По умолчанию количество дискрет по каждой оси равно 15. Для изменения этого значения необходимо установить маркер на поле X girds (Y girds) и ввести новое значение.

Поле Ref. Input предназначено для задания значений входных переменных, кроме тех, которые ассоциированы с координатными осями. По умолчанию это значения середины интервалов изменения переменных. Для изменения этого значения необходимо установить маркер на поле Ref. Input и ввести новые значение.

Меню File и View одинаковые для всех GUI-модулей используемых с системами нечеткого логического вывода.

Меню координатных осей:

Меню X (input), Y (input), Z (output) позволяют поставить в соответствие осям координат входные и выходные переменные. При этом входные переменные могут отображаться только по осям X и Y, а выходные переменные только по оси Z. В Surface Viewer предусмотрена возможность построения однофакторных зависимостей “вход-выход”. Для этого в меню второй координатной оси (X (input) или Y (input)) необходимо выбрать none.

Меню Edit

Общий вид меню приведен на рис. 24.

Меню Options

Меню Options изображено на рис. 26. Оно содержит команды Plot, Color Map и Always evaluate.

Рисунок 26. Меню Options

Команда Plot позволяет управлять форматом вывода поверхности “входы-выход”. При выборе этой команды появляется меню в котором необходимо выбрать формат вывода поверхности. На рис. 28 приведены поверхности “входы-выход” для системы tipper для всех поддерживаемых форматов.

Рисунок 27. Меню Plot

Команда Color Map позволяет управлять палитрой цветов при выводе поверхности “входы-выход”. При выборе этой команды появляется меню, в котором необходимо выбрать одну из палитр: