Santiago Mariño Maracaibo

1. REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA
INSTITUTO UNIVERSITARIO POLITECNICO
“SANTIAGO MARIÑO”
EXTENSIÓN MARACAIBO
LÓGICA DIFUSA
Autores:
Nixon Diaz
Nathaly Cubillan
Alberto vasquez
Cesar Araujo
Mayeslind Portillo
Tennessis Delgado
José Murillo

2. Lógica Difusa
Historia
La Lógica Difusa surgió como consecuencia natural de
la observación de que ciertas personas tienen suficiente habilidad
para tomar decisiones correctas a partir de un conjunto de datos
que están expresados lingüísticamente de forma vaga o imprecisa
(difusas), casi siempre utilizando adjetivos o adverbios como
mucho, alto, normal, muy, etc. Tales personas pueden controlar
eficientemente un proceso tecnológico, diagnosticar una
enfermedad a partir de síndromes y síntomas (el médico clínico) o
tomar una decisión acertada en el mercado de valores (Hernández,
M. 2003).

3. La LD es un cuerpo teórico que pretende emular tales capacidades
mediante su formalización. Esta constituye una rama de la
Inteligencia Computacional que se funda en la incertidumbre, lo cual
permite manejar información vaga o de difícil especificación si se
quiere utilizar objetivamente esta información con un fin específico
(Kecman, V. 2001).
La LD permite implementar procesos de razonamiento por medio de
reglas y predicados que generalmente se refieren a cantidades
indefinidas o inciertas. Estos predicados pueden obtenerse con
sistemas que "aprenden" al "procesar" datos reales o pueden
también ser formulados por un experto humano o, mejor aún, por el
consenso entre varios de ellos.

4. Definición
La Lógica Difusa es una extensión de la Lógica Multivaluada, que
además está relacionada y fundamentada en la teoría de conjuntos
difusos. Según esta teoría, será una función de transferencia (que
tomará cualquiera de los valores reales comprendidos en el intervalo
[0,1]) la que determine el grado de pertenencia de un elemento a un
conjunto.

5. ¿De dónde procede y en qué consiste la Lógica difusa?
La Lógica Difusa se deriva de la Teoría de los conjuntos difusos, y
su razonamiento se basa en la aproximación a la percepción
humana: no todo es blanco o negro, los distintos tipos de grises
predominan en el pensamiento humano. Por tanto, se da prioridad a
la aproximación más que a la precisión, la cual recibía toda la
atención e importancia de la lógica clásica.
Puede ser imaginada como la aplicación práctica de la Teoría de
los conjuntos difusos junto a la extracción de valores reales de
problemas complejos, Teoría desarrollada por Klir y Yuan en 1997.
Llegados a este punto, es importante establecer que existen
diferencias entre grados de verdad y probabilidades, desconocidas
para muchos. La verdad difusa (los distintos tipos de verdad)
representa que se es miembro de unos conjuntos vagamente
definidos, no indica probabilidad o algún tipo de condición.

6. Esto es debido a que los conjuntos difusos se basan en vagas
definiciones de conjuntos, no en aleatoriedad. Es por esto por lo que
la 'lógica difusa' permite pertenecer a conjuntos cuyos valores
varíen de 0 a 1 (ambos incluidos), y permite usar conceptos
imprecisos como "ligeramente", "bastante" y "mucho". Eso no es
todo, sino que se permite la inclusión 'parcial' en un conjunto.
La 'lógica difusa' es válida para ciertas aplicaciones y para otras no.
Pese a que tiene una enorme aceptación y un amplio registro de
aplicaciones exitosas, algunos ingenieros de control la rechazan
para validación y otras razones, y por algunos estadísticos, los
cuales mantienen que la probabilidad es la única descripción
matemática rigurosa para describir 'lo incierto'.
La idea básica que subyace bajo el uso de la tecnología de la
Lógica difusa, es la aproximación al pensamiento humano en el cual
se va a llevar a cabo un racionamiento en base a múltiples variables
medidas de forma difusa, de esta forma se va intentar imitar la
inteligencia humana teniendo en cuenta todos los factores posibles.

7. Aplicaciones
Una de las principales ventajas de la Lógica difusa o también llamado
Control Difuso es la velocidad en obtener una salida con una gran
fiabilidad. Nos permiten solucionar gran parte de los problemas de
control automático de una manera sencilla sin necesidad de conocer un
modelo matemático que lo pueda controlar.
Un ejemplo básico puede ser el de la ducha. Nosotros somos los
sensores de temperatura y el control de la temperatura lo hacemos
sobre los grifos. Inicialmente abrimos el agua caliente, a medida que
empieza a salir agua caliente vamos cerrando el grifo del agua caliente y
vamos abriendo el del agua fría en este proceso se producen subidas y
bajadas de temperatura bruscas. El caso de la ducha no es un proceso
crítico, pero si estamos en un laboratorio de química y los grifos son de
los reactivos no podemos tolerar esas fluctuaciones en la salida. En este
caso tendremos que usar un modelo matemático fiable: Regulador PID,
Control multivariable.

