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前景廣闊的模糊技術

（一）

在現實生活中，有很多現象并非界限分明。比如說“百把斤”、“個把鐘點”、“七老八十”、“比較熱”，雖然沒有指出具體計量數據，但人們一聽也都明白。這就是日常生活中的“模糊”語言，或稱語言概念中的“模糊程度”。

“模糊”一詞在英文中名為“Fuzzy”，除有“模糊”的概念外，還有“不分明”和“邊界不清”的含意。比如白與黑、胖與瘦、高與低、深與淺等，本應涇渭分明，但在這明顯的兩極幅度間，卻有不白不黑、不胖不瘦、不高不低、不深不淺的概念。這些“模棱兩可”和“不分明”現象是在自然界和社會生活中普遍存在的，而這種不分明性被稱之為模糊性。由此看出，“模糊”概念是建立在近似推論之上的近似概念。

（二）

為了尋求解決概念劃分上不確定現象的思維模式和方法，1965年，美國加州大學伯克利分校的一位名為洛特菲·扎德（L）A（Zadeh）教授，發表了轟動科壇的著名論文《模糊集合理論》（Fuzzy Set），標志著數學的一個分支——模糊數學的誕生。模糊數學把復雜系統中所呈現的大量模糊現象作為研究對象，把數學從處理兩種絕對狀態（即絕對發生，概率為1；絕對不發生，概率為0）轉移到連續值的邏輯上來，在適當的限度上相對地加以劃分。以此為基礎，建立了模糊集合的運算、變換等理論，為解決模糊現象找到了一套理論和方法。隨之模糊代數及模糊邏輯等亦因而問世，并已經在圖像識別、人工智能等許多方面得到了廣泛應用。模糊理論認為，只要抓住控制事物的主要本質方面，在無關緊要的小問題上“模糊”一點并無妨礙，“能模糊處且模糊”的概念輸入電腦，引進控制學說，就產生了模糊邏輯控制。例如機械系統的模糊可靠性設計，是將各種設計參數作為具有某種連續性型隸屬函數的模糊變量來處理，在規定的模糊可靠度下，可設計出結構簡單、重量輕、成本低的產品來。值得一提的是模糊集合論與經典集合論相比是一個巨大的飛躍，它使經典數學“非此即彼”的性質拓寬到“亦此亦彼”，使二值邏輯推入多值邏輯，從而強化了精確數學的內容，為解決客觀事物差距的中間過渡的“不分明”和“邊界不清”現象提供了理論依據，將模糊的存在用數學形式來表示，并將被控制的模糊現象采用模糊數學的方法進行量化，輸入或輸出計算機進行控制，使電腦接近人腦。

（三）

隨著模糊理論的出現，人們開始應用模糊技術。模糊技術主要包括模糊判斷、模糊控制、模糊診斷及模糊設計、模糊決策等方面。在模糊控制中，可以把人的經驗歸納成定性表達的一組條件語句，然后利用模糊理論的工具把它定量化，以實現模仿人的操作效果。在實際運行時，控制器先要感知對象的輸出情況，比如自動駕駛汽車，控制器先是精確接收路況和運行規則的各種信息，通常把信息數據解析出輸出誤差和誤差變化率，然后把它們轉化成模糊量，并根據推理合成規則推算出模糊控制量——決策意圖。再把它轉化為確定的控制量（行止、速度、方向等），并加到對象上去（油門、方向盤、剎車）完成自動駕駛操作。

當今模糊控制技術已發展成為更高級、更復雜的信息處理系統。一些國家甚至將其列為21世紀國際競爭的戰略要點。70年代后，國外已成功地在蒸汽機、鍋爐、壓力容器、熱交換器等多方面采用了模糊控制技術。到了90年代，模糊理論研究和工程應用已取得了突破性進展。2012年注冊計量師考試時間

隨著模糊技術的發展，多種多樣的模糊技術產品相繼問世，已有洗衣機、電視機、電冰箱、空調器、攝像機、吸塵器、微波爐等40多種。這些模糊家電由于能最大限度地順應人們日常生活的需要，例如模糊洗衣機模仿人腦的功能，將人的模糊信息和直接思維轉化為準確的控制，它具有智能分析、判斷，能自動收集需要洗的衣物重量、布質、水溫及污垢程度等信息，進行綜合判斷，決定洗衣粉用量的多少、水位的高低、洗滌方式和洗滌時間的長短，同時在洗滌過程中，不斷調整水位、時間及水流的強弱，并能自動顯示故障報警，以達到最佳洗滌狀態。一臺5.5公斤模糊洗衣機的用水量比雙缸洗衣機節水一半，省電10%。具有模糊邏輯的微波爐，能對食品的重量、高度、形狀及溫度等進行自動檢測，并能自動化霜、再熱、燒烤等，使食物色香味俱佳；安裝模糊空氣凈化器以后，只要人進入房間，便可自動啟動，其傳感器還能檢測香煙和其它燃氣污染程度；模糊吸塵器可通過傳感器感覺地板、地毯的類型，并自動判斷污穢類別、分布情況及深度，自動設定合適的吸塵力，既省時又省電。除了家用電器外，模糊技術還在石油化工、冶金機械、航天航海、水質凈化、氣象預報及汽車行駛模糊調節和地鐵列車運行控制等多種行業中陸續得到應用。

（四）

隨著高新技術的發展和國際市場競爭的加劇，模糊技術已引起了很多國家尤其是工業發達國家的高度重視。美、日、英、法、德國已在實際生產中廣泛應用了模糊技術，韓國、新加坡及香港、臺灣等國家和地區正急起直追，迎頭趕上。尤其是日本，模糊控制技術發展速度居世界之冠，現在已有50多家大公司投入模糊控體的研究，已有200多種模糊產品問世，1993年僅銷售模糊控制芯片一項就獲利6億美元；1995年僅模糊家電產品的產值就達到近8億美元，迅速超過了模糊理論發源地的美國。

我國模糊技術雖然起步較晚，但發展很快。尤其是在模糊理論方面，還處于國際領先地位。如國際模糊系統協會副主席兼中國分會主席汪培莊教授提出的“因素空間、模糊落影和值流推理”等3項理論，為運用概念進行判斷推理這一思維過程提供了一個新的數學框架，從而拓寬和加深了模糊數學描述客觀世界的廣度與深度。

1988年，由我國國家模糊技術實驗室研制出世界上第二臺模糊推理機，推理速度達到每秒1500萬次，體積僅為日本第一臺模糊計算機的十分之一；1988年至1992年，在汪培莊教授的主持下，又承擔并完成了國家自然科學基金委員會的重大課題“模糊信息處理與模糊推理機”。同時，在生產應用方面，我國也不甘落后，如北方工業大學于1990年研究成功“快速自動尋優模糊控制理論及其應用技術”，1996年重慶鋼鐵公司與重慶愛普模糊技術公司協作，共同開發出模糊控制器，為工業生產、汽車安全行駛、窯爐、風機及水泵的運行提供了技術條件。無錫小天鵝洗衣機廠已推出了國際上最先進的“神經模糊”技術控制的全自動洗衣機和有中國特色的模糊理論控制的洗衣機。特別令人鼓舞的是，我國是最早把模糊理論引入氣象預報、地震工程、高爐冶煉控制等方面的國家。由于我國模糊理論和模糊技術的實力較強，已與北美、歐洲、日本一起被公認為國際模糊數學的四大主力國家。

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