محاسبه نرم (soft computing)

محاسبات نرم

محاسبات نرم

محاسبات نرم (به انگلیسی: soft computing) به مجموعه‌ای از شیوه‌های جدید محاسباتی در علوم رایانه، هوش مصنوعی، یادگیری ماشینی و بسیاری از زمینه‌های کاربردی دیگر اطلاق می‌شود. در تمامی این زمینه‌ها به مطالعه، مدل‌سازی و آنالیز پدیده‌های بسیار پیچیده‌ای نیاز است که شیوه‌های علمی دقیق در گذشته، در حل آسان، تحلیلی، و کامل آنها موفق نبوده‌اند.

نکته‌ها و چرایی‌های فلسفی

در مقایسه با تدابیر علمی نرم، روش‌های علمی به‌کاررفته در سده‌های پیشین، تنها از عهدهٔ مدل‌سازی و آنالیز سامانه‌های نسبتاً ساده در مکانیک، فیزیک، و برخی از زمینه‌های کاربردی و مهندسیبرآمده‌اند. مسائل پیچیده‌تری همچون سامانه‌های وابسته به علوم زیست‌شناسی و پزشکی، علوم اجتماعی، علوم انسانی، علوم مدیریت و نظایر آنها بیرون از قلمرو اصلی و توفیق‌آفرین روش‌هایریاضی و تحلیلی دقیق باقی مانده‌بودند. شایان ذکر است که خصایص سادگی و پیچیدگی اموری هستند نسبی، و به‌طور یقین، اغلب مدل‌سازی‌های ریاضی و علمی موفق در گذشته هم، به مفهوم مطلق کلام، بسیار پراهمیت و پیچیده بوده‌اند.

محاسبات نرم با تقبل نادقیق بودن و با محور قراردادن ذهن انسان به‌پیش می‌رود. اصل هدایت‌کنندهٔ محاسبات نرم بهره‌برداری از خاصیت عدم دقیق‌بودن جهت مهارکردن مسئله و پایین‌آوردن هزینهٔ راه‌حل است.

محاسبات نرم را می‌شود حاصل تلاش‌های جدید علمی دانست که مدل‌سازی، تحلیل، و در نهایت کنترل سیستم‌های پیچیده را با سهولت و موفقیت زیادتری امکان‌پذیر می‌سازد. به عنوان مهم‌ترین شاخه‌های این محاسبات، باید منطق فازی، شبکه‌های عصبی مصنوعی، و الگوریتم ژنتیک را بر شمرد.

برخلاف شیوه‌های محاسباتی سخت که تمامی همت و توان خود را به دقیق‌بودن، و “در جهتِ مدل نمودنِ کاملِ حقیقت”، معطوف می‌دارند، روش‌های نرم، براساس تحمل نادقیق‌نگری‌ها، حقایق جزئی و ناکامل، و فقدان اطمینان، استوار گردیده‌اند. درک هرچه روشن‌تر از چرایی، چگونگی، و نیز فلسفهٔ این‌گونه محاسباتِ جدید است که افق‌های جدید در علوم پیچیدهٔ آینده را روشن می‌سازد.

یکی از بزرگ‌ترین زمینه‌های کاربرد محاسبات نرم در ایجاد و گسترش وب معنی‌گرا خواهد بود.

محاسبات نرم در مقایسه با محاسبات سخت به زبان سادهٔ علمی، روش‌های سخت، برآمده از طبیعت و نحوهٔ رفتار ماشین است؛ ولی، در مقابل، شیوه‌های نرم، به انسان و تدابیر اتخاذشده از سویذهن او به‌ منظور حل‌ و فصلِ مسائل، اختصاص پیدا می‌کند.

منبع

 


تعریف محاسبات نرم

شناسایی و نحوه کنترل رفتار یک پدیده و سیستم، از مباحث مهم و کلیدی در امر سیستم کنترل می باشد. اصولاً جهت شناسایی و مدل سازی رفتار یک سیستم به معادله ریاضی آن رجوع می شود. بسیاری از پدیده ها رفتار پیچیده ای دارند و براحتی نمی توان معادله ریاضی آن را بدست آورد. مثلاً نحوه کنترل نوسان بار جرثقیل هوایی جهت قرار دادن بار در نقطه مطلوب، بسیار پیچیده است و اغلب به ۱۰۰% دقیق نیز نخواهد بود و حداقل نیازمند یک معادله دیفرانسل درجه ۵ جهت پیاده سازی آن خواهیم بود.

در صورتی که فقط یک متغیر دیگر بخواهیم به سیستم فوق اضافه نماییم، ممکن است این معادله دیفرانسیل پیچیده تر نیز بشود. بدست آوردن خود این معادله ریاضی دردسر فراوانی دارد، پیاده سازی آن در یک سیستم کنترل الکترونیکی چالش بزرگتری است.

مغز انسان، هرگز برای برخورد با چالش ها و مسائل روزمره پیرامونش، خود را درگیر فرمول و محاسبات پیچیده نمی کند. انسان براساس یادگیری ها و آموخته های خود تصمیماتی می گیرد که منجر به کنترل مسائل پیچیده خواهد بود. اما همین انسان در صورتی که بخواهد نحوه برخورد با یک فرد متخلف را مدل نماید و آن را به یک کامپیوتر بسپارد، حداقل نیاز به دانش معادلات دیفرانسیل، معادلات لاپلاس و … می باشد. اینگونه محاسبات خشک و مبتنی بر معادلات دقیق ریاضیات تحت عنوان “محاسبات سخت” نامیده می شوند.

از طرف دیگر روش هایی وجود دارند که می توانند رفتار پیچیده ترین و مغشوش ترین پدیده ها را نیز با دقت بالایی (نه بصورت ۱۰۰ %دقیق) مدل سازی نمایند. این محاسبات که تحت عنوان “محاسبات نرم” شناخته می شوند، مبتنی بر استنتاج ذهن انسان، شبیه سازی عملکرد نرون های مغز، شبیه سازی رفتار پدیده های اجتماعی طبیعت (الگوریتم های تکاملی مثل ژنتیک، فاخته، کلونی مورچه و…) است.

شبکه های عصبی مصنوعی، سیستم های فازی و الگوریتم های تکاملی از مهمترین شاخه های محاسبات نرم محسوب می شوند. یک راننده ماهر جرثقیل هوایی جهت کنترل نوسان بار، هرگز در ذهنش یک معادله درجه ۵ را بکار نمی گیرد. او با استفاده از یک سیستم استنتاج فازی ذهنی (تعدادی اگر-آنگاه) به خوبی این سیستم پیچیده را با استفاده از تجربیاتش کنترل می نماید. در واقع می توان این تجربیات فرد متخصص را بصورت قوانین فازی درآورد و به سیستم کنترل سپرد.

در سال های اخیر، کاربرد محاسبات نرم در هوش مصنوعی، داده کاوی و  سیستم های کنترل هوشمند بسیار پر رنگ و چاره ساز بوده است.

منابع

  1. https://fa.wikipedia.org
  2. http://mohammadisite.ir

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *