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前景廣闊的模糊技術(shù)

（一）

在現(xiàn)實生活中，有很多現(xiàn)象并非界限分明。比如說“百把斤”、“個把鐘點”、“七老八十”、“比較熱”，雖然沒有指出具體計量數(shù)據(jù)，但人們一聽也都明白。這就是日常生活中的“模糊”語言，或稱語言概念中的“模糊程度”。

“模糊”一詞在英文中名為“Fuzzy”，除有“模糊”的概念外，還有“不分明”和“邊界不清”的含意。比如白與黑、胖與瘦、高與低、深與淺等，本應涇渭分明，但在這明顯的兩極幅度間，卻有不白不黑、不胖不瘦、不高不低、不深不淺的概念。這些“模棱兩可”和“不分明”現(xiàn)象是在自然界和社會生活中普遍存在的，而這種不分明性被稱之為模糊性。由此看出，“模糊”概念是建立在近似推論之上的近似概念。

（二）

為了尋求解決概念劃分上不確定現(xiàn)象的思維模式和方法，1965年，美國加州大學伯克利分校的一位名為洛特菲·扎德（L）A（Zadeh）教授，發(fā)表了轟動科壇的著名論文《模糊集合理論》（Fuzzy Set），標志著數(shù)學的一個分支——模糊數(shù)學的誕生。模糊數(shù)學把復雜系統(tǒng)中所呈現(xiàn)的大量模糊現(xiàn)象作為研究對象，把數(shù)學從處理兩種絕對狀態(tài)（即絕對發(fā)生，概率為1；絕對不發(fā)生，概率為0）轉(zhuǎn)移到連續(xù)值的邏輯上來，在適當?shù)南薅壬舷鄬Φ丶右詣澐帧Ｒ源藶榛A(chǔ)，建立了模糊集合的運算、變換等理論，為解決模糊現(xiàn)象找到了一套理論和方法。隨之模糊代數(shù)及模糊邏輯等亦因而問世，并已經(jīng)在圖像識別、人工智能等許多方面得到了廣泛應用。模糊理論認為，只要抓住控制事物的主要本質(zhì)方面，在無關(guān)緊要的小問題上“模糊”一點并無妨礙，“能模糊處且模糊”的概念輸入電腦，引進控制學說，就產(chǎn)生了模糊邏輯控制。例如機械系統(tǒng)的模糊可靠性設(shè)計，是將各種設(shè)計參數(shù)作為具有某種連續(xù)性型隸屬函數(shù)的模糊變量來處理，在規(guī)定的模糊可靠度下，可設(shè)計出結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、成本低的產(chǎn)品來。值得一提的是模糊集合論與經(jīng)典集合論相比是一個巨大的飛躍，它使經(jīng)典數(shù)學“非此即彼”的性質(zhì)拓寬到“亦此亦彼”，使二值邏輯推入多值邏輯，從而強化了精確數(shù)學的內(nèi)容，為解決客觀事物差距的中間過渡的“不分明”和“邊界不清”現(xiàn)象提供了理論依據(jù)，將模糊的存在用數(shù)學形式來表示，并將被控制的模糊現(xiàn)象采用模糊數(shù)學的方法進行量化，輸入或輸出計算機進行控制，使電腦接近人腦。

（三）

隨著模糊理論的出現(xiàn)，人們開始應用模糊技術(shù)。模糊技術(shù)主要包括模糊判斷、模糊控制、模糊診斷及模糊設(shè)計、模糊決策等方面。在模糊控制中，可以把人的經(jīng)驗歸納成定性表達的一組條件語句，然后利用模糊理論的工具把它定量化，以實現(xiàn)模仿人的操作效果。在實際運行時，控制器先要感知對象的輸出情況，比如自動駕駛汽車，控制器先是精確接收路況和運行規(guī)則的各種信息，通常把信息數(shù)據(jù)解析出輸出誤差和誤差變化率，然后把它們轉(zhuǎn)化成模糊量，并根據(jù)推理合成規(guī)則推算出模糊控制量——決策意圖。再把它轉(zhuǎn)化為確定的控制量（行止、速度、方向等），并加到對象上去（油門、方向盤、剎車）完成自動駕駛操作。

當今模糊控制技術(shù)已發(fā)展成為更高級、更復雜的信息處理系統(tǒng)。一些國家甚至將其列為21世紀國際競爭的戰(zhàn)略要點。70年代后，國外已成功地在蒸汽機、鍋爐、壓力容器、熱交換器等多方面采用了模糊控制技術(shù)。到了90年代，模糊理論研究和工程應用已取得了突破性進展。2012年注冊計量師考試時間

