Pred pochopením soft computingu a hard computingu by sme mali pochopiť, čo je výpočtová technika? Výpočet z hľadiska výpočtovej techniky je proces plnenia konkrétnej úlohy pomocou počítača alebo počítačového zariadenia. Existuje niekoľko charakteristík výpočtovej techniky, ako by malo poskytovať presné riešenie, presné a jasné kontrolné činnosti, uľahčiť riešenie problémov, ktoré možno vyriešiť matematicky.
Tradičná výpočtová metóda, hard computing je vhodná pre matematické problémy, hoci by mohla byť použitá na riešenie problémov v reálnom svete, ale hlavným súvisiacim nedostatkom je to, že spotrebuje veľké množstvo výpočtového času a nákladov. To je dôvod, prečo je soft computing lepšou alternatívou riešenia problémov reálneho sveta.
Porovnávacia tabuľka
| Základ pre porovnanie | Soft computing | Hard computing |
|---|---|---|
| základné | Tolerantné k nepresnosti, neistote, čiastočnej pravde a aproximácii. | Používa presne uvedený analytický model. |
| Založené na | Fuzzy logika a pravdepodobnostné zdôvodnenie | Binárna logika a ostrý systém |
| Vlastnosti | Aproximácia a dispozičnosť | Presnosť a kategorizácia |
| príroda | Stochastic | deterministický |
| Pracuje na | Dvojzmyselné a hlučné údaje | Presné vstupné dáta |
| výpočet | Môže vykonávať paralelné výpočty | sekvenčné |
| výsledok | približný | Produkuje presný výsledok. |
Definícia soft computingu
Soft computing je výpočtový model vyvinutý na riešenie nelineárnych problémov, ktoré zahŕňajú neisté, nepresné a približné riešenia problému. Tieto typy problémov sa považujú za problémy v reálnom živote, kde je potrebné vyriešiť ľudskú inteligenciu. Softvérsky termín zavádza Dr. Lotfi Zadeh, podľa neho soft computing je prístup, ktorý imituje ľudskú myseľ k rozumu a učí sa v prostredí neistoty a dojmu.
Vytvára sa prostredníctvom dvoch prvkov adaptivita a znalosti a má súbor nástrojov, ako je fuzzy logika, neurónové siete, genetický algoritmus a pod. Softvérový model sa odlišuje od predošlého modelu známeho ako hard-computing model, pretože nefunguje na matematickom modeli riešenia problémov.
Teraz sa pozrieme na niektoré metodiky soft computing s príkladmi.
1. Fuzzy logika sa zaoberá problémami rozhodovania a kontrolného systému, ktoré nemožno premeniť na tvrdé matematické vzorce. To v podstate mapuje vstupy na výstupy logicky nelineárnym spôsobom, ako to ľudia robia. Fuzzy logika sa používa v automobilovom subsystéme, klimatizačných zariadeniach, kamerách atď.
2. Umelé neurónové siete vykonávajú klasifikáciu, dolovanie dát a predpovedanie a jednoducho spravujú hlučné vstupné dáta tým, že ich kategorizujú do skupín alebo mapujú na očakávaný výstup. Používa sa napríklad v rozpoznávaní obrázkov a znakov, v obchodných prognózach, kde sa vzory naučia z množiny údajov a model je vytvorený na rozpoznanie týchto vzorov.
3. Genetické algoritmy a evolučné techniky sa používajú na riešenie problémov súvisiacich s optimalizáciou a navrhovaním, kde je možné rozpoznať optimálne riešenie, ale neposkytne sa žiadna preddefinovaná správna odpoveď. Reálne aplikácie genetického algoritmu, ktorý využíva heuristické vyhľadávacie techniky, sú robotika, automobilový dizajn, optimalizované smerovanie telekomunikácií, biomimetický vynález a pod.
Definícia pevného počítača
Hard computing je tradičný prístup používaný v oblasti výpočtovej techniky, ktorý potrebuje presne stanovený analytický model. To bolo navrhnuté aj Dr. Lotfi Zadeh pred mäkkým výpočtovým systémom. Prístup pomocou pevného výpočtu vytvára zaručený, deterministický a presný výsledok a definuje definitívne riadiace činnosti pomocou matematického modelu alebo algoritmu. Zaoberá sa binárnou a ostrými logikami, ktoré vyžadujú sekvenčné vstupné údaje. Avšak tvrdé výpočty nie sú schopné vyriešiť problémy reálneho sveta, ktorých správanie je veľmi nepresné a kde sa informácie dôsledne menia.
Dajme si príklad, ak potrebujeme zistiť, či bude pršať dnes, alebo nie? Odpoveď môže byť áno alebo nie, čo znamená, že v dvoch možných deterministických spôsoboch môžeme odpovedať na otázku alebo inými slovami, odpoveď obsahuje ostré alebo binárne riešenie.
Kľúčové rozdiely medzi soft computing a hard computing
- Mäkký výpočtový model je nepresnosť tolerantná, čiastočná pravda, aproximácia. Na druhej strane, náročné výpočty nefungujú na vyššie uvedených princípoch; je to veľmi presné a isté.
- Mäkké výpočty využívajú fuzzy logiku a pravdepodobnostné odôvodnenie, zatiaľ čo tvrdé výpočty sú založené na binárnych alebo ostrých systémoch.
- Hard computing má vlastnosti, ako je presnosť a kategorizácia. Oproti tomu aproximácia a dispozičnosť sú charakteristikami soft computingu.
- Mäkký výpočtový prístup má pravdepodobnostný charakter, zatiaľ čo tvrdé výpočty sú deterministické.
- Softvér je ľahko ovládateľný pomocou hlučných a nejednoznačných údajov. Na rozdiel od toho, hard computing môže pracovať iba na presných vstupných dátach.
- Paralelné výpočty je možné vykonávať v mäkkom výpočte. Naopak, v pevnom výpočte sa na údajoch uskutočňuje sekvenčné výpočty.
- Soft computing môže priniesť približné výsledky, zatiaľ čo náročné výpočty vytvárajú presné výsledky.
záver
Konvenčný výpočtový prístup s pevným výpočtovým systémom je účinný, pokiaľ ide o riešenie deterministického problému, ale s nárastom problému vo veľkosti a zložitosti sa priestor na vyhľadávanie návrhu tiež zvyšuje. To spôsobilo ťažké riešenie neistého a nepresného problému pomocou pevného počítača. Takže soft computing sa objavil ako riešenie pevného počítača, ktoré tiež poskytuje veľa výhod, ako je rýchly výpočet, nízke náklady, odstránenie preddefinovaného softvéru atď.
