spannende Frage:
Angenommen
Hans, Peter, Karl, Klaus spielen Tennis
Hans, Peter, Karl, Gabi sind außerdem im Schwimmverein
Manfred, Edgar, Karl, klaus sind im Kegelclub
Manfred, Edgar, Karl und ??? sind im Chor
Kann ich mit Fuzzy Logik eine Wahrscheinlichkeit errechnen bzw. herausfinden, wer mit Manfred, Edgar und Karl im Chor ist?
Wenn ja, was muß man da rechnen?
Unscharfe Logik
Hallo zusammen.
Ich glaube ihr seid etwas auf dem Holzweg was Fuzzy Logic angeht. Es hat zwar mit Wahrscheinlichkeit und unscharfen Relationen zu tun, aber eigentlich ist es ein Werkzeug aus der Regelungstechnik.
Ein klassisches Beispiel ist eine Heizung. Ich habe einen Raum mit einem Heizkörper und möchte, dass die Raumtemperatur so 20-22°C hat. Das kann ich natürlich auch mit der klassischen Regelungstechnik machen und eine genaue Formel für die Heizung errechnen. Es geht aber auch mit Fuzzy Logic.
Zunächst sage ich erstmal alles unter 20°C ist kalt, alles über 22°C warm und der angenehme Teil in der Mitte ist normal.
Dann erstelle ich ein Regelwerk. In dem sage ich, wenn es kalt ist heize viel, wenn es warm ist nicht und wenn die Temperatur normal ist nur ein wenig um den Verlust durch schlechte Isolierung auszugleichen.
Und dann klappt das schon.
Intern funktioniert das in etwa so:
Angenommen es herrschen 19° in dem Raum. Wichtig bei Fuzzy Logic ist, dass die Abgrenzung der einzelnen Bereiche nicht scharf ist, sondern die Bereiche ineinander übergehen. Also sind 19° nicht einfach kalt sonder ein wenig kalt und ein wenig normal. Also heize ich ein wenig viel und ein wenig wenig. Wenn es nur 6° sind ist es voll kalt, nicht normal und auch nicht warm, also heize ich voll.
Ist natürlich etwas vereinfacht, da steckt auch etwas mehr Mathe hinter, aber fürs Verständnis reicht es hoffentlich.
Der Vorteil gegenüber anderen Regelungsmethoden ist, dass das Regelwerk einfach und in relativ natürlicher Sprache erstellt werden kann. Bei einem einfachem Problem wie der Heizung ist es noch fraglich ob sich das lohnt, aber bei größeren Problemen wird es dann lohnender.
Cheers,
Ferdinand
Hi ferdinand,
Dein Beispiel bezeichnet sehr schön die Lage der Fuzzy Logic nach nun immerhin 20 Jahren: Es lassen sich keine Anwendungen finden, die mit herkömmlichen (und meist wesentlich billigeren) Mitteln nicht genauso gut oder besser gelöst werden könnten.
Das Argument, damit ließen sich Regelwerke einfach aufstellen, zieht schon gar nicht. Probleme, die hinreichend komplex sind, müssen nun mal durchdacht werden. Dazu gehört auch das Verständnis der Prozesse, wenn das fehlt, können auch keine Regeln - welcher Form auch immer - aufgestellt werden.
Gruß Ralf
Hi Ralf.
Hmm, was die Bedeutung von Fuzzy Logic in der Praxis angeht hab ich eine andere Meinung, kann das aber nicht belegen.
Was die Einfachheit des Regelwerkes angeht muss ich Dir allerdings widersprechen. Es ist schon allein deswegen einfacher ein Regelwerk mittels Fuzzy Logic zu erstellen als mit anderen Methoden, da die natürliche Sprache verwendet wird. Das ist ein nicht zu leugnender Vorteil gegenüber anderen Methoden wir Graphen, Gleichungen, Matrizen oder was man sonst mag. Das soll natürlich nicht heissen, dass das Regelwerk bei komplexen Systemen deswegen einfach war.
