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.
x A, y
B
y = f(x) ¶Ç´Â x = f1 (y)
±×·¯¸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.
¸ðµç y B ¿¡ ´ëÇÏ¿©
´ÙÀ½ ¿¹¸¦ µé¾îº¸ÀÚ
A = { (a1, 0.4), (a2, 0.5), (a3, 0.9), (a4, 0.6) }
B = { b1, b2, b3 }
[±×¸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¥½ÃÇϰí, 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¿©Çϰí, ÆÛÁöÈ®ÀåÀÇ Àǹ̸¦ ¾Ë¾Æº¸ÀÚ. ÆÛÁöÁýÇÕ A´Â "Àü¿°º´¿¡
°É¸° »ç¶÷ÀÇ ÁýÇÕ"À̶ó°í Çϰí, 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 ÇØº¸ÀÚ. ¿¹¸¦ µé¸é ÆÛÁöÁýÇÕ A¿¡ ÀÇÇØ¼ »ç¶÷ a1ÀÌ
Àü¿°º´¿¡ °É¸° °¡´É¼ºÀÌ 0.4À̰í, a2´Â 0.5, a3Àº 0.9 µîÀÌ
µÈ´Ù. ±×¸®°í °ü°è R¿¡ ÀÇÇØ¼ 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¢Ã˰ü°è
RÀÌ ÁÖ¾îÁ³À» ¶§, Á¢ÃËÇÑ »ç¶÷ ÁýÇÕ B³»¿¡ Àü¿°º´È¯ÀÚ ÁýÇÕ B'À» ±¸Çغ¸ÀÚ.
¸ÕÀú b1¿¡ ´ëÇÏ¿© »ìÆìº¸ÀÚ.
f-1(b1) = { (a1, 0.4), (a3, 0.9) } Max[ 0.4, 0.9 ] = 0.9
ÀÌÁ¦ b2¿¡ ´ëÇÏ¿© º¸ÀÚ.
f-1(b2) = { (a2, 0.5), (a4, 0.6) } Max[ 0.5, 0.6 ] = 0.6
¸¶Âù°¡Áö ¹æ¹ýÀ¸·Î b3¿¡ ´ëÇÏ¿©
f-1(b3) = { (a4, 0.6) }
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¢Ã˰ü°è)À» °ü°è R·Î Ç¥ÇöÇØº¸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 Çϰí, 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.
A1×A2×...×Ar (x1×x2×,... ×xr)
= Min [
A1 (x1), ...,
Ar (xr)
¶ÇÇÑ, ÇÔ¼ö f¸¦ °ø°£ X¿¡¼ °ø°£ Y·Î ´ëÀÀ½ÃŰ´Â ÇÔ¼ö¶ó ÇÏÀÚ. Áï,
f(x1, x2, ..., xr) : X ¡æ Y
|
{ |
0, if
f-1(y) = |
|
|
|
|
±×·¯¸é ÇÔ¼ö f¿Í ÆÛÁöÁýÇÕ A1,
A2, ..., Ar ¿¡ ÀÇÇØ¼ 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 A1,
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.
[f(A1, A2, ..., Ar)] = f(A 1¥á, A2¥á, ..., Ar¥á)
iff ,
, ...,
, (
,
),
A1×A2×...×Ar (
, ...,
)
ÀÌ¿Í °°Àº °ü°è¿¡ ÀÇÇØ¼ -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» ÅëÇØ¼ fuzzy ÁýÇÕÀÌ ¾Æ´Ñ B¸¦ y¿¡ ´ëÇÑ fuzzy ÁýÇÕÀ¸·Î È®Àå½ÃÄ×´Ù.
À̰ÍÀ» 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
otherwise
À̰ÍÀº 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.
À̰ÍÀº 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°¡ 0.5À̰í 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 ±Øº¹Çϰí 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.