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[[File:Fuzzy1.jpg|left|250px]] | [[File:Fuzzy1.jpg|left|250px]] | ||
In questo capitolo parleremo della ''logica fuzzy''. Si chiama ''fuzzy'' perché è caratterizzata da una gradualità: | In questo capitolo parleremo della ''logica fuzzy''. Si chiama ''fuzzy'' perché è caratterizzata da una gradualità: a un oggetto si può attribuire una qualità che può avere ''vari gradi di verità''. | ||
Nella prima parte di questo capitolo, verrà discusso concettualmente il significato della verità graduata, mentre nella seconda parte, ci addentreremo nel formalismo matematico introducendo la funzione di appartenenza <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math>: l'elemento che ci permette di sintetizzare matematicamente le sfumature di questa logica del linguaggio. È stato possibile dimostrare che con il ragionamento 'fuzzy', a differenza delle precedenti logiche del linguaggio, le diagnosi mostrano meno incertezza. Nonostante questo, però, si sente ancora la necessità di raffinare ulteriormente il metodo linguistico e di arricchirlo con altre 'logiche'..{{ArtBy| | Nella prima parte di questo capitolo, verrà discusso concettualmente il significato della verità graduata, mentre nella seconda parte, ci addentreremo nel formalismo matematico introducendo la funzione di appartenenza <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math>: l'elemento che ci permette di sintetizzare matematicamente le sfumature di questa logica del linguaggio. È stato possibile dimostrare che con il ragionamento 'fuzzy', a differenza delle precedenti logiche del linguaggio, le diagnosi mostrano meno incertezza. Nonostante questo, però, si sente ancora la necessità di raffinare ulteriormente il metodo linguistico e di arricchirlo con altre 'logiche'..{{ArtBy| | ||
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*Appartenenza: rappresentato dal simbolo <math>\in </math> (appartenenza), - per esempio il numero 13 appartiene all'insieme dei numeri dispari <math>\in </math> <math>13\in Odd </math> | *Appartenenza: rappresentato dal simbolo <math>\in </math> (appartenenza), - per esempio il numero 13 appartiene all'insieme dei numeri dispari <math>\in </math> <math>13\in Odd </math> | ||
*Non appartenenza: rappresentato dal simbolo <math>\notin </math> (Non appartiene) | *Non appartenenza: rappresentato dal simbolo <math>\notin </math> (Non appartiene) | ||
*Inclusione: | *Inclusione: Rappresentato dal simbolo<math>\subset</math> (is content), - (è contenuto), - ad esempio l'intero <math>A</math> è contenuto all'interno dell'insieme più grande <math>U</math>, <math>A \subset U</math> (in questo caso si dice che <math>A</math> è un subset di <math>U</math>) | ||
*Quantificatore universale, che è indicato dal simbolo <math>\forall</math> (per ciascuno) | *Quantificatore universale, che è indicato dal simbolo <math>\forall</math> (per ciascuno) | ||
*Dimostrazione, | *Dimostrazione, cosa indica il simbolo <math>\mid</math> (tale che) | ||
=== | ===Operatori di insiemi=== | ||
Dato l'intero universo <math>U</math> indichiamo con <math>x</math> il suo elemento generico in modo che <math>x \in U</math>; quindi, consideriamo due sottoinsiemi <math>A</math> and <math>B</math> interni a <math>U</math> cosicché <math>A \subset U</math> e <math>B \subset U</math> | |||
{| | {| | ||
|[[File:Venn0111.svg|left|80px]] | |[[File:Venn0111.svg|left|80px]] | ||
|'''Unione:''' | |'''Unione:''' rappresentati dal simbolo <math>\cup</math>, indica l'unione di due sets <math>A</math> e <math>B</math> <math>(A\cup B)</math>. È definito da tutti gli elementi che ne fanno parte <math>A</math> e <math>B</math> o ambedue: | ||
