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【薛饿】机器人家政服务中心

扩展猫粮

面对这些问题,我们会说没必要想这么细啊:

• ……头秃不秃,更多是“看上去”的感觉,并不能完全量化啊。

• ……就算酸奶过期8个小时,我也敢打开喝,毕竟保质期15天,过期8个小时还好还好啦,过期也不是说过期它就Biu~的过期了。

• ……相信空调的设计师,也不会设计这么脑残的温控装置的,毕竟人对温度的感知,也是一种“感觉”嘛,大差不差就得了。

你想的没错,借用一句流行的鸡汤:这个世界不是非黑即白,而是由一片“精致的灰”构成的。但鸡汤归鸡汤,“现实世界”终归还是会逼着我们做出一个又一个“黑白分明”的决定的,不能一直这么“灰下去”——酸奶过期8个小时,我们喝了;那过期9个小时、10个小时……呢?我们终归会遇到一个“做决定”的时刻,不再敢打开喝了,把它扔到了垃圾桶。

如何在模糊中找到某种确定性,解决某些悖论,这就是模糊逻辑存在的意义。

1965年,美国工程院院士、著名控制论专家查德(L. A. Zadeh)教授发表了经典论文《模糊集合》,标志着模糊数学这门新学科的诞生。

模糊集合研究的是那些“边界不清晰,外延不明确”的概念,这一新学科为人们提供了一种处理不精确性问题的新方法,是描述人脑思维处理模糊信息的有力工具,也是运用数学方法研究和处理模糊性现象的一门数学新分支。

有趣的是,模糊集合论恰恰是由“语言学”的研究作为起点的,转而又推动了模糊逻辑的发展。比如我国著名的语言学家伍铁平教授的《模糊语言学》,就是模糊集合论和现代语言学相结合形成的一门新学问。

一些争议

模糊逻辑的最大优势在于,它“理解”它在做什么,很像是人类语言的翻译器,因此模糊逻辑很适合在“人类世界真实场景”中应用。比如上世纪八十年代,很多日本公司在家电、火车控制等领域使用了模糊逻辑的控制方法,模糊逻辑的第一个正式应用就是仙台市的地铁系统。

虽然模糊逻辑应用范围广泛,但有些研究者认为它的理论基础并不扎实,不具备坚实的数学基础,甚至认为它是“伪科学”,因为它的计算结果并不“唯一”。从科学研究的角度看,如果这次实验得出一个结果,另外一次实验得出另外一个结果,我们确实有理由怀疑这个理论的可靠性。

但话又说回来了,“计算结果不唯一”不就是“模糊逻辑”的特点吗?在模糊化和去模糊化的过程中,我们可以选择不同类型的函数和方法。而从工程学角度而言,也是可以容纳这种“灵活性”存在的,只要最终能够产生有效的结果就可以了。这也很像“人”的思考方式,即便是一个很理性的人,做事也是会有一定自由度的。

模糊逻辑 & 人工智能

模糊逻辑感觉现在不是很“流行”了,很大一部分原因在于AI的兴起。现在计算机的性能更加强劲,直接利用基于神经网络算法的AI模型帮助人们进行决策,显然是更加高效的一种做法。

主流的人工智能模型,都是基于深度学习的神经网络算法,同时需要海量的大数据去“训练”它。它输出只是基于经验的“知识”……甚至不能说是知识,说“反应”更合适。

人工智能的决策过程,本质上是一个“黑箱子”,只是在“模拟”人类大脑的决策方式,通过大数据的不断“训练”,让潜在的相关性,去刺激神经网络的某些节点(神经元)之间的联系,最终能够帮助人类做一些预测,但它并不“理解”自己在做什么。因此,科学家也在不断努力,试图把人类才具有的“因果思维”去“算法化”,再与神经网络算法进行结合。这么看来,如果非要说模糊逻辑是“伪科学”,那么现阶段的神经网络就是“神秘主义”了。

模糊逻辑虽然能力有限,但它一开始就是基于人类的思维语言诞生的,它更像人。而如今的AI越来越强,但它还并不像人……但很可能这些理论的存在和发展,或许就是让机器具备自由意志的殊途同归吧……

补充:视频里一带而过部分的解释

在本期视频「掌心大爷计划」环节,机器人通过传感器,得到老大爷某一时刻平衡状态的四个逻辑值后,是如何得出“手掌该如何移动”的四个逻辑值的?视频里没有展开说明,现在简单补充一下:

得知这老大爷四个平衡状态的逻辑之后,暂时不用考虑这些数值怎么用,而是先确定几个基本规则——这些规则,靠想象就能大概得出手掌该如何移动的趋势——比如一个最极端的情况:老大爷当前角度是0,角速度也是0,那么手掌自然也应该是静止的……按照这样的思路,其他的三种情况也都可以一一列出:

之后,我们就需要计算手掌移动“具体的逻辑数值”是多少。

在传统的明确逻辑中,“如果 A and B, 那么 C”,这句话的操作是必须 A 和 B 都为真,也就是 A = 1 并且 B = 1,C才为真, C=1。如果 A、B 中有一个是0,C 就是0——这番操作我们把它推广一下,我们可以理解成 C 是 A 和 B 中的最小值。

受到这个启发,我们把老大爷已知的四个逻辑值,分别带入到表格前两列。而手掌该如何移动(表格的第三例),我们就取“同一行”中,最小的那个值。于是,机器人手掌该如何移动的“四个逻辑值”也就出来了。然后套用视频后来的“找重心”方法,机器人就知道此刻如何移动手掌了。

这种取最小值的方法,可能只是人为设定的。“模糊逻辑”有很强的工程学味道,很多计算规则都是人为设定的,我们不能说这个规则是最好的,只能说这么设定最简单有效而已。

...........................

参考文献:

https://www.cds.caltech.edu/~murray/wiki/index.php/What_is_fuzzy_logic%3F

https://www.doc.ic.ac.uk/~nd/surprise_96/journal/vol4/sbaa/report.fuzrules.html

万维钢《精英日课》

最后推荐一些数学相关的书籍……说到“数学”,不要怕,薛饿也做过很多有趣的数学选题啊,数学 ≠ 数学题。伽利略说:数学是上帝用来书写自然的语言,很多伟大的研究在发现(黑洞,反物质……)之前,都是先通过数学“算”出一个结果,然后科学家后来就真的观测到自然界存在这样的现象。

看一些数学思维的书,有些地方读不懂,很正常,可以跳过,我们只需“感受它”~你会感受到数学对于我们这个世界不可思议的控制力,你会受益匪浅,你会不禁的感叹:我*,这也行!

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