Was Methoden aus der Steuer- und Regelungstheorie angeht hab ich jedoch manchmal den Eindruck, wie auch bei anderen Themen, dass es ein wenig eine Glaubensfrage ist. Die Neuroinformatiker mögen ja auch Neuronale Netze über die sich die Regelungstechniker etwas amüsieren und beweisen können, dass es auch nur eine besondere Art eines Steuerungsalgorithmuses ist.
Welche Methode zur Lösung welchen Problems angewendet wird ist wohl auch gewissen Trends und Moden unterworfen. Aber das nur am Rande.
Brauch ich wirklich ein vollständiges Verständniss um etwas zu regeln? Ich hab da so meine Zweifel.
Ich behaupte sogar, dass es in vielen Fällen so ist, dass ich nicht weiss wie das System funktioniert es aber trotzdem Regeln muss. Das einzige Beispiel das mir einfällt ist die Gesellschaft, bzw. unsere Wirtschaft. Man denkt, wenn die Steuern erhöht werden nimmt der Staat mehr ein. Dummerweise hat man keine Ahnung wie das System funktioniert, weswegen das ganze dann auch mal schief geht. Zum Beispiel wenn die Raucher das Rauchen aufgeben und keine Zigaretten mehr kaufen. Ein technischen Beispiel fällt mir grad nicht ein.
Vielleicht kann ein Regelungstechniker da noch mehr zu sagen.
Cheers,
Ferdinand
[ot] mangelndes Wissen
Moin, Ferdinand,
Brauch ich wirklich ein vollständiges Verständniss um etwas zu
regeln?
wenn Du regeln willst, schon. Alles andere heißt murksen.
Ich behaupte sogar, dass es in vielen Fällen so ist, dass ich
nicht weiss wie das System funktioniert es aber trotzdem
Regeln muss.
Gott bewahre uns vor solchen Informatikern.
Das einzige Beispiel das mir einfällt ist die
Gesellschaft, bzw. unsere Wirtschaft. Man denkt, wenn die
Steuern erhöht werden nimmt der Staat mehr ein.
Der Staat erhebt Steuern, das hat nun mit Regelung1 gar nichts zu tun. Dass die Höhe der Steuern sich auf die Wirtschaft auswirkt, hat sich unter Politikern noch nicht herumgesprochen, zu quantitativen Abschätzungen reicht es schon gleich gar nicht.
Vielleicht kann ein Regelungstechniker da noch mehr zu sagen.
Vor vielen hundert Jahren gehörte Regelungstechnik zum Grundwissen des Informatikers.
Gruß Ralf
1 ein Vorgang, bei dem fortlaufend eine Größe, die Regelgröße (zu regelnde Größe), erfasst, mit einer anderen Größe, der Führungsgröße, verglichen und im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße beeinflusst wird.
Moin.
Brauch ich wirklich ein vollständiges Verständniss um etwas zu
regeln?wenn Du regeln willst, schon. Alles andere heißt murksen.
Die Realität ist häufig halt nicht so wie man sich das wünscht und ein vollständiges Wissen der ablaufenden Prozesse schlichtweg nicht vorhanden und auch nicht möglich. Dann muss man halt etwas murksen. Das Ergebniss kann trotzdem stimmen.
Apropos murksen, grade aus dem Bereich der Informatik, guck Dir doch mal the Dailty WTF an, da gibt es mehr als genug Beispiele für Sachen die eigentlich nicht wahr sein dürften.
http://thedailywtf.com/
Ich behaupte sogar, dass es in vielen Fällen so ist, dass ich
nicht weiss wie das System funktioniert es aber trotzdem
Regeln muss.Gott bewahre uns vor solchen Informatikern.
Zu spät.
Der Staat erhebt Steuern, das hat nun mit Regelung1
gar nichts zu tun. Dass die Höhe der Steuern sich auf die
Wirtschaft auswirkt, hat sich unter Politikern noch nicht
herumgesprochen, zu quantitativen Abschätzungen reicht es
schon gleich gar nicht.
