Fuzzy Extension Principle

 

 

ÆÛÁöÁýÇÕ A¿Í º¸ÅëÁýÇÕ R°¡ ÀÖ´Ù°í ÇÏÀÚ.  ±×¸®°í ÀϹÝÀûÀÎ °ü°è RÀÌ A¿¡¼­ B·ÎÀÇ ´ëÀÀ °ü°è¸¦ ³ªÅ¸³»°í ÀÖ´Ù.  ±×¸®°í ÀÌ ´ëÀÀ °ü°è¸¦ ÇÔ¼ö f·Î ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ³ªÅ¸³½´Ù°í ÇÏÀÚ.

  ±×·¯¸é ¿ì¸®´Â R³»¿¡¼­ R°ú A·ÎºÎÅÍ ¾ò¾îÁö´Â ÆÛÁöÁýÇÕ B'¸¦ ¸¸µé ¼ö ÀÖ´Ù.  À̶§ B'ÀÇ ¼Ò¼ÓÇÔ¼ö´Â ´ÙÀ½°ú °°´Ù.

´ÙÀ½ ¿¹¸¦ µé¾îº¸ÀÚ


[±×¸² 1] ÆÛÁö°ü°èÀÇ È®Àå

¿©±â¿¡¼­´Â ÆÛÁöÁýÇÕ A¿Í º¸ÅëÁýÇÕ B¿¡ ´ëÇÏ¿© ±×¸² 1°ú °°ÀÌ °ü°è(crisp relation) RÀÌ ÁÖ¾îÁ³´Ù(´ÙÀ½ Àý¿¡¼­´Â ÀÌ °ü°è¸¦ ´ëÀÀÇÔ¼ö f·Î Ç¥½ÃÇÏ°í, rÂ÷¿ø ³»ÀÇ ÆÛÁöÁýÇÕÀÇ È®ÀåÀ¸·Î ÀϹÝÈ­ ÇÏ¿´´Ù)[Kaufmann 1975].
  ÀÌÁ¦ ¿©±â¿¡¼­ ¿¹·Î µç ÆÛÁöÁýÇÕ A¿Í °ü°è R¿¡ Àǹ̸¦ ºÎ¿©ÇÏ°í, ÆÛÁöÈ®ÀåÀÇ Àǹ̸¦ ¾Ë¾Æº¸ÀÚ.  ÆÛÁöÁýÇÕ A´Â "Àü¿°º´¿¡ °É¸° »ç¶÷ÀÇ ÁýÇÕ"À̶ó°í ÇÏ°í, º¸ÅëÁýÇÕ B´Â "Àü¿°º´¿¡ °É¸° »ç¶÷µé°ú Á¢ÃËÇß´ø »ç¶÷µéÀÌ ÁýÇÕ"À̶ó ÇÏÀÚ.  ±×¸®°í °ü°è RÀº A¿Í B»çÀÌÀÇ Á¢ÃËÀÇ °ü°è¸¦ ³ªÅ¸³½´Ù°í Çغ¸ÀÚ.  ¿¹¸¦ µé¸é ÆÛÁöÁýÇÕ A¿¡ ÀÇÇؼ­ »ç¶÷ a
1ÀÌ Àü¿°º´¿¡ °É¸° °¡´É¼ºÀÌ 0.4ÀÌ°í, a2´Â 0.5, a3Àº 0.9 µîÀÌ µÈ´Ù.  ±×¸®°í °ü°è R¿¡ ÀÇÇؼ­ a1Àº b1°ú Á¢ÃËÀÌ ÀÖ¾ú°í, a2 ´Â b2 ¿Í Á¢ÃËÀ» Çß´Ù.
  ÀÌ»ó°ú °°ÀÌ Àü¿°º´È¯ÀÚ ÁýÇÕ A¿Í Á¢ÃË°ü°è RÀÌ ÁÖ¾îÁ³À» ¶§, Á¢ÃËÇÑ »ç¶÷ ÁýÇÕ B³»¿¡ Àü¿°º´È¯ÀÚ ÁýÇÕ B'À» ±¸Çغ¸ÀÚ.  

