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如何将Zadeh开创的事业传承下去,并发扬光大
王立新
中国科学院大学
一、Zadeh的功与过
l 功:模糊理论的理论基石 -- 模糊集合,模糊规则,模糊推理,… -- 几乎都是由Zadeh提出的;所以Zadeh为模糊之父。
l 过:(模糊领域是否能发展的更好?)
1.对模糊集合本质的认识,是否正确(是不确定性,还是连续性)?
模糊集合与传统集合都由隶属函数定义,所不同的是:一个是连续隶属函数,一个是离散隶属函数,这里没有不确定性问题,因为两个函数都是确定性函数,只不过一个是连续、一个是离散而已,其本质是“连续vs离散”的问题。
连续与离散的区别,是科学界普遍存在的一个本质性区别:连续系统vs离散系统,连续信号vs离散信号,模拟电路vs数字电路,微分方程vs差分方程,连续博弈vs离散博弈,……
所以,如果从一开始就叫做“continuous sets”,从“连续vs离散”的视角来发展模糊理论,而不是一开始就从不确定性出发,与概率论对着干,那么领域是否应该会有更好的发展呢?
2.Fuzzy这个词的选择,是否合适?
l 首先,一个好的名字应该能准确、简洁地描述其本质,而fuzzy没有
l 再者,“Fuzzy”这个词在英文中的第一反应是“朦朦胧胧的”,常用来形容可爱的毛绒玩具,如“a fuzzy teddy bear”;所以:
“fuzzy set”中文翻译应该是:“朦集合”(特朦的集合,简称“朦集”,好笑吧;英语为母语的人听到“fuzzy set”的第一反应,和我们听到“朦集”的第一反应是一样的)
3.将已有的理论、方法重新组合打包,给予新的诠释,就形成所谓新的理论,这种研究风格对学科发展的示范作用,是否正面?
n 软计算:提出一个概念(对不确定、不精确及不完全真值的容错),然后将已有的相关理论都放进去(模糊逻辑、神经网络、概论推理,遗传算法、混沌理论等)
n 词计算:模糊集合运算的另外一种诠释
n 粒计算:不同的尺度有不同的理论与方法,比如:离子->原子->分子->细胞->…,各有不同的理论,这是科学常识,不是新的理论
二、模糊领域的现状 -- 八个思考
1.过多地发表改进型(incremental)论文,对领域及研究者自身的发展是否有利?
n 我们领域的“全球高被引用科学家”特别多,我们真的很牛吗?
n 人为作高影响因子,对学科的声誉与发展,真的是好处大于坏处吗?
2.先有理论再去找应用,还是从实际问题出发去发展理论?
n 模糊领域的新理论特别多:
· interval sets (Moore, 1966),
· L-fuzzy sets (Goguen, 1967),
· flou sets (Gentilhomme, 1968),
· Boolean-valued fuzzy sets (Brown, 1971),
· type-2 fuzzy sets and type-n fuzzy sets (Zadeh, 1975),
· set-valued sets (Chapin, 1974; 1975),
· interval-valued fuzzy sets (Grattan-Guinness, 1975; Jahn,1975; Sambuc, 1975; Zadeh, 1975),
· functions as generalizations of fuzzy sets and multisets(Lake, 1976),
· level fuzzy sets (Radecki, 1977)
· underdetermined sets (Narinyani, 1980),
· rough sets (Pawlak, 1982),
· intuitionistic fuzzy sets (Atanassov, 1983),
· fuzzy multisets (Yager, 1986),
· intuitionistic L-fuzzy sets (Atanassov,1986),
· rough multisets (Grzymala-Busse, 1987),
· fuzzy rough sets (Nakamura, 1988),
· real-valued fuzzy sets (Blizard, 1989),
· named sets (Burgin, 1990),
· vague sets (Wen-Lung Gau and Buehrer, 1993),
· Q-sets (Gylys, 1994)
· shadowed sets (Pedrycz, 1998),
· α-level sets (Yao, 1997),
· genuine sets (Demirci, 1999),
· soft sets (Molodtsov, 1999),
· intuitionistic fuzzy rough sets (Cornelis, De Cock andKerre, 2003)
· blurry sets (Smith, 2004)
· L-fuzzy rough sets (Radzikowska and Kerre, 2004),
· generalized rough fuzzy sets (Feng, 2010)
· rough intuitionistic fuzzy sets (Thomas and Nair, 2011),
· soft rough fuzzy sets (Meng, Zhang and Qin, 2011)
· soft fuzzy rough sets (Meng, Zhang and Qin, 2011)
· soft multisets (Alkhazaleh, Salleh and Hassan, 2011)
· fuzzy soft multisets (Alkhazaleh and Salleh, 2012)
· bipolar fuzzy sets (Wen-Ran Zhang, 1998)
· multi-fuzzy sets (Sabu Sebastian, 2009)
n 而反观概率论,核心理论很少,比如概率推理,就一个贝叶斯公式:
P(A|B)=P(B|A)P(A)/P(B)
简单明了
n 深度神经网络专注图像识别、语音识别等具体问题,多年积累,终获成功
3.将已有的理论与方法重新组合打包,贴上新的标签,就是新的理论了吗?