Aber natürlich ist das eine Regelung. Der Staat will (braucht) Geld, seine Führungsgröße. Um die zu beeinflussen gibt es mehrere Regelgrößen, unter anderem die Steuern. Wie sich das auf die Führungsgröße auswirkt weis keiner, aber trotzdem wird munter dran rumgedreht.
Vielleicht kann ein Regelungstechniker da noch mehr zu sagen.
Vor vielen hundert Jahren gehörte Regelungstechnik zum
Grundwissen des Informatikers.
Also Informatiker haben mit Regelungstechnik nix wenig zu tun, zumindest an meiner Uni (TU Ilmenau). Vor vielen hundert Jahren war die Erde auch noch eine Scheibe. Und mit einem Regelungstechniker meinte ich jemanden, der damit sein Geld verdient und aus praktischer Erfahrung was erzählen kann.
Ansonsten ist davon auszugehen, dass Dein Wissen auf diesem Gebiet das meinige nicht übertrifft, auch wenn Du das scheinbar anders siehst. Deine Argumentation ist auch nicht stärker belegt als meine. Insofern wünsch ich mir etwas mehr Respekt, nicht zuletzt da ich nur meine Meinung darlege und es nicht als absolute Wahrheit verkaufe.
Gruß,
Ferdinand
Hallo,
Ich glaube ihr seid etwas auf dem Holzweg was Fuzzy Logic
angeht. Es hat zwar mit Wahrscheinlichkeit und unscharfen
Relationen zu tun, aber eigentlich ist es ein Werkzeug aus der
Regelungstechnik.
Naja, das ist ein anderes Anwendungsbeispiel, das mich aber nicht interessiert in dem Fall. Ansonsten stimmt das was Du schreibst wohl.
Ich denke aber, daß meine Fragestellung ebenfalls mit Fuzzy Logik lösbar sein sollte. Wenn nicht, wäre ich aber auch an einem anderen Lösungsweg interessiert. Vielleicht nochmal eine andere Aufgabe:
Claudia, Eva, Marianne, Dieter spielen Tennis
Claudia, Eva, Marianne, Klaus spielen Tischtennis
Bernd, Eva, Marianne, Dieter spielen Fußball
Bernd, Eva, Marianne, ??? spielen Schach
wie könnte man das Problem allgemein lösen?
Hallo Chris,
woher hast Du denn die Aufgabe?
Als einzige Methode fällt mir grad die des scharfen hinsehens ein.
Demnach taucht jeder männliche Name, außer Klaus, 2x auf.
Mehr fällt mir dazu allerdings nicht ein.
Gruß,
Ferdinand
Hi Ferdinand,
Die Realität ist häufig halt nicht so wie man sich das wünscht
und ein vollständiges Wissen der ablaufenden Prozesse
schlichtweg nicht vorhanden und auch nicht möglich. Dann muss
man halt etwas murksen.
wenn Prozesse zu komplex sind, um sie auf Anhieb zu verstehen, dann heißt das Rezept nicht Ignorieren1, sondern Modellbildung und Reduktion auf die Größen, die den Prozess bestimmen oder anders gesagt begründetes Vernächlässigen der Teile, die keinen bestimmenden Einfluss haben.
Das Ergebniss kann trotzdem stimmen.
Ingenieurwissenschaft als Hoffnung auf zufällig richtige Ergebnisse? Das kann’s nicht sein.
Gott bewahre uns vor solchen Informatikern.
Zu spät.
Damit müssen wir nun leben 
Wie sich das auf die Führungsgröße auswirkt weis keiner,
aber trotzdem wird munter dran rumgedreht.
Du beschreibst die Praxis der Politik. Mit Regeln hat das immer noch nichts zu tun, deshalb heißt das ja Steuern. Kein Witz, der Finanzler kennt sogar steuerbare Einkünfte.