<math>(A\cup B)=\{\forall x\in U \mid x\in A \land x\in B\}</math> | <math>(A\cup B)=\{\forall x\in U \mid x\in A \land x\in B\}</math> | ||
|- | |- | ||
|[[File:Venn0001.svg|sinistra|80px]] | |[[File:Venn0001.svg|sinistra|80px]] | ||
|'''Intersezione:''' | |'''Intersezione:''' rappresentata dal simbolo <math>\cap</math>, indica gli elementi appartenenti a entrambi gli insiemi: | ||
<math>(A\cap B)=\{\forall x\in U \mid x\in A \lor x\in B\}</math> | <math>(A\cap B)=\{\forall x\in U \mid x\in A \lor x\in B\}</math> | ||
|- | |- | ||
|[[File:Venn0010.svg|left|80px]] | |[[File:Venn0010.svg|left|80px]] | ||
|'''Differenza:''' | |'''Differenza:''' rappresentata dal simbolo <math>-</math>, per esempio <math>A-B</math> mostra che tutti gli elementi di <math>A</math> tranne quelli condivisi con <math>B</math> | ||
|- | |- | ||
|[[File:Venn1000.svg|left|80px]] | |[[File:Venn1000.svg|left|80px]] | ||
|''' | |'''Complementarità:''' rappresentato da una barra sopra il nome del termine, indica da <math>\bar{A}</math> la complementarità di <math>A</math>, cioè, l'insieme degli elementi che appartengono all'intero universo eccetto quelli di <math>A</math>, in formule: <math>\bar{A}=U-A</math><br /> | ||
|} | |} | ||
La teoria della logica del linguaggio fuzzy è un'estensione della teoria classica degli insiemi in cui, tuttavia, i principi di non contraddizione e il terzo escluso non sono validi. Ricordiamoci nella logica classica, dato l'insieme <math>A</math> e la propria complementarità <math>\bar{A}</math>, il principio di non contraddizione afferma che se un elemento appartiene al tutto <math>A</math> non può contemporaneamente appartenere anche al suo complementare <math>\bar{A}</math>; secondo il principio del terzo escluso, invece, l'unione di un tutto <math>A</math> e la propria complementarità <math>\bar{A}</math> costituisce l'universo completo <math>U</math>. | |||
In altre parole, se un elemento non appartiene al tutto, deve necessariamente appartenere al suo complementare. | |||
== | ==Fuzzy set <math>\tilde{A}</math> e funzione di appartenenza <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math>== | ||
Scegliamo - come formalismo - di rappresentare un insieme fuzzy con la 'tilde':<math>\tilde{A}</math>. Un insieme fuzzy è un insieme in cui gli elementi hanno un 'grado' di appartenenza (coerente con la logica fuzzy): alcuni possono essere inclusi nell'insieme al 100%, altri in percentuali inferiori. | |||
Rappresentare matematicamente questo grado di appartenenza è la funzione <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math> chiamato ''''Funzione di Appartenenza''''. La funzionen <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math> è una funzione continua definita nell'intervallo <math>[0;1]</math>dove è: | |||
*<math>\mu_ {\tilde {A}}(x) = 1\rightarrow </math> | *<math>\mu_ {\tilde {A}}(x) = 1\rightarrow </math> se <math>x</math> è totalmente contenuta in <math>A</math> (questi punti sono chiamati 'nucleo', indicano valori predicativi <u>plausible</u>). | ||
*<math>\mu_ {\tilde {A}}(x) = 0\rightarrow </math> | *<math>\mu_ {\tilde {A}}(x) = 0\rightarrow </math> se <math>x</math> non è contenuto in <math>A</math> | ||
*<math>0<\mu_ {\tilde {A}}(x) < 1 \;\rightarrow </math> | *<math>0<\mu_ {\tilde {A}}(x) < 1 \;\rightarrow </math> se <math>x</math> è parzialmente contenuto in <math>A</math> (questi punti sono chiamati 'supporto', indicano i valori del predicato <u>possible</u>). | ||