  ¸ÕÀú b1¿¡ ´ëÇÏ¿© »ìÆ캸ÀÚ.

 ÀÌÁ¦ b2¿¡ ´ëÇÏ¿© º¸ÀÚ.

¸¶Âù°¡Áö ¹æ¹ýÀ¸·Î b3¿¡ ´ëÇÏ¿©

  ¾Õ¿¡¼­ °ü°è R A × Àº »ç½Ç A°¡ ¹ß»ýÇÑ ÈÄ¿¡ »ç½Ç B°¡ ³ªÅ¸³¯ ±ÔÄ¢À» Ç¥ÇöÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù°í Çß´Ù.  ¿©±â¿¡¼­µµ ¸¶Âù°¡Áö·Î »ý°¢Çϸé Àü¿°º´È¯ÀÚÀÇ ÁýÇÕÀ» ÆÛÁöÁýÇÕ A·Î ³ªÅ¸³»°í, Àü¿°±ÔÄ¢(Àü¿°º´ ȯÀÚ¿ÍÀÇ Á¢ÃË°ü°è)À» °ü°è R·Î Ç¥ÇöÇغ¸ÀÚ.  ¾Õ¿¡¼­¿Í °°ÀÌ Á¢ÃËÇÑ »ç¶÷ÀÇ ÁýÇÕ B³»¿¡¼­ »õ·Î¿î ȯÀÚÀÇ ÁýÇÕ(ÆÛÁöÁýÇÕ) B'¸¦ ¾òÀº °ÍÀº ±ÔÄ¢°ú ±âÁ¸ÀÇ »ç½Ç·ÎºÎÅÍ »õ·Î¿î »ç½ÇÀ» ¾ò¾î³»´Â °úÁ¤ÀÎ ÃÊ·Ð(inference)ÀÇ °á°úÀÌ´Ù.

 

È®Àå ¿ø¸®(extension principle)

  ¾Õ¿¡¼­ ¼³¸íÇÑ ÆÛÁöÁýÇÕÀÇ È®ÀåÀ» Á»´õ ÀϹÝÈ­ÇØ º¸ÀÚ.  X¸¦ ÀüüÁýÇÕÀÇ °öÁýÇÕ(Cartesian product) X = X1 × X2 × ... ×Xr À̶ó ÇÏ°í, A1, A2, ..., ArÀ» ÀüüÁýÇÕ ³»ÀÇ r°³ÀÇ ÆÛÁöÁýÇÕÀ̶ó ÇÏÀÚ.

  ÆÛÁöÁýÇÕ A1, A2, ..., Ar ÀÇ °öÁýÇÕÀº ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ Á¤ÀǵǴ ÆÛÁöÁýÇÕ A1 × A2 × ...,× Ar  ÀÌ µÈ´Ù.