隨著模糊技術(shù)的發(fā)展，多種多樣的模糊技術(shù)產(chǎn)品相繼問世，已有洗衣機、電視機、電冰箱、空調(diào)器、攝像機、吸塵器、微波爐等40多種。這些模糊家電由于能最大限度地順應人們?nèi)粘Ｉ畹男枰缒：匆聶C模仿人腦的功能，將人的模糊信息和直接思維轉(zhuǎn)化為準確的控制，它具有智能分析、判斷，能自動收集需要洗的衣物重量、布質(zhì)、水溫及污垢程度等信息，進行綜合判斷，決定洗衣粉用量的多少、水位的高低、洗滌方式和洗滌時間的長短，同時在洗滌過程中，不斷調(diào)整水位、時間及水流的強弱，并能自動顯示故障報警，以達到最佳洗滌狀態(tài)。一臺5.5公斤模糊洗衣機的用水量比雙缸洗衣機節(jié)水一半，省電10%。具有模糊邏輯的微波爐，能對食品的重量、高度、形狀及溫度等進行自動檢測，并能自動化霜、再熱、燒烤等，使食物色香味俱佳；安裝模糊空氣凈化器以后，只要人進入房間，便可自動啟動，其傳感器還能檢測香煙和其它燃氣污染程度；模糊吸塵器可通過傳感器感覺地板、地毯的類型，并自動判斷污穢類別、分布情況及深度，自動設(shè)定合適的吸塵力，既省時又省電。除了家用電器外，模糊技術(shù)還在石油化工、冶金機械、航天航海、水質(zhì)凈化、氣象預報及汽車行駛模糊調(diào)節(jié)和地鐵列車運行控制等多種行業(yè)中陸續(xù)得到應用。

（四）

隨著高新技術(shù)的發(fā)展和國際市場競爭的加劇，模糊技術(shù)已引起了很多國家尤其是工業(yè)發(fā)達國家的高度重視。美、日、英、法、德國已在實際生產(chǎn)中廣泛應用了模糊技術(shù)，韓國、新加坡及香港、臺灣等國家和地區(qū)正急起直追，迎頭趕上。尤其是日本，模糊控制技術(shù)發(fā)展速度居世界之冠，現(xiàn)在已有50多家大公司投入模糊控體的研究，已有200多種模糊產(chǎn)品問世，1993年僅銷售模糊控制芯片一項就獲利6億美元；1995年僅模糊家電產(chǎn)品的產(chǎn)值就達到近8億美元，迅速超過了模糊理論發(fā)源地的美國。

我國模糊技術(shù)雖然起步較晚，但發(fā)展很快。尤其是在模糊理論方面，還處于國際領(lǐng)先地位。如國際模糊系統(tǒng)協(xié)會副主席兼中國分會主席汪培莊教授提出的“因素空間、模糊落影和值流推理”等3項理論，為運用概念進行判斷推理這一思維過程提供了一個新的數(shù)學框架，從而拓寬和加深了模糊數(shù)學描述客觀世界的廣度與深度。

1988年，由我國國家模糊技術(shù)實驗室研制出世界上第二臺模糊推理機，推理速度達到每秒1500萬次，體積僅為日本第一臺模糊計算機的十分之一；1988年至1992年，在汪培莊教授的主持下，又承擔并完成了國家自然科學基金委員會的重大課題“模糊信息處理與模糊推理機”。同時，在生產(chǎn)應用方面，我國也不甘落后，如北方工業(yè)大學于1990年研究成功“快速自動尋優(yōu)模糊控制理論及其應用技術(shù)”，1996年重慶鋼鐵公司與重慶愛普模糊技術(shù)公司協(xié)作，共同開發(fā)出模糊控制器，為工業(yè)生產(chǎn)、汽車安全行駛、窯爐、風機及水泵的運行提供了技術(shù)條件。無錫小天鵝洗衣機廠已推出了國際上最先進的“神經(jīng)模糊”技術(shù)控制的全自動洗衣機和有中國特色的模糊理論控制的洗衣機。特別令人鼓舞的是，我國是最早把模糊理論引入氣象預報、地震工程、高爐冶煉控制等方面的國家。由于我國模糊理論和模糊技術(shù)的實力較強，已與北美、歐洲、日本一起被公認為國際模糊數(shù)學的四大主力國家。

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