تئوری‌های مبتنی بر ادراک ^[1]

  تمام تئوری‌های علوم مبتنی بر منطق دوارزشی و تئوری احتمالات است. استفاده از این تئوری‌ها موفقیت چشمگیری در برخی زمینه‌ها داشته است، لکن پیشرفت در خیلی از حوزه‌های دیگر کند بوده یا اصلا وجود نداشته است. وضعیت‌سنجی ارتعاشی سازه‌های عمرانی یکی از این حوزه‌ها است که با وجود گذشت بیش از صدسال، پیشرفت قابل توجهی در آن وجود نداشته است و هنوز امر سلامت‌سنجی و وضعیت‌سنجی سازه‌ها، مبتنی بر تصمیم‌گیری افراد خبره انجام می‌شود. آیا راه حل مساله، ارائه‌ی روشی مبتنی بر ادراک نمی‌باشد؟ و با توجه به اینکه ادراک انسانی در قالب زبان طبیعی بیان می‌شود، آیا جهت نیل به مطلوب نیاز به توسعه‌ی روشی برای محاسبه با کلمات و ادراکات در قالب زبان طبیعی دقیق‌شده ^[2] نیست؟

  یک سیستم برای انجام وظایف محوله به سخت‌افزار، نرم‌افزار و مغزافزار ^[3] نیازمند است. منظور از مغرافزار، مجموعه‌ای از مفاهیم و تئوری‌هایی است که به کمک آن نرم‌افزار و سخت‌افزار به خدمت گرفته می‌شود. توانایی یک سیستم در انجام یک وظیفه‌ی مشخص، تابعی از توانایی‌های سخت‌افزار، نرم‌افزار و مغزافزار آن است. مسائلی که برای ماشین غیرقابل حلند و برای بشر قابل حل می‌باشند، به ساختمان مغزافزار این‌دو سیستم بستگی دارد.

  سنت متداول در علوم، گذار از ادراک به اندازه‌گیری و از استفاده از کلمات به استفاده از اعداد می‌باشد. مفاهیم بصورت دوارزشی و crisp تعریف می‌گردد. این سنت متداول با واقعیت در تضاد است. مثلا مفهوم خطی بودن سیستم را درنظر بگیرید. با تعریف معمول خطی بودن، هیچ سیستم فیزیکی خطی نیست. لکن تمام سیستم‌های فیزیکی، تقریبا خطی است. و خطی بودن به سیستم مورد بررسی نیز بستگی دارد ^[4]. به نظر می‌رسد، وقتی که دقت مورد نیاز است ولی اطلاعات مورد نیاز در دسترس نیست، و وقتی که مقداری عدم قطعیت به شرط رسیدن به قابلیت مهارکردن ^[5]، قوام ^[6]، سادگی و هزینه‌ی کمتر حل مساله حاصل می‌آید، استفاده از محاسبه با کلمات و ادراکات ^[7] لازم می‌آید. محاسبه با کلمات و ادراکات ^[8]، پارادایم جدیدی در محاسبه و تحلیل تصمیم‌گیری فراچنگ می‌آورد. جهت پیاده‌سازی این ایده می‌توان، زبان طبیعی دقیق شده ^[9] را مبتنی بر منطق فازی به خدمت گرفت. در این چارچوب می‌توان تعاریف واقعی‌تری از مفاهیم ارائه نمود.

  ما در دنیایی زندگی می‌کنیم که همه چیز درجه دارد. این در حالی است که تمام تئوری‌های علمی بر پایه‌ی منطق دو ارزشی (ارسطویی) بنا نهاده شده است. در منطق دو ارزشی، هر گزاره درست است یا غلط و هیچ سایه و مرز خاکستری وجود ندارد. در تئوری احتمالات مبتنی بر منطق دو ارزشی نیز فقط قطعیت ^[10] درجه‌مند است و بحثی از امکان به میان نمی‌آید. نتایج منفی استفاده از توری‌های مبتنی بر منطق دو ارزشی، تیزی ^[11] مفاهیم، عدم توانایی در استفاده از اطلاعات مبتنی بر ادراک و غیره می‌باشد. از این‌رو بازنمایی اطلاعات، مبتنی بر منطق دوارزشه توانایی بازنمایی ادراکات را که کپه‌کپه فازی ^[12] هستند، ندارد.

