Теория и принципы построения гибридных непрерывно-логических (нечетких) вычислительных средств и их применение в системах обработки информации и управления

• Автор: Шимбирев, Павел Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 354 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Тенденции развития современных вычислительных средств тесно взаимосвязаны с теми задачами, для решения которых эти вычислительные средства создаются.
Расширение круга задач,решаемых вычислительными системами различного назначения, в том числе задач, решаемых на борту летательного аппарата приводит к необходимости соз -дания бортовых вычислительных средств с элементами искусственного интеллекта [48].
Применение методов интеллектуализации является характерной чертой создаваемых в настоящее время перспективных ко -мпьютеров.
В [40] отмечается,что в основу концепции создания перспективных вычислительных средств положены следующие основные идеи:
- расширение функций и повышение производительности ЭВМ, создание машин со сверхвысокой производительностью;
- применение архитектур с построением, отличным от архитектуры Фон-Неймана ( параллельных, систолических, однородных и т.д.), широкое применение в этих архитектурах различных спецпроцессоров;
- обеспечение взаимодействия ЭВМ с человеком на удобном для него уровне.
Отличительной чертой перспективных компьютеров является применение новых методов,к которым в первую очередь следует отнести нечеткие методы и методы построения интеллектуальных систем на основе нейронных сетей.Первое направление исследований, связанное с созданием новых вычислительных средств высокой и сверхвысокой производительности изучено ДОС-

таточно подробно. В последние годы созданы образцы суперЭВМ, имеющих производительность на уровне млр.оп/с и производительностью отдельных однокристальных процессоров до сотни млн.оп/с [22],причем повышение производительности в ЭВМ этого класса связано с применением параллельных структур и технологий СБИС,обеспечивающих сверхвысокое быстродействие.
В НЦН РАН под руководством профессора, академика МАИ Галушкина А.И. проводятся исследования по созданию различного типа нейрокомпьютеров- цифровых , аналоговых и на новых физических принципах- оптические. В настоящее время в Научном центре нейрокомпьютеров РАН разработаны программы моделирования различных нейронных сетей- "Нейрон-1,4,5" и создаются нейрокомпьютеры, работающие совместно с ЭВМ 1ВМ-РС-серии НК "Геркулес" и НК-100, которые могут использоваться для моделирования нейронных структур, а также для распознавания образов [24-29,49,50,72,73]. В последние годы с целью повышения быстродействия вычислительных средств активизировались исследования по созданию этих средств и их элементов на новых физических принципах - на оптических принципах.
Оптические элементы разрабатываются как для применения в традиционных устройствах обработки: информации - оптические процессоры [229] , волоконно-оптические программируемые матрицы [230],так и в новых областях - символьные вычисления и искусственный интеллект[10]. Областью применения оптических элементов являются также и современные нейрокомпьютеры. Однако реализация этих методов требует больших финансовых затрат [48]
Третьим классом интеллектуальных вычислительных средств являются средства , построенные на основе теории нечетких
множеств , введенной JI. Заде в 1965году и получившую затем широкое развитие в различных областях знаний.
Вопросы применения аппарата теории нечетких множеств для решения самолетных задач рассматривались в рамках НИР"Луно-дром -ВВС"[48,102,141,92,140].
Проведенные исследования позволили подойти вплотную к решению проблемы создания специальных вычислительных средств, базирующихся на нечетких методах.
Нечеткие вычислительные средства разрабатываются в нашей стране , США, Японии и в других странах. Так , в США работы по созданию нечетких вычислительных средств проводятся фирмой NEUROLOGIX, которая разработала серию СВИС нечеткой логики [64]. В Италии фирмой THOMSON MicroElectronics разработан нечеткий процессор WARP [4].
В Японии ведутся работы под руководством проф. Ямакава ( из ун-та Кумамоко, Япония ) по созданию нечеткой ЭВМ , которую можно будет широко использовать при обработке нечеткой информации [186], а также - как аппаратную основу создаваемых нечетких систем в различных областях науки и техники [188].
В России исследование вычислительных средств на основе нечеткой логики и создание аппаратных нечетких средств[103, 70 ] проводятся академиком Мелиховым А.Н., Аверкиным А.Н., Лапашовым В.И. и др.
Таким образом , теория нечетких систем , в основе которой лежат предложенные Заде идеи нечетких множеств , в послед -ние годы начали привлекать все большее внимание во всем мире как новое средство, сближающее человека с информационными системами.
По мнению некоторых зарубежных специалистов аппарат нечеткой ЛОГИКИ является ОСНОВОЙ мышления человека.Так, основа-
Продолжение таблицы і

Алгебра комплексны* интервалов [А]с [*,].[*.]**(*) а еС, г еД, 1 * о *)[*]**№1 ка! ш в (С 1 СО — 0/ + и ) ауеС4<], аге[Аг]} <*) [г]л = =/2е£ / 1г-&/,<г} арифметические / +.. :} а) определяются при использовании ооответствующит операций в У(Х). б) операции определяются при использовании операций в множестве комплексны* чисел. не определено не определено
Алгебра нечетки* комплексны* интервалов (н.к.и.) - нечеткий комплексный интервал. -Ае - нечеткое м-во на комплексной плоскости с функцией принадлежности И- (г). А /V удовлетворяет условиям: кусочнонепрерывна и выпукла на комплексной плоскости, суще с твует арифметические Для кавдой операции * в мннве комплексны* чисел операция л для н.к.и. определяется по принципу расширения Заде, т.е. ГДе (Ухе (Г) не определено