La rappresentazione grafica della funzione <math>\mu_{\displaystyle {\tilde {A}}}(x)</math> può essere variato; da quelli con linee lineari (triangolari, trapezoidali) a quelli a forma di campana o 'S' (sigmoidale) come rappresentato in Figura 1, che racchiude l'intero concetto grafico della funzione di appartenenza.<ref>{{Cite book | |||
| autore = Zhang W | | autore = Zhang W | ||
| autore2 = Yang J | | autore2 = Yang J | ||
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| OCLC = | | OCLC = | ||
}}</ref> | }}</ref> | ||
[[File:Fuzzy_crisp.svg|alt=|left|thumb|400px|''' | [[File:Fuzzy_crisp.svg|alt=|left|thumb|400px|'''Figura 1:''' Tipi di grafici per la funzione di appartenenza.]] | ||
Il '''support set''' di un fuzzy set è definito come la zona in cui risulta il grado di appartenenza <math>0<\mu_ {\tilde {A}}(x) < 1</math>; il '''core''' è invece definito come l'area in cui assume valore il grado di appartenenza <math>\mu_ {\tilde {A}}(x) = 1</math> | |||
Il 'Support set' rappresenta i valori del predicato ritenuti '''possibili''', mentre il 'core' rappresenta quelli ritenuti più '''plausibili'''. | |||
Se <math>{A}</math> rappresentato un insieme nel senso ordinario del termine o della logica linguistica classica precedentemente descritta, la sua funzione di appartenenza poteva assumere solo dei valori <math>1</math> oppure <math>0</math>, <math>\mu_{\displaystyle {{A}}}(x)= 1 \; \lor \;\mu_{\displaystyle {{A}}}(x)= 0</math> a seconda che l'elemento <math>x</math> appartiene al tutto o meno, come considerato. La figura 2 mostra una rappresentazione grafica del concetto nitido (rigidamente definito) o sfocato di appartenenza, che richiama chiaramente le considerazioni di Smuts.<ref name=":0">•SMUTS J.C. 1926, [[wikipedia:Holism_and_Evolution|Olismo ed Evoluzione]], London: Macmillan.</ref> | |||
Torniamo al caso specifico della nostra Mary Poppins, in cui vediamo una discrepanza tra le affermazioni del dentista e del neurologo e cerchiamo un confronto tra logica classica e logica fuzzy: | |||
[[File:Fuzzy1.jpg|thumb|400x400px|''' | [[File:Fuzzy1.jpg|thumb|400x400px|'''Figura 2:''' Rappresentazione del confronto tra ensemble classico e fuzzy.]] | ||
''' | '''Figura 2:''' Immaginiamo l'universo della scienza <math>U</math> in cui ci sono due mondi o contesti paralleli, <math>{A}</math> e <math>\tilde{A}</math>. | ||
<math>{A}=</math> | <math>{A}=</math> Nel contesto scientifico, il cosiddetto 'nitido', e ci siamo convertiti nella 'logica'' del 'Linguaggio Classico'', in cui il medico ha un background scientifico assoluto <math>KB</math> con una chiara linea di demarcazione che abbiamo nominato <math>KB_c</math>. | ||
<math>\tilde{A}=</math> In | <math>\tilde{A}=</math> In un altro contesto scientifico chiamato "logica fuzzy", e in cui c'è un'unione tra i sottoinsiemi <math>{A}</math> in <math>\tilde{A}</math> che possiamo arrivare a dire: unione tra <math>KB_c</math>. | ||
Noteremo notevolmente le seguenti deduzioni: | |||
*''' | *'''Logica Classica''' nel 'contesto dentale' <math>{A}</math> in cui solo un processo logico che dà come risultati <math>\mu_{\displaystyle {{A}}}(x)= 1 </math> sarà possibile, o <math>\mu_{\displaystyle {{A}}}(x)= 0 </math> essendo la gamma di dati <math>D=\{\delta_1,\dots,\delta_4\}</math> ridotto alla conoscenza di base <math>KB</math> nel set <math>{A}</math>. Ciò significa che al di fuori del mondo dentale c'è un vuoto e che il termine di teoria degli insiemi è scritto proprio <math>\mu_{\displaystyle {{A}}}(x)= 0 </math> e che è sinonimo di un'alto range di: | ||
<br />{{q2| | <br />{{q2|errori nella diagnosi differenziale|}} | ||