Insofern wünsch ich mir etwas mehr Respekt
Respekt kann man sich wünschen, nützt aber nichts - den muss man sich erarbeiten.
Zur Klarstellung: mangelndes Wissen ist nicht auf Dich gemünzt, sondern war als gedankliche Fortsetzung oder auch Steigerung der unscharfen Logik gemeint. Ich maße mir nicht an zu wissen, was Du weißt.
Gruß Ralf
1 „Lasst uns mal anfangen, es wird schon schiefgehen!“ sprach der Architekt des schiefen Turms zu Pisa.
Hallo,
Ich denke aber, daß meine Fragestellung ebenfalls mit Fuzzy
Logik lösbar sein sollte.
nein. Die ist mit überhaupt nix lösbar.
Vielleicht nochmal eine andere Aufgabe:
Claudia, Eva, Marianne, Dieter spielen Tennis
Claudia, Eva, Marianne, Klaus spielen Tischtennis
Bernd, Eva, Marianne, Dieter spielen Fußball
Bernd, Eva, Marianne, ??? spielen Schachwie könnte man das Problem allgemein lösen?
Gar nicht. Es gibt schließlich keine Information, aus der man logisch ableiten könnte, wer noch Schach spielt. Die vorliegenden Angaben lassen einfach alle Möglichkeiten offen. Also könnte es Tom oder Willi oder Paul oder Klaus oder der Bundespräsident sein. Es läßt sich jedoch nicht schlussfolgern, dass es eine bestimmte Person sein muss.
Aber Du möchtest ja auch etwas anderes wissen, stimmts? Nicht: „Wie kann man ausrechnen, welche Person sich auf dem ???-Platz befindet?“ (darauf gibt es keine Antwort; s. o.), sondern: „Gibt es eine Person, mit der, wenn man sie auf den ???-Platz setzt, das komplettierte Muster möglichst einfach wird?“. Bitte mach Dir klar, dass das zwei verschiedene Fragen sind! Die zweite davon kann man beantworten: Mit „Klaus“ auf dem ???-Platz ist das entstehende vollständige Muster am einfachsten! Und dieses Problem kann auch von einem Computer gelöst werden (mehr oder weniger gut), aber nicht mit Fuzzy Logic, sondern mit einem neuronalen Netz.
Gruß
Martin
Hallo,
Du hast recht. Eine wohldefinierte Lösung für das gestellte Problem gibt es nicht und man man kann weder mit mit Fuzzy-Logic noch klassisch eine finden. Die Suche nach dem „einfachsten Muster“ ist wie die Suche nach dem kürzesten Algorithmus ein für Computer schwer zu bewältigendes Problem (NP oder schwerer). Diese Domäne ist noch dem Menschen vorbehalten und „scharfes Hingucken“, wie unten vorgeschlagen, liefert wahrscheinlich die besten Ergebnisse.
Grüße,
Ptee
Hallo,
Genau
Die Suche nach dem
„einfachsten Muster“ ist wie die Suche nach dem kürzesten
Algorithmus ein für Computer schwer zu bewältigendes Problem
(NP oder schwerer).
Wieso dass denn? Es gibt jede Menge Fälle bei denen das vollautomatisch gemacht wird, und wesentlich besser/schneller als das ein Mensch jemals könnte. Beispiele:
Jens
In den Fällen ist das Muster ja bereits bekannt, und die Aufgabe besteht darin, es innerhalb von Daten zu finden. Schwierig ist es, wenn das Muster nicht bekannt nicht - dann müssen alle möglichen Muster durchprobiert und die Daten danach durchsucht werden. Es ist in dem Sinne sogar schwieriger als NP, da sich nicht in polynomialer Zeit verifizieren lässt, ob es sich wirklich um das einfachste Muster handelt.
Grüße,
Ptee
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Hallo Ralf, hallo Ferdinand,
muß man halt etwas murksen.
Bloß weil Fuzzy unscharf heißt, bedutet das ja nicht, das hier etwas gemurkst wird.