  شکل 1-مفهوم کپه‌کپه فازی بودن یک متغیر

  تصمیم‌گیری مبتنی بر اطلاعات است. اغلب اوقات، اطلاعات مربوط به تصمیم‌گیری، ترکیبی از اندازه‌گیری و ادراک است. مثلا در تصمیم‌گیری خرید مسکن، آنچه اطلاعات مبتنی بر اندازه‌گیری خوانده می‌شود، قیمت خانه، مالیات، عمر ساختمان، محل آن، متراژ و غیره می‌باشد و ظاهر خانه، کیفیت ساخت، امنیت، دسترسی به حمل و نقل عمومی و غیره اطلاعات مبتنی بر ادراک می‌باشد. بنابراین عدم استفاده از اطلاعات ادراکی در امر تصمیم‌گیری، یکی از محدودیت‌های جدی تئوری‌های موجود تلقی می‌گردد.

  شکل 2-پارادایم جدید تصمیم‌گیری مبتنی بر ادراک

  انسان محدوده‌ی وسیعی از امور فیزیکی و ذهنی را بدون اندازه‌گیری ^[13] و محاسبه ^[14] انجام می‌دهد که انجام آنها با درک مفاهیمی چون فاصله، جهت، اندازه، احتمال ^[15] ، قصد، امکان و سایر ویژگی‌های فیزیکی و ذهنی اشیا انجام می‌شود. مانند رانندگی در ترافیک سنگین، بازی گلف، پارک کردن اتومبیل و خلاصه‌کردن کتاب. این توانایی‌هایی است که روش‌های موجود تحلیل تصمیم‌گیری، توانایی انجام آن را ندارند. عدم توانایی روش‌های موجود تحلیل تصمیم‌گیری در بکارگیری اطلاعات مبتنی بر ادراک، یک محدودیت جدی است. مخصوصا در اغلب مواقع واقعی، اطلاعات مربوط به تصمیم‌گیری، شامل احتمال واقعه‌ی ممکن در آینده است. مثلا در خرید مسکن، ملاحظه‌ی اصلی ممکن است احتمال این باشد که قیمت مسکن در ماه‌های آینده افزایش یابد. بطور کلی احتمالات مربوط به تصمیم‌گیری، کیفی است و جوهر آن، ادراک احتمال است. تصمیم‌گیری با احتمالات مبتنی بر ادراک، توانایی مهمی است که روش‌های تحلیل تصمیم‌گیری فاقد آنند.

  ادراک ذاتا غیردقیق است که این ادراک نادقیق بدلیل توانایی محدود ارگان‌های حسگر بدن و نهایتا مغز در نگهداری اطلاعات و جزئیات می‌باشد. ادراکات بشر، نادقیق و کپه‌کپه ^[16] است که مرزهای کلاس‌های درک شده فازیند و مقدار ویژگی‌ها کپه‌کپه ایست که هر کپه، خوشه‌ای از مقادیر دستچین شده با معیار تمیزناپذیری، شباهت، مجاورتیا کارکردی می‌باشد. مثلا ادراک مفهوم سن به عنوان مقادیر کپه‌کپه فازی عبارت است از: جوان، میانسال، پیر، خیلی پیر و بطور مشابه مقادیر احتمال عبارتند از محتمل، نه خیلی محتمل، غیرمحتمل و غیره.

  انسان ادراک را در قالب زبان طبیعی بیان می‌دارد. زبان طبیعی، سیستمی برای توصیف و استدلال با ادراک است و تصمیم‌گیری بشری مبتنی بر ادراک انجام می‌گیرد. اطلاعات مبتنی بر منطق دو ارزشی عددی است و با اندازه‌گیری تعیین می‌شود، حال آنکه اطلاعات مبتنی بر ادراک کپه‌کپه فازی می‌باشد و در قالب زبان طبیعی اظهار می‌گردد. دمای هوا 35 درجه‌ی سانتیگراد، سن 28 سال، احتمال 0.8 اطلاعاتی مبتنی برمنطق دو ارزشی است و هوای گرم، مرد جوان، احتمال زیاد، آسمان ابری و ترافیک سنگین، اطلاعاتی مبتنی بر ادراک می‌باشد. مفاهیمی چون مقدار مورد انتظار ^[17] ، ایستایی ^[18] ، پیوسته ^[19] ، استقلال آماری، خطی بودن، مفاهیمی مبتنی بر منطق دو ارزشی و مفاهیمی چون مقدار معمول ^[20] ، نظم ^[21] ، همواری ^[22] مفاهیمی درجه‌مند است و به زمینه‌ی مورد بحث بستگی دارد. این در حالی است که بیشتر مشاهدات ما مبتنی بر ادراک و از نوع کپه‌کپه فازی ^[23] است. در قالب منطق دو ارزشی، اطلاعات ما یا همه‌اش از هم مستقل آماری است یا وابسته. و حالت بینابینی وجود ندارد و جهت توصیف اطلاعات در قالب نظام دو ارزشی باید یا گفته شود اطلاعات از هم مستقلند یا وابسته. و اگر برخی از اطلاعات وابسته و برخی مستقل باشند، نظام دو ارزشی توان توصیف آن را ندارد. این در حالی است که مشاهدات تجربی بیانگر درجه‌مند بودن مفاهیم استقلال، ایستایی و غیره می‌باشد. در قالب نظام دو مقداری مفاهیم سببیت ^[24]، رابطه، هوش و غیره غیرقابل تعریف است و تعریف مفاهیمی چون پایداری ^[25]، بهینگی، استقلال آماری، ایستایی، امید ریاضی، خطی بودن و غیره محل اشکال است.

  از میان ادراک‌های وسیعی که در شناخت بشری وجود دارد، ادراک احتمال، صدق و امکان از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. این ادراکات درجه‌مند است. ما قادریم برای هر تئوری T در حوزه‌ی نظام دو ارزشی، یک تئوری T_P در حوزه‌ی نظام ادراکی بسط دهیم تا در قالب این نظام، فاصله‌ی بین واقعیت و تئوری‌های علمی را پر نماییم. در تئوری احتمالات ^[26] مبتنی بر منطق دو ارزشی، تنها ادراک احتمال قطعیت درجه‌مند است این در حالی است که در تئوری احتمالات مبتنی بر ادراک PT_P ، علاوه بر ادراک احتمال، ادراک صدق و امکان نیز درجه‌مند است. گرچه تئوری احتمالات مبتنی بر ادراک از نظر مفهومی، محاسباتی و ریاضی پیچیدگی بیشتری نسبت به تئوری احتمالات مبتنی بر نظام دو ارزشی دارد، لکن این پیچیدگی، هزینه‌ای‌است که باید برای پرکردن شکاف بین تئوری و واقعیت پرداخت.

  [1] Perception based Theories

  [2] Precisiated Natural Language

  [3] brainware

  [4] context dependent

  [5] tractability

  [6] robustness

  [7] Computing with Words and Perceptiond

  [8] CWP

  [9] Precisiated Natural Language

  [10] certainity

  [11] sharpness

  [12] Fuzzy Granular

  [13] mesurement

  [14] computing

  [15] likelehood

  [16] granular

  [17] expected value

  [18] stationary

  [19] continuous

  [20] usual value

  [21] regularity

  [22] smooth

  [23] fuzzy granular

  [24] causality

  [25] stability

  [26] Probability Theory

  [27] perception based decision

  [28] Computing Theory of Perception

  [29] Precisiated Natural Language

  [30] پروفسور لطفعلی عسگرزاده، مشهور به زاده، استاد ایرانی­الاصل دانشگاه برکلی