*''' | *'''Logica fuzzy''' in un contesto dentale <math>\tilde{A}</math> in cui sono rappresentati, al di là delle conoscenze di base, <math>KB</math> del contesto dentale anche quelli parzialmente acquisiti dal contesto neurofisiologico <math>0<\mu_ {\tilde {A}}(x) < 1</math> avrà la prerogativa di restituire un risultato <math>\mu_\tilde{A}(x)= 1 | ||
</math> | </math> ed un risultato <math>0<\mu_ {\tilde {A}}(x) < 1</math> poiché la conoscenza di base <math>KB</math> che a questo punto è rappresentato dall'unione di <math>KB_c</math> dei contesti dentali e neurologici. Il risultato di questa implementazione scientifico-clinica dell'odontoiatria consentirebbe a {{q2|Riduzione dell'errore nella diagnostica differenziale|}} | ||
== | ==Considerazioni finali== | ||
Gli argomenti che potevano distrarre l'attenzione del lettore erano, infatti, essenziali per dimostrare il messaggio. Normalmente, infatti, quando una mente più o meno brillante si permette di lanciare un sasso nello stagno della Scienza, si genera un'onda d'urto, tipica del periodo della scienza straordinaria di Kuhn, contro la quale remano contro la maggior parte dei membri della comunità scientifica internazionale. In buona fede, possiamo affermare che questo fenomeno – per quanto riguarda gli argomenti qui trattati – è ben rappresentato nella premessa all'inizio del capitolo. | |||
In | In questi capitoli, infatti, è stato affrontato un tema fondamentale per la scienza: la rivalutazione, il peso specifico a cui è sempre stato attribuito <math>P-value</math>, consapevolezza dei contesti scientifico/clinici <math>KB_c</math>, aver intrapreso un percorso di Fuzzy Logic più elastico rispetto a quello Classico, rendendosi conto dell'estrema importanza di <math>KB</math> e infine l'unione di contesti <math>KB_c</math> per aumentare la sua capacità diagnostica.<ref>Mehrdad Farzandipour, Ehsan Nabovati, Soheila Saeedi, Esmaeil Fakharian. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30119845/ Fuzzy decision support systems to diagnose musculoskeletal disorders: A systematic literature review] . Comput Methods Programs Biomed. 2018 Sep;163:101-109. doi: 10.1016/j.cmpb.2018.06.002. Epub 2018 Jun 6.</ref><ref>Long Huang, Shaohua Xu, Kun Liu, Ruiping Yang, Lu Wu. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34257635/ A Fuzzy Radial Basis Adaptive Inference Network and Its Application to Time-Varying Signal Classification] . Comput Intell Neurosci, 2021 Jun 23;2021:5528291.<br>doi: 10.1155/2021/5528291.eCollection 2021.</ref> | ||
Nel prossimo capitolo saremo pronti per intraprendere un percorso altrettanto affascinante: ci porterà nel contesto di una linguaggio di logica di sistema, e ci permetterà di approfondire le nostre conoscenze, non più solo nella semeiotica clinica, ma nella comprensione delle funzioni di sistema (di recente è in corso di valutazione nelle discipline neuromotorie per il morbo di Parkinson).<ref>Mehrbakhsh Nilashi, Othman Ibrahim, Ali Ahani. [https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/27686748/ Accuracy Improvement for Predicting Parkinson's Disease Progression.] Sci Rep. 2016 Sep 30;6:34181. | |||
doi: 10.1038/srep34181.</ref> | |||
In Masticationpedia, ovviamente, riporteremo l'argomento 'System Inference' nell'ambito del sistema masticatorio come potremmo leggere nel prossimo capitolo intitolato 'System logic'. | |||
{{Btnav|The logic of probabilistic language|Introduction}} | {{Btnav|The logic of probabilistic language|Introduction}} |
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