¶ÇÇÑ, ÇÔ¼ö f¸¦ °ø°£ X¿¡¼­ °ø°£ Y·Î ´ëÀÀ½ÃÅ°´Â ÇÔ¼ö¶ó ÇÏÀÚ.  Áï,

±×·¯¸é ÇÔ¼ö f¿Í ÆÛÁöÁýÇÕ  A1, A2, ..., Ar ¿¡ ÀÇÇؼ­ Y³»ÀÇ ÆÛÁöÁýÇÕ B¸¦ ´ÙÀ½°ú °°ÀÌ ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù.
 ¿©±â¿¡¼­ f
-1(y)´Â yÀÇ ¿ª»ó(inverse image)ÀÌ´Ù.  (y)´Â y¸¦ ¾ò´Â r-tuple(x1,...,xr)¿¡¼­ ¼Ò¼ÓÇÔ¼ö A1×A2×...×Ar (x1,,... xr)°¡ ÃÖ´ëÀÎ °æ¿ìÀÌ´Ù.
  ÀÌ¿Í °°ÀÌ ÆÛÁöÁýÇÕ°ú ´ëÀÀ ÇÔ¼ö·ÎºÎÅÍ »õ·Î¿î ÆÛÁöÁýÇÕÀ» ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Â ¿øÄ¢À» È®Àå¿ø¸®(extension principle)¶ó ÇÑ´Ù.  °ü°èÀÇ È®Àå¿¡¼­ ¿¹·Î µç °æ¿ì°¡ ¹Ù·Î r=2ÀÏ´ëÀÇ ÆÛÁöÈ®ÀåÀÌ´Ù.  ¸¸¾à f°¡ ÀÏ´ëÀÏ(1:1) ´ëÀÀ(one to one correspondence)ÇÔ¼öÀ̸é f
-1(y) ÀÎ °æ¿ì¿¡´Â ÀÌ µÈ´Ù´Â °ÍÀ» ½±°Ô ¾Ë ¼ö ÀÖ´Ù.
  ¶Ç ´Ù¸¥ ÇüÅÂÀÇ ÆÛÁö È®ÀåÀ» º¸ÀÚ.  ÆÛÁöÁýÇÕ  A
1, A2, ..., Ar µéÀÇ ´ëÀÀ ÇÔ¼ö  f¿¡ ÀÇÇÑ »ó(image)À» B=f(A1, A2, ..., Ar) ¶ó ÇÏÀÚ.  ±×·¯¸é »ó BÀÇ -¼öÁØ  [f(A1, A2, ..., Ar)]¿Í A1, A2, ..., Ar ÀÇ °¢°¢ÀÇ -¼öÁØÁýÇÕ A1¥á, A2¥á, ..., Ar¥á »çÀÌ¿¡´Â ´ÙÀ½°ú °°Àº °ü°è°¡ ÀÖ´Ù.

  ÀÌ¿Í °°Àº °ü°è¿¡ ÀÇÇؼ­ -¼öÁØÁýÇÕ A1¥á, A2¥á, ..., Ar¥á ÀÇ ´ëÀÀ ÇÔ¼ö f¿¡ ÀÇÇØ ÆÛÁöÁýÇÕ f(A1, A2, ..., Ar)ÀÇ -¼öÁØÁýÇÕ [f(A1, A2, ..., Ar)]À» ¾òÀ» ¼ö ÀÖ´Ù[Dubois 1980. Zimmermann 1985].                   
  ÀÌ»ó ¼³¸íÇÑ È®Àå ¿ø¸®´Â ¾ÕÀÇ ½Ä(1)¿¡¼­ Max ¿¬»ê ´ë½Å¿¡ È®·ü ÇÕ(probabilitie sum) ¿¬»ê ( )À» Àû¿ëÇϱ⵵ ÇÑ´Ù.  ¶ÇÇÑ ¿©±â¿¡ (1)½Ä¿¡¼­ Min ¿¬»ê ´ë½Å¿¡ °ö(product)¸¦ Àû¿ëÇÒ ¼ö ÀÖ´Ù.  ÀÌ·¯ÇÑ È®Àå ÀÌ·ÐÀº ÀϹÝÀûÀÎ ÁýÇÕÀ̳ª °ü°è µîÀ» ÆÛÁöÈ­ (fuzzification)Çϴµ¥ È¿°úÀûÀÌ´Ù.  

À̸¦ ¿ä¾àÇÏ¸é ´ÙÀ½°ú °°´Ù.