n 软计算:{模糊逻辑、神经网络、概论推理,遗传算法、混沌理论、等等}
n 词计算:模糊集合运算的另外一种说法
n 粒计算:科学常识
4.模糊系统的核心软件为什么没有人去把它做好?(与机器学习的众多软件相比)
n MATLAB模糊系统软件包很不实用,为什么没有人重新编写?WM方法很好用的
5.模糊理论的发展,越来越与其它领域融合,还是越来越孤立?
n 当然是越来越孤立了,大佬们自我陶醉,听不进质疑的声音,比如:
L. X. Wang, “A new look at type2fuzzy sets and type2 fuzzy logic systems,” IEEETrans. on Fuzzy Systems, Vol. 25, No. 3, pp. 693-706, 2017.
J.M. Mendel and D. Wu, “Critiqueof ‘A new look at type2 fuzzy sets and type2 fuzzy logic systems’,” IEEE Trans. on Fuzzy Systems, Vol. 25,No. 3, pp. 725-727, 2017.
6.随着Zadeh去世,Berkeley这个模糊大本营已消失,模糊理论“你在他乡还好吗”?
n 美国:几乎是零
n 欧洲:零敲碎打
n 中国:游击队(打一枪换一个地方)
n 印度等其它:少见比较好的论文
7.老、中、青模糊研究者各自的优势与劣势有哪些?
n 老、中、青是按年龄划分的吗?
n 国内强调团队建设,要成为“领军人物”(“领导别人做科研的人物”),使得研究者过早地离开了科学创造的第一线;人未老、心已老
8.与其它学科相比,模糊领域对于新概念、新理论、新方法有着更加宽容与接纳的氛围,这是模糊领域的优势、还是劣势?
n 各50%吧
n Zadeh对几乎所有人都非常客气,你知道为什么吗?
三、 模糊领域的未来 -- 四个方向
1. 人工智能下一个热点是什么?-- 专家系统的强势回归。从大数据到大知识再到大智慧,这是必然趋势,模糊系统作为天然的“数据知识转换器”将大有可为
n 人工智能的“符号主义”与“连接主义”;符号主义的代表是专家系统,连接主义的代表是深度神经网络;“连接主义”大胜“符号主义”,为什么?
n 为什么现有的专家系统成功的很少?因为专家系统中的“符号”是离散的,形成的树状结构很快就无法操作,也无法有效利用大数据。
n 模糊系统是“连续符号的专家系统”,即可以有效利用“连接主义”所使用的大数据,同时也拥有“符号主义”的可解释性知识表达与逻辑推理,是人工智能更高层次应用的自然选择;问题是:
n 模糊研究者们做好准备了吗?
2. 模糊理论回归Zadeh最初的设想(不忘初心),为解决经济、金融、社会心理等领域的重要问题提供一系列有效的数学模型与方法
l 投机动态系统理论
n社会系统(人与人相互作用形成的系统,比如经济系统、金融系统)与自然系统,作为科学研究对象,有什么大的区别?
自然系统:牛顿定律,相对论,量子力学,…
社会系统:人类还没有找到“社会系统的牛顿定律”
n 思考:人,有没有不变的、定律性的行为呢?
人性是不变的,人的贪婪与恐惧一直都没有变。
n 股票价格的动态变化,一个核心的推动力,就是人的贪婪与恐惧的相互作用
......
nQuestion:理论很好,能赚钱吗?(赚钱是硬道理!)
能:股票大户跟踪器
......
l 模糊舆情网络理论
n 人是社会动物,人的社交网络是其投资行为重要的决定因素
n 模糊舆情网络理论:研究投资者社交网络与股票价格的相互作用的数学理论
基本思路:“酒逢知己千杯少,话不投机半句多”
......
nAgain, Question:理论很好,能赚钱吗?(赚钱是硬道理!)
能:准确预测股票价格变化趋势的延续或者反转
......
3.大力发展多层结构的深度模糊系统,在达到深度神经网络性能的同时,利用其结构与参数的可解释性,实现深度神经网络难于实现的知识提取、经验总结及推广,像人那样不仅知其然,而且知其所以然。
L.X. Wang, “Analysis and design of hierarchical fuzzy systems,” IEEE Trans. on Fuzzy Systems, Vol. 7,No. 5, pp. 617-624, 1999.
L.X. Wang, “Universal approximation by hierarchical fuzzy systems,” Fuzzy Sets and Systems, Vol. 93, pp.223-230, 1998.
二十年前的论文了,可惜没有太多人跟着做(两篇论文在google scholar上的引用加起来只有490次)
4. 从“连续vs离散”的视角重新梳理与发展模糊理论,旗帜鲜明地喊出“连续集合”(continuous sets)、“连续逻辑”(continuous logic),重整破碎的山河?
n 《连续集合上的微积分与微分方程》
n 《连续逻辑与连续符号专家系统》
n …
心若在,梦就在,天地之间,还有真爱(fuzzy research)
看成败,人生豪迈,只不过是,从头再来…
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