การคำนวณเป็นกระบวนการแปลงอินพุตของรูปแบบหนึ่งไปเป็นรูปแบบผลลัพธ์อื่นที่ต้องการโดยใช้การดำเนินการควบคุมบางอย่าง ตามแนวคิดของการคำนวณอินพุตเรียกว่า antecedent และเอาต์พุตเรียกว่าผลลัพธ์ที่ตามมา ฟังก์ชันการทำแผนที่จะแปลงอินพุตของรูปแบบหนึ่งเป็นรูปแบบอื่นของผลลัพธ์ที่ต้องการโดยใช้การดำเนินการควบคุมบางอย่าง แนวคิดการคำนวณส่วนใหญ่ใช้กับ วิศวกรรมวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ . คอมพิวเตอร์มีสองประเภทคือคอมพิวเตอร์แบบแข็งและคอมพิวเตอร์แบบอ่อน ฮาร์ดคอมพิวติ้งเป็นกระบวนการที่เราตั้งโปรแกรมคอมพิวเตอร์เพื่อแก้ปัญหาบางอย่างโดยใช้อัลกอริทึมทางคณิตศาสตร์ที่มีอยู่แล้วซึ่งให้ค่าผลลัพธ์ที่แม่นยำ หนึ่งในตัวอย่างพื้นฐานของการคำนวณอย่างหนักคือปัญหาเชิงตัวเลข
Soft Computing คืออะไร?
การประมวลผลแบบอ่อนเป็นวิธีการที่เราคำนวณวิธีแก้ปัญหาที่ซับซ้อนที่มีอยู่ซึ่งผลลัพธ์ที่ออกมาไม่ชัดเจนหรือไม่ชัดเจนหนึ่งในคุณสมบัติที่สำคัญที่สุดของการประมวลผลแบบอ่อนคือควรปรับเปลี่ยนเพื่อให้การเปลี่ยนแปลงในสภาพแวดล้อมไม่ส่งผลกระทบต่อปัจจุบัน กระบวนการ. ต่อไปนี้เป็นลักษณะของซอฟต์คอมพิวติ้ง
- ไม่จำเป็นต้องมีการสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับการแก้ปัญหาใด ๆ
- มันให้วิธีแก้ปัญหาที่แตกต่างกันเมื่อเราแก้ปัญหาของหนึ่งอินพุตเป็นครั้งคราว
- ใช้วิธีการที่ได้รับแรงบันดาลใจทางชีววิทยาเช่นพันธุศาสตร์วิวัฒนาการการจับกลุ่มของอนุภาคระบบประสาทของมนุษย์เป็นต้น
- ปรับตัวได้ตามธรรมชาติ
มีสามประเภท เทคนิคคอมพิวเตอร์อ่อน ซึ่งรวมถึงสิ่งต่อไปนี้
- โครงข่ายประสาทเทียม
- ฟัซซี่ลอจิก
- ขั้นตอนวิธีทางพันธุกรรม
โครงข่ายประสาทเทียม
เป็นแบบจำลอง Connectionist และเครือข่ายกระจายแบบขนาน มีสองประเภท ANN (โครงข่ายประสาทเทียม) และ BNN (โครงข่ายประสาทชีวภาพ) โครงข่ายประสาทที่ประมวลผลองค์ประกอบเดียวเรียกว่าหน่วย ส่วนประกอบ ของหน่วย ได้แก่ อินพุตน้ำหนักองค์ประกอบการประมวลผลเอาต์พุต มันคล้ายกับระบบประสาทของมนุษย์เรา ข้อได้เปรียบหลักคือการแก้ปัญหาแบบขนานโครงข่ายประสาทเทียมใช้สัญญาณไฟฟ้าในการสื่อสาร แต่ข้อเสียเปรียบหลักคือพวกมันไม่สามารถทนต่อความผิดพลาดได้นั่นคือถ้าใครก็ตามที่มีเซลล์ประสาทเทียมได้รับความเสียหายมันจะไม่ทำงานอีกต่อไป