An der TU Ilmenau gab es vor langer Zeit das Projekt zur Steuerung der Talsperren- systeme Werra-Unstrut. Dabei kam es im im Prinzip darauf an, Hochwasser zu verhindern und trotzdem immer genug Trinkwasser zu haben. Die zugrundeliegenden Prozesse waren soweit bekannt, dass man Simulationen am Computer erstellen konnte (Wasserhöhe abhängig von Niederschlag, Verdunstung etc.).
Die Regelung des Ganzen war jedoch so komplex, dass sich das nur schwer in Formeln ausdrücken ließ. Die Leute die für die Steuerung des Abflusses der Talsperren verantwortlich waren, hatten zum Teil jahrzehntelange Erfahrung und standen kurz vor der Pensionierung.
Diese Leute haben sich dann an das Simulationsmodell gesetzt. Ihnen wurden verschiedene Szenarien vorgespielt und die Handlungen aufgezeichnet.
Daraus wurde dann ein Regelwerk für die Talsperrensteuerung auf Grundlage unscharfer Logik erstellt.
wenn Prozesse zu komplex sind, um sie auf Anhieb zu verstehen,
dann heißt das Rezept nicht Ignorieren, sondern Modellbildung und
Reduktion auf die Größen, die den Prozess bestimmen oder anders
gesagt begründetes Vernächlässigen der Teile, die keinen
bestimmenden Einfluss haben.
Ein Regelwerk auf mit unscharfer Logik zu erstellen ist eine Modellbildung.
Die Grundlagen der unscharfen Logik sind mathematisch ausreichend beschrieben, es ist nicht so, das keiner weiß was warum dabei herauskommt.
Ingenieurwissenschaft als Hoffnung auf zufällig richtige Ergebnisse?
Das kann’s nicht sein.
Bei mathematischen Regressionsmodellen aus empirischen Daten kommt nicht nur zufällig etwas richtiges heraus, sondern durchaus fundiert im Rahmen des Modells.
Noch eine Anmerkung dazu:
Es lassen sich keine Anwendungen finden, die mit herkömmlichen (und
meist wesentlich billigeren)
Mitteln nicht genauso gut oder besser gelöst werden könnten.
Das erinnert mich immer an die Informatikstudenten Anfang der 90ger, die gesagt haben:
„Wozu braucht man objektorientierte Programmierung, mir hat noch keiner einen Anwendungsfall gezeigt, der nicht auch prozedural ginge.“
Das traf zu jener Zeit für Projekte, die ein Student in den ersten Semestern durchführte ja auch zu, zumal auf damaligen PCs auch objektorientiert programmierte Sachen deutlich langsamer waren.
Heute hingegen ist das kein Diskussionsthema mehr.
Viele Grüße
Torsten
In den Fällen ist das Muster ja bereits bekannt, und die
Aufgabe besteht darin, es innerhalb von Daten zu finden.
Nö, das Muster ist nicht bekannt, in vielen Fällen, ist ja nicht mal die Stelle der Lücke im Muster bekannt.
Ich muss in mein Kasettenrecorder nicht eingeben, dass das ne Beatleskassette ist, damit er enthaltenes Rauschen unterdrücken kann.
Jens
In den Fällen ist das Muster ja bereits bekannt, und die
Aufgabe besteht darin, es innerhalb von Daten zu finden.Nö, das Muster ist nicht bekannt, in vielen Fällen, ist ja
nicht mal die Stelle der Lücke im Muster bekannt.Ich muss in mein Kasettenrecorder nicht eingeben, dass das ne
Beatleskassette ist, damit er enthaltenes Rauschen
unterdrücken kann.
Zwar bin ich wahrlich kein Elektroniker, aber die Rauschunterdrückung (Dolby) im Kassettenrecorder hat meiner Ansicht nun wahrlich nichts mit Fuzzy-Logic zu tun. Falls ich auf dem Holzwege sein sollte bitte ich um eine Erläuterung.
TTR
Hallo Ralf, hallo Ferdinand,
muß man halt etwas murksen.
