Lógica Difusa: Introducción, Conjuntos Certeros vs Difusos

Lógica Clásica vs Lógica Difusa

Lógica Clásica

Verdadero => 1
False => 0

verdacidad \in \{ 0 , 1 \}

Indica si un elemento pertenece o no a un conjunto, si se tienen dos grupos disyuntivos el elemento pertenece a uno u otro.

Lógica Difusa

Parcialmente Verdadero => 0.65
Parcialmente Falso => 0.35

veracidad \in [ 0.0, 1.0 ]

Indica el “grado” en que un elemento pertenece a un grupo, si se tienen dos grupos disyuntivos un elemento puede pertenecer a ambos, pero en diferente grado.

Universo de Discurso -> La totalidad

X \in [a,b] ; a,b \in R

Función de Membresía

\mu(x) \to [0, 1]

Dominio => Universo de Discurso

x \in X

Imagen =>

\mu \in [0,1]

Notación de Conjuntos Difusos

Conjuntos Difusos Continuos

Conjuntos Difusos Discretos

A = \left\{ \int \frac{\mu(x)}{x} \right\}
A = \left\{ \int\limits_0^{10} \frac{ \exp \left[ - \frac{1}{2} \left( \frac{x-5}{3} \right)^2 \right] }{x} \right\}

A = \sum \frac{\mu(x)}{x}
A = \left\{ \frac{0}{1} + \frac{0.1}{2} + \frac{0.4}{3} + \frac{0.8}{4} + \frac{1}{5} + \frac{1}{6} + \frac{0.8}{7} + \frac{0.4}{8} + \frac{0.1}{9} + \frac{0}{10} \right\}

Cardinalidad escalar

|A| = \sum_{x \in X} \mu(x)

Operaciones sobre Conjuntos Difusos

Conjuntos Clásicos / Conjuntos Certeros

Conjuntos Difusos

Subconjuntos

B \subseteq A; \forall b, b \in B \land b \in A
B \subseteq A \leftrightarrow \mu_B(x) \leq \mu_A(x);  \forall x \in X

Interseccion

C = A \cap B
\begin{aligned}
C = A \cap B \leftrightarrow \mu_C(x) & = \min (\mu_A(x), \mu_B(x)) \\
& = \mu_A(x) \land \mu_B(x) \forall x \in X
\end{aligned}

Unión

C = A \cup B
\begin{aligned}
C = A \cup B \leftrightarrow \mu_C(x) & = \max (\mu_A(x), \mu_B(x)) \\
& = \mu_A(x) \lor \mu_B(x) \forall x \in X
\end{aligned}

Complemento

\overline{A}
\overline{A} \leftrightarrow \mu_{\sim A} = 1 - \mu_A(x) \forall x \in X

Propiedades de las Operaciones Difusas

Conjuntos Clásicos / Conjuntos Certeros

Conjuntos Difusos

Union

Conmutativa

A \cup B = B \cup A
\max( \mu_A, \mu_B ) = \max( \mu_B, \mu_A )

Asociativa

A \cup ( B \cup C ) = ( A \cup B ) \cup C
\begin{aligned}
\max( \mu_A, \max ( \mu_B , \mu_C ) )  &= \max( \mu_A, \mu_B , \mu_C ) \\
& = \max( \max ( \mu_A,  \mu_B ) , \mu_C ) 
\end{aligned}

Distributiva

A \cup ( B \cap C ) = ( A \cup B ) \cap ( A \cup C )
\max( \mu_A, \min ( \mu_B , \mu_C ) )  = \min (  \max ( \mu_A,  \mu_B ) , \max (\mu_A , \mu_C ) )

Identidad

A \cup \empty = A \\
A \cup X = X
\max ( \mu_A, 0 ) = \mu_A \\
\max ( \mu_A, 1 ) = 1 \\

Idempotencia

A \cup A = A
\max ( \mu_A , \mu_A ) = \mu_A
A \cup \overline{A} = X
\max( \mu_A, 1 - \mu_A ) \neq 1

Leyes de Morgan

\overline{A \cup B} = \overline{B} \cap \overline{A}
1 - \max ( \mu_A, \mu_B ) = \min ( 1 - \mu_A, 1 - \mu_B )

Intersección

Conmutativa

A \cap B = B \cap A
\min( \mu_A, \mu_B ) = \min( \mu_B, \mu_A )

Asociativa

A \cap ( B \cap C ) = ( A \cap B ) \cap C
\begin{aligned}
\min( \mu_A, \min ( \mu_B , \mu_C ) )  &= \min( \mu_A, \mu_B , \mu_C ) \\
& = \min( \min ( \mu_A,  \mu_B ) , \mu_C ) 
\end{aligned}

Distributiva

A \cap ( B \cup C ) = ( A \cap B ) \cup ( A \cap C )
\min( \mu_A, \max ( \mu_B , \mu_C ) )  = \max (  \min ( \mu_A,  \mu_B ) , \min (\mu_A , \mu_C ) )

Identidad

A \cap \empty = \empty \\
A \cap X = A
\min ( \mu_A, 0 ) = 0 \\
\min ( \mu_A, 1 ) = \mu_A \\

Idempotencia

A \cap A = A
\min ( \mu_A , \mu_A ) = \mu_A
A \cap \overline{A} = \empty
\min( \mu_A, 1 - \mu_A ) \neq 0

Leyes de Morgan

\overline{A \cap B} = \overline{B} \cup \overline{A}
1 - \min ( \mu_A, \mu_B ) = \max ( 1 - \mu_A, 1 - \mu_B )

Otras Propiedades de las Operaciones Difusas

Transitiva

A \subseteq B \land B \subseteq C \rightarrow A \subseteq C
\mu_A \leq \mu_B \land \mu_B \leq \mu_C \rightarrow \mu_A \leq \mu_C 

Involutiva

\overline{ \overline{ A } } = A
\mu_{\overline{\overline{A}}} = 1 - \mu_{\overline{A}} = 1 - ( 1 - \mu_A ) = \mu_A

Klir, G. J., & Yuan, B. (1995). Fuzzy Sets and Fuzzy Logic: Theory and Applications. Prentice Hall.

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 4). Lógica Difusa – Introducción al Curso y Aplicaciones – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/xLFNUo0mTZE?si=xThDAGBM6UudQxPU

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 14). Lógica Difusa – 1.0 Conjuntos Difusos (Contenido) – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/l3JmHL3dNHc?si=Xz9QnQwh-vP0sYGw

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 14). Lógica Difusa – 1.1 Conjuntos Certeros vs Difusos – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/4EkDfPK09Ng?si=YGJ-r5bnw3daKDdU

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 14). Lógica Difusa – 1.2 Operaciones entre Conjuntos Difusos – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/DFyLBEMnJdE?si=8_3QwZrRLHicqKzQ

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 21). Lógica Difusa – 1.3 Propiedades de las operaciones difusas – Parte 1 – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/gLQWaaYHD_0?si=mIxvCnTAqtViapDf

[Hackeando Tec]. (2015, Agosto 21). Lógica Difusa – 1.3 Propiedades de las operaciones difusas – Parte 2 – Hackeando Tec [Video]. YouTube. https://youtu.be/Le3Nf5K0VwE?si=yCYyx-K5bZFZ9AC6