ตัวอย่างอักขระที่เขียนด้วยลายมือซึ่งหลาย ๆ คนเขียนอักขระเป็นภาษาฮินดีพวกเขาอาจเขียนอักขระตัวเดียวกัน แต่อยู่ในรูปแบบที่แตกต่างกัน ดังที่แสดงไว้ด้านล่างไม่ว่าพวกเขาจะเขียนด้วยวิธีใดเราก็สามารถเข้าใจตัวละครได้เพราะใคร ๆ ก็รู้แล้วว่าตัวละครนั้นหน้าตาเป็นอย่างไร แนวคิดนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับระบบเครือข่ายประสาทของเรา
คอมพิวเตอร์อ่อน
ฟัซซี่ลอจิก
อัลกอริทึมฟัซซีลอจิกใช้ในการแก้แบบจำลองที่ใช้เหตุผลเชิงตรรกะเช่นไม่ชัดเจนและคลุมเครือ มันถูกนำมาใช้โดย Latzi A. Zadeh ในปี 1965 ฟัซซีลอจิกให้ค่าความจริงที่กำหนดด้วยช่วงเวลาปิด [0,1] โดยที่ 0 = ค่าเท็จ 1 = ค่าจริง
ตัวอย่างของหุ่นยนต์ที่ต้องการเคลื่อนที่จากที่หนึ่งไปยังอีกที่หนึ่งภายในเวลาอันสั้นซึ่งมีอุปสรรคมากมายระหว่างทาง ตอนนี้คำถามเกิดขึ้นว่าหุ่นยนต์สามารถคำนวณการเคลื่อนไหวเพื่อไปถึงจุดปลายทางได้อย่างไรโดยไม่ชนสิ่งกีดขวางใด ๆ ปัญหาประเภทนี้มีปัญหาความไม่แน่นอนซึ่งสามารถแก้ไขได้โดยใช้ตรรกะฟัซซี
คลุมเครือ - ตรรกะ
Genetic Algorithm ใน Soft Computing
ขั้นตอนวิธีทางพันธุกรรมได้รับการแนะนำโดยศาสตราจารย์จอห์นฮอลแลนด์ในปี พ.ศ. 2508 ใช้ในการแก้ปัญหาตามหลักการคัดเลือกโดยธรรมชาติซึ่งอยู่ภายใต้อัลกอริธึมวิวัฒนาการ โดยปกติจะใช้สำหรับปัญหาการเพิ่มประสิทธิภาพเช่นการขยายใหญ่สุดและการย่อขนาดของฟังก์ชันวัตถุประสงค์ซึ่งมีอยู่สองประเภทคือฝูงมดและอนุภาคฝูง เป็นไปตามกระบวนการทางชีววิทยาเช่นพันธุกรรมและวิวัฒนาการ
หน้าที่ของ Genetic Algorithm
อัลกอริธึมทางพันธุกรรมสามารถแก้ปัญหาที่ไม่สามารถแก้ไขได้แบบเรียลไทม์หรือที่เรียกว่าปัญหา NP-Hard ปัญหาที่ซับซ้อนซึ่งไม่สามารถแก้ไขได้ทางคณิตศาสตร์สามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายโดยใช้ขั้นตอนวิธีทางพันธุกรรม เป็นการค้นหาแบบฮิวริสติกหรือวิธีการค้นหาแบบสุ่มซึ่งจัดเตรียมชุดโซลูชันเริ่มต้นและสร้างวิธีแก้ปัญหาอย่างมีประสิทธิภาพและประสิทธิผล
วิธีง่ายๆในการทำความเข้าใจอัลกอริทึมนี้คือการพิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้ของบุคคลที่ต้องการลงทุนเงินในธนาคารเราทราบว่ามีธนาคารหลายแห่งที่มีแผนและนโยบายที่แตกต่างกัน ดอกเบี้ยของแต่ละคนจะต้องลงทุนในธนาคารเท่าใดเพื่อให้เขาได้รับผลกำไรสูงสุด มีหลักเกณฑ์บางประการสำหรับบุคคลนั่นคือเขาสามารถลงทุนได้อย่างไรและเขาจะได้รับผลกำไรจากการลงทุนในธนาคารได้อย่างไร เกณฑ์เหล่านี้สามารถเอาชนะได้โดยอัลกอริทึม“ Evolutional Computing” เช่นการคำนวณทางพันธุกรรม
พันธุกรรม - อัลกอริทึม
ความแตกต่างระหว่าง Hard Computing และ Soft Computing
ความแตกต่างระหว่างฮาร์ดคอมพิวติ้งและซอฟต์คอมพิวติ้งมีดังนี้
| ฮาร์ดคอมพิวติ้ง | ซอฟท์คอมพิวติ้ง |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ข้อดี
ประโยชน์ของซอฟท์คอมพิวติ้งคือ
- การคำนวณทางคณิตศาสตร์อย่างง่ายจะดำเนินการ
- ประสิทธิภาพที่ดี
- ใช้ได้แบบเรียลไทม์
- ขึ้นอยู่กับเหตุผลของมนุษย์
ข้อเสีย
ข้อเสียของ soft computing คือ
- ให้ค่าเอาต์พุตโดยประมาณ
- หากข้อผิดพลาดเล็ก ๆ น้อย ๆ เกิดขึ้นระบบทั้งหมดจะหยุดทำงานการที่จะเอาชนะระบบทั้งหมดได้จะต้องได้รับการแก้ไขตั้งแต่ต้นซึ่งเป็นกระบวนการที่ต้องใช้เวลา
การใช้งาน
ต่อไปนี้เป็นแอพพลิเคชั่นของ soft computing
- ควบคุมมอเตอร์เช่น มอเตอร์เหนี่ยวนำ , DC เซอร์โวมอเตอร์โดยอัตโนมัติ
- โรงไฟฟ้าสามารถควบคุมได้โดยใช้ระบบควบคุมอัจฉริยะ
- ในการประมวลผลภาพอินพุตที่ระบุอาจอยู่ในรูปแบบใดก็ได้ไม่ว่าจะเป็นรูปภาพหรือวิดีโอซึ่งได้รับการจัดการโดยใช้ซอฟต์คอมพิวติ้งเพื่อให้ได้ภาพหรือวิดีโอต้นฉบับที่ซ้ำกันทุกประการ
- ในการใช้งานทางชีวการแพทย์ที่มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับชีววิทยาและการแพทย์สามารถใช้เทคนิคการคำนวณแบบอ่อนเพื่อแก้ปัญหาทางชีวการแพทย์เช่นการวินิจฉัยการติดตามการรักษาและการบำบัด
- เครื่องมือวัดอัจฉริยะเป็นที่นิยมในปัจจุบันซึ่งอุปกรณ์อัจฉริยะจะสื่อสารกับอุปกรณ์อื่น ๆ โดยอัตโนมัติโดยใช้ชุดเครื่องมือ โปรโตคอลการสื่อสาร เพื่อทำงานบางอย่าง แต่ปัญหาที่นี่คือไม่มีโปรโตคอลมาตรฐานที่เหมาะสมในการสื่อสาร สิ่งนี้สามารถเอาชนะได้โดยใช้เทคนิคการประมวลผลแบบอ่อนซึ่งอุปกรณ์สมาร์ทมีการสื่อสารผ่านโปรโตคอลที่หลากหลายโดยมีความเป็นส่วนตัวและความทนทานสูง
การคำนวณเป็นเทคนิคที่ใช้ในการแปลงอินพุตเฉพาะโดยใช้การควบคุมไปยังเอาต์พุตที่ต้องการ มีเทคนิคการคำนวณสองประเภทคือฮาร์ดคอมพิวติ้งและซอฟต์คอมพิวติ้ง ในบทความของเราเรามุ่งเน้นไปที่การประมวลผลแบบอ่อนเป็นหลักเทคนิคต่างๆเช่นฟัซซีลอจิกโครงข่ายประสาทเทียมอัลกอริธึมทางพันธุกรรมการเปรียบเทียบระหว่างการประมวลผลแบบแข็งและการประมวลผลแบบอ่อนเทคนิคการประมวลผลแบบอ่อนการใช้งานและข้อดี นี่คือคำถาม 'วิธีการที่นุ่มนวล คอมพิวเตอร์ ใช้ได้ในด้านการแพทย์หรือไม่”