Membership Function f(X) = Y ¿¡¼­   X=X1*X2*¡¦.Xn

A1,A2,¡¦.An : Fuzzy Set in X1,X2,¡¦.Xn

Áï, A={(x, ¥ìA(x))|(x1,x2,¡¦,xn) ¡ô X}ÀÎ Fuzzy ÁýÇÕÀ϶§

¥ìB(y)= Sup ¥ìA(x) (f(y)ÀÇ ¿ª»ç»óÀÌ °øÁýÇÕÀÌ ¾Æ´Ò ¶§)

x¡ô f(y)ÀÇ¿ª»ç»ó 0, otherwise(¿ª»ç»óÀÌ °øÁýÇÕÀ̶ó¸é)

¡ÅB={(y, ¥ìB(y))|y=f(x1,x2,¡¦xn)}

A´Â º¯¼ö x¿¡ ´ëÇØ ¥ìA(x)¸¦ °¡Áö´Â fuzzy ÁýÇÕÀÌ f(x)=YÀÇ ¿ª»ç»óÀ» ÅëÇؼ­ fuzzy ÁýÇÕÀÌ ¾Æ´Ñ B¸¦ y¿¡ ´ëÇÑ fuzzy ÁýÇÕÀ¸·Î È®Àå½ÃÄ×´Ù.

ÀÌ°ÍÀ» 1Â÷¿ø È®ÀåÀÇ ¿ø¸®¶ó ÇÑ´Ù.

1Â÷¿ø¿¡¼­ ¥ìA(x)ÀÇ °ªÁß¿¡¼­ SupremumÀ» ÅÃÇÑ´Ù.

À§ÀÇ È®Àå ¿ø¸®¸¦ ´ÙÂ÷¿øÀ¸·Î È®´ëÇϸé 2°³ÀÇ fuzzy ÁýÇÕ A1,A2¿¡ ´ëÇØ cartesian product(A1*A2)¸¦ ÇÏ¿©

¥ìB(y)= supmin(¥ìA1(x1), ¥ìA2(x2)) f(y)ÀÇ¿ª»ç»ó=>0 x¤¼¿ª»ç»ó

ÀÌ°ÍÀº fuzzy ÁýÇÕ A1,A2ÀÇ °æ¿ìÀÌ¸ç ´ÙÂ÷¿øÀÏ °æ¿ì ¾ó¸¶µçÁö È®ÀåÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù. À§¿¡¼­ 2Â÷¿øÀÇ °æ¿ì´Â m,gÀÇ °ª¿¡¼­ minimum Áß¿¡¼­ supremum±¸ÇÏ´Â °úÁ¤À» °ÅÄ£´Ù.

ÀÌ°ÍÀº ÇϳªÀÇ fuzzy ÁýÇÕ°ú »ó°ü°ü°è¸¦ °¡Áö´Â crisp ÁýÇÕÀ» °ü°èÀÇ  Á¤µµ¿¡ µû¶ó¼­ fuzzy ÁýÇÕÈ­ ÇÏ´Â °ÍÀ» ÀǹÌÇÑ´Ù.

¿¹¸¦ µé¸é hot_senseÀÇ Á¤µµ°¡ 0.5ÀÌ°í feverÀÇ Á¤µµ°¡ 0.7À϶§ ¢¡ º´¸í PulpitisÀÇ Á¤µµ´Â ¾î¶»°Ô º¸¾Æ¾ß ÇÒ°ÍÀΰ¡?

Áï Áø´ÜÀ» À§Çؼ­ True, False¸¸ Á¸ÀçÇÏ´Â Áø´ÜÀÇ ÇѰ踦 ±Øº¹ÇÏ°í  Áø´Ü¸íÀ» fuzzy È­ÇÏ¿© ±× Á¤µµ¸¦ Ç¥½ÃÇÏ´Â °ÍÀ» ÀǹÌÇÑ´Ù.

¢¡¡±PulpitisÀÏ °¡´É¼ºÀÇ Á¤µµ´Â 0.8ÀÌ´Ù¡±¶ó´Â ½ÄÀ¸·Î Ç¥ÇöÀÌ °¡´ÉÇÏ´Ù.