Bloß weil Fuzzy unscharf heißt, bedutet das ja nicht, das hier
etwas gemurkst wird.An der TU Ilmenau gab es vor langer Zeit das Projekt zur
Steuerung der Talsperren- systeme Werra-Unstrut. Dabei kam es
im im Prinzip darauf an, Hochwasser zu verhindern und trotzdem
immer genug Trinkwasser zu haben. Die zugrundeliegenden
Prozesse waren soweit bekannt, dass man Simulationen am
Computer erstellen konnte (Wasserhöhe abhängig von
Niederschlag, Verdunstung etc.).
Die Regelung des Ganzen war jedoch so komplex, dass sich das
nur schwer in Formeln ausdrücken ließ. Die Leute die für die
Steuerung des Abflusses der Talsperren verantwortlich waren,
hatten zum Teil jahrzehntelange Erfahrung und standen kurz vor
der Pensionierung.
Diese Leute haben sich dann an das Simulationsmodell gesetzt.
Ihnen wurden verschiedene Szenarien vorgespielt und die
Handlungen aufgezeichnet.
Daraus wurde dann ein Regelwerk für die Talsperrensteuerung
auf Grundlage unscharfer Logik erstellt.
Kannst Du das auch auf ein konkretes Niveau herunterbrechen?
TTR
Hi Torsten,
„Wozu braucht man objektorientierte Programmierung, mir hat
noch keiner einen Anwendungsfall gezeigt, der nicht auch
prozedural ginge.“
mag sein, dass Studenten so gesprochen haben. Die Praktiker wussten vom ersten Tag an, welche Vorteile OO, insbesondere für die Modellierung, bieten kann.
Meine Einschätzung der Fuzzy Logic beruht übrigens nicht auf mangelnder Innovationsfreudigkeit, sondern auf den Erfahrungen mit den vielen Hypes, die an mir vorübergezogen sind, ohne gravierende Spuren zu hinterlassen. Vielleicht macht sich mal jemand die Mühe, Zahlen (vor allem in Euro) zusammenzustellen.
Gruß Ralf
Nach der Erklärung die ich im Kopf hab basiert es darauf, das hohe Frequenzen weggefiltert werden. Das ist nichts anderes als die Störung (hohe Frequenzen) aus dem Muster (mittlere und niedrige Frequenzen) zu entfernen und damit das Muster zu vervollständigen.
Damit das ganze richtig funktioniert werden die Frequenzen des Signals noch rauf und runter geschoben und vermutlich noch diverse andere Sachen gemacht.
Der Punkt jedenfalls: Eine einfache Fouriertransformation und filtern eines bestimmten Frequenzbereichs mit anschließender Rücktransformation ist nichts anderes als die Identifikation eines gestörten Musters. Und das geht mit einem Rechner (oder einer entsprechenden Schaltung oder optischem Aufbau) wesentlich schneller und sicherer als wenn das eine Person ausführt.
Jens
Nach der Erklärung die ich im Kopf hab basiert es darauf, das
hohe Frequenzen weggefiltert werden. Das ist nichts anderes
als die Störung (hohe Frequenzen) aus dem Muster (mittlere und
niedrige Frequenzen) zu entfernen und damit das Muster zu
vervollständigen.Damit das ganze richtig funktioniert werden die Frequenzen des
Signals noch rauf und runter geschoben und vermutlich noch
diverse andere Sachen gemacht.Der Punkt jedenfalls: Eine einfache Fouriertransformation und
filtern eines bestimmten Frequenzbereichs mit anschließender
Rücktransformation ist nichts anderes als die Identifikation
eines gestörten Musters. Und das geht mit einem Rechner (oder
einer entsprechenden Schaltung oder optischem Aufbau)
wesentlich schneller und sicherer als wenn das eine Person
ausführt.
Willst Du mir damit sagen, „Alles wozu man einen Rechner einsetzt ist Fuzzy Logic“ ?
TTR