Solving the classification problem by using neural fuzzy production based network models of Mamdani-Zadeh


Cite item

Full Text

Abstract

The article considers solving the problem of object recognition of intersected classes using fuzzy inference systems and neural networks. New multi-output network of Wang-Mendel is compared to a new architecture of neural fuzzy production network based on the model of Mamdani-Zadeh. Learning results of these models are given in the interpretation of logical operations provided by Godel, Goguen and Lukasiewicz algebras. New Wang-Mendel’s network can use minimum or sum-based formula as T-norm operation in accordance with an appropriate algebra rather than the standard multiplication only. Mamdani-Zadeh's network is designed as a cascade of T-norm, implication and S-norm operations defined by selected algebra. Moreover defuzzification layer is not presented in Mamdani-Zadeh’s network. Both networks have several outputs in accordance with the number of subject area classes what differs them from the basic realizations. Compliance degrees of an input vector to defined classes are formed at the network outputs. To compare the models the standard Fisher’s irises and Italian wines classification problems were used. This article presents the results calculated by training the networks by backpropagation algorithm. Classification error analysis shows that the use of these algebras as interpreting fuzzy logic operations proposed in this paper can reduce the classification error for both multi-output network of Wang-Mendel and a new network of Mamdani-Zadeh. The best learning results are shown by Godel algebra, but Lukasiewicz algebra demonstrates better generalizing properties while testing, what leads to a less number of classification errors.

About the authors

Ol'ga P Soldatova

S. P. Korolyov Samara State Aerospace University (National Research University)

Email: op-soldatova@yandex.ru
(Cand. Techn. Sci.), Associate Professor, Dept. Information Systems and Technolog 34, Moskovskoe sh., Samara, 443086, Russian Federation

Il'ya A Lyozin

S. P. Korolyov Samara State Aerospace University (National Research University)

Email: ilyozin@yandex.ru
(Cand. Techn. Sci.), Associate Professor, Dept. Information Systems and Technolog 34, Moskovskoe sh., Samara, 443086, Russian Federation

References

  1. L. X. Wang, J. M. Mendel, “Generating fuzzy rules by learning from examples” // IEEE Trans. Syst., Man, Cybern., 1992. vol. 22, no. 6. pp. 1414-1427. doi: 10.1109/isic.1991.187368.
  2. Li-Xin Wang, “The WM method completed: a flexible fuzzy system approach to data mining” // IEEE Trans. Fuzzy Systems, 2003. vol. 11, no. 6. pp. 768-782. doi: 10.1109/TFUZZ.2003.819839.
  3. L. A. Zadeh, “Fuzzy logic, neural networks, and soft computing” // Communications of the ACM, 1994. vol. 37, no. 3. pp. 77-84.
  4. E. H. Mamdani, “Application of Fuzzy Logic to Approximate Reasoning Using Linguistic Synthesis” // IEEE Trans. Computers, vol. C-26, no. 12, pp. 1182-1191. doi: 10.1109/tc.1977.1674779.
  5. С. Осовский, Нейронные сети для обработки информации. М.: Финансы и статистика, 2002. 344 с.
  6. О. П. Солдатова, “Многофункциональный имитатор нейронных сетей” // Программные продукты и системы, 2012. № 3. С. 27-31.
  7. Д. Рутковская, М. Пилиньский, Л. Рутковский, Нейронные сети, генетические алгоритмы и нечёткие системы. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 452 с.
  8. V. Novák, I. Perfilieva, J. Močkoř, Mathematical Principles of Fuzzy Logic / The Springer International Series in Engineering and Computer Science, vol. 517, Springer, 1999. xiii+320 pp. doi: 10.1007/