8. Se ha de aclarar que la Lógica difusa no es una tecnología de futura
aplicación, si no que existen ya en el mercado muchos productos basados en
esta tecnología, habiéndose vendido ya cientos de millones de Euros de
estos productos. Muchas de estas aplicaciones de la Lógica difusa están
siendo desarrolladas y aplicadas en países como Japón y Alemania. Entre los
productos más comunes que llegan al ciudadano de a pie basados en la
Lógica difusa se pueden citar los siguientes:
- Lavadoras inteligentes que regulan el uso del agua y el detergente en
función del nivel de suciedad de la ropa.
- El metro Senday en Japón.
- Medidores de presión sanguínea.
- Cámaras de video y fotográficas con auto foco.
- Aire acondicionado inteligente, al cual se le indica si uno tiene calor o
mucho calor y ya ajusta la temperatura en función de la actual.

9. Boom de la Lógica Difusa en
Japón
A comienzos de los años 80, especialmente en Japón, empezaron a aparecer
múltiples aplicaciones comerciales relacionadas con la Lógica Difusa. Es por
esto que Japón se convirtió en el centro de investigación tanto académica
como industrial de los sistemas difusos. Ejemplos claros del desarrollo que
indicamos los podemos observar en controles de la manufactura del cemento,
en procesos de purificación del agua, incluso en Sendai, Japón (como no
podía ser de otra manera) los ingenieros de Hitachi desarrollaron y pusieron
en marcha un controlador difuso que conducía los metros.
Durante toda esa década, los japoneses siguieron fabricando multitud de
productos basados o compuestos de elementos basados en lógica difusa.
Ejemplos de estos últimos podrían ser las televisiones que ajustaban el
volumen y la luminosidad según fuera el volumen de ruido ambiental o la luz
existente en los alrededores; lavadoras inteligentes que seleccionaban el
mejor programa de lavado según la cantidad de ropa (y de lo sucia que
estaba); microondas que se ajustaban según la humedad ambiente, etc.

10. Lógica Difusa en Japón

11. Ventajas
- La principal ventaja de este sistema de control es su facilidad de implementación.
- Este tipo de sistemas están dando muy buenos resultados en procesos no lineales
y de difícil modelización.
- El modo de funcionamiento es similar al comportamiento humano.
- Es una forma rápida y económica de resolver un problema.
- No se necesita conocer el modelo matemático que rige su funcionamiento.
Desventajas
- En las redes neuronales se precisa de un tiempo de aprendizaje para obtener los mejores
resultados en la salida. (Al igual que ocurre con los humanos).
- Ante un problema que tiene solución mediante un modelo matemático, obtenemos
peores resultados usando Lógica Difusa .

12. Lógica difusa en inteligencia artificial
En Inteligencia artificial, la lógica difusa, o lógica borrosa se utiliza
para la resolución de una variedad de problemas, principalmente los
relacionados con control de procesos industriales complejos y
sistemas de decisión en general, la resolución y la compresión de
datos. Los sistemas de lógica difusa están también muy extendidos en
la tecnología cotidiana, por ejemplo en cámaras digitales, sistemas de
aire acondicionado, lavarropas, etc. Los sistemas basados en lógica
difusa imitan la forma en que toman decisiones los humanos, con la
ventaja de ser mucho más rápidos. Estos sistemas son generalmente
robustos y tolerantes a imprecisiones y ruidos en los datos de entrada.
Algunos lenguajes de programación lógica que han incorporado la
lógica difusa serían por ejemplo las diversas implementaciones
de Fuzzy PROLOG o el lenguaje Fril.

13. Modelo Difuso
Base de conocimiento
Fusificación
Datos de entrada
Inferencia
Defusificación
Datos de salida

14. Fusificación
Tiene como objetivo convertir valores crisp o valores reales en
valores difusos. En la fusificacion se asignan grados de pertenencia
a cada una de las variables de entrada con relacion a los conjuntos
difusos
previamente
definidos
utilizando
las
funciones
de
pertenencia asociadas a los conjuntos difusos.
Base de conocimiento
Contiene el conocimiento asociado con el dominio de la aplicación y
los objetivos del control. En esta etapa se deben definir las reglas
lingüísticas de control que realizaran la toma de decisiones que
decidirán la forma en la que debe actuar el sistema.

15. Inferencia
Relaciona los conjuntos difusos de entrada y salida para representar
las reglas que definiran el sistema. En la inferencia se utiliza la
informacion de la base de conocimiento
para generar reglas
mediante el uso de condiciones, por ejemplo: si caso1 y caso2,
entonces accion1.
Defusificación
Realiza el proceso de adecuar los valores difusos generados en la
inferencia en valores crisp, que posteriormente se utilizaran en el
proceso de control. En la defusificacion se utilizan métodos
matemáticos simples como el método del Centroide, Método del
Promedio Ponderado.