O ústavu pro výzkum a aplikaci fuzzy modelování Ostravské univerzity

Ústav pro výzkum a aplikace fuzzy modelování (ÚVAFM) je vědecké pracoviště patřící Ostravské univerzitě. Soustředí se na teoretický výzkum a praktický vývoj různých metod fuzzy modelování, např. na speciální matematické metody, které umožňují vyvinutí modelů, které jsou schopny zvládnout nepřesné informace (většinou podané ve formě přirozeného jazyka). Vyvíjené fuzzy modely jsou více realistické než klasické a mohou být aplikovány u nejasně definovaných systémů. Mohou být použity pro robustní řízení komplexních systémů, vícekriteriálního rozhodování, kde mnohá kritéria mohou být nekvantifikovatelná, u počítačového vidění, u optimalizace, efektivní aproximace funkcí, robustního řešení diferenciálních rovnic, filtrace signálu a u mnoha dalších.

Ústav byl založen v Ostravě v září 1996 pod záštitou ministra školství, mládeže a tělovýchovy České republiky. Výsledky ÚVAFM ve značné míře přispěly k současnému stavu způsobu práce s metodami „soft computing“, jmenovitě k teorii matematické fuzzy logiky a přidružených algebraických funkcí, fuzzy aproximaci, obecné teorii fuzzy IF-THEN pravidel, obecné teorie jazykové proměnné a související sémantiky, přibližného usuzování a vícekriteriálního rozhodování. Pracovníci ÚVAFM přednášeli ve více než 25 zemích v Evropě, Americe, Asii i Africe. Současně organizujeme mezinárodní konference a setkání, např. světový kongres IFSA'97 (International Fuzzy Systems Association, 1997, Praha), mezinárodní konferenci Logic of Soft Computing (2005, Ostrava), mezinárodní konferenci EUSFLAT'07 (European Society for Fuzzy Logic and Technology, 2007, Ostrava) a EUSFLAT 2019 v Praze, SFLA'16 (EUSFLAT Summer School on Fuzzy Logic and Applications, 2016, Čeladná), mezinárodní konferenci IFSA-EUSFLAT 2021 (International Fuzzy Systems Association-European Society for Fuzzy Logic and Technology, 2021, Bratislava) nebo mezinárodní konferenci FSTA 2020 a FSTA 2022 (Fuzzy Set Theory and Applications, Liptovský Ján). Dále se spolupodílíme na organizaci série konferencí ISCAMI (International Student Conference on Applied Mathematics and Informatics), sérii seminářů Czech-Japan Seminar on Data Analysis and Decision Making nuder Uncertainty a řadě menších workshopů a setkání.

Konkrétním výsledkem je vývoj originálního konceptu jazykově orientovaného fuzzy řízení a souvisejícího SW balíku Linguistic Fuzzy Logic Controller (LFLC) včetně na něj navázaných odvozených SW produktů pro specifické účely (LFL Forecaster, LFL Miner). Využití efektivních algoritmů navozuje uživateli pocit téměř lidského porozumění výrazům přirozeného jazyka. Software LFLC je mimo jiné používán k fuzzy regulaci pěti hliníkových tavících pecí v kovohutích společnosti Al Invest v Břidličné. Rovněž máme řadu praktických aplikací našich metod v oblasti zpracování obrazu.

Současné aktivity ÚVAFM

Teoretické základy

Matematická fuzzy logika v užším slova smyslu (FLn): formální dokazování, abstraktní vlastnosti a modely fuzzy teorií, fuzzy teorie typu (fuzzy logika vyššího řádu), parciální fuzzy logika, speciální algebry (MI- a EQ-algebry).
Přirozená fuzzy logika (FNL): matematická teorie, která poskytuje modely termů a pravidel, které používají přirozeného jazyka a dovolují nám v něm uvažovat a argumentovat. Současně tato teorie pracuje s vágností sémantiky přirozeného jazyka. Její paradigma rozšiřuje koncept přirozené logiky navržené G. Lakoffem v roce 1970. FNL užívá formalismus fuzzy teorie typu a současně se skládá z (a) formální teorie evaluačních jazykových výrazů, (b) formální teorie fuzzy IF-THEN pravidel a přibližného usuzování a (c) formální teorie intermediálních a zobecnělých fuzzy kvantifikátorů.
Fuzzy transformace a fuzzy aproximace: vývoj metod pro aproximaci funkcí, numerická řešení diferenciálních rovnic, fuzzy relací v rámci fuzzy logiky; hlavní teorií je zde teorie fuzzy transformace.

Vývoj zvláštních metod a nástrojů

Softwarový systém LFL Controller. Může být aplikován u automatického řízení (regulace), rozhodování a u konstrukce modelů na základě zásad stanovených fuzzy logikou. Systém je integrovatelný s prostředím Matlab/Simulink.
Řízení řady různých procesů na základě známé jazykově specifikované řídící strategie.
Manažerské rozhodování.
Klasifikace na základě kvalitativních a kvantitativních informací.
Vytěžování jazykově charakterizovaných asociací ve velkých numerických databázích.
Rozsáhlá řešení diferenciálních rovnic.
Analýza a předpovídání časových řad. Softwarový systém uplatňující naše metody se jmenuje LFL Forecaster.
Filtrace signálu.
Pokročilé metody počítačového vidění. Jsou založeny na teorii fuzzy transformace a zahrnují: kompresi dat, fúzi obrazu, detekci hran, rekonstrukci obrazu, rozpoznání poškozeného textu a další metody.
Vývoj nových evolučních algoritmů pro globální optimalizaci u fuzzy modelů.

Minulé aktivity ÚVAFM

Základy konceptuální analýzy vágních dat: studie fuzzy konceptuálních svazů a souvisejících struktur.
Matematické programování a fuzzy optimalizace: vývoj teoretických základů, metod a algoritmů.
Vyšší abstraktní teorie fuzzy automatů.
Výstupy Ústavu jsou tvořeny vědeckými publikacemi a monografiemi, stejně tak jako optimalizovanými počítačovými rutinami, které umožňují vývoj fuzzy modelů.

Zveřejněno / aktualizováno: 24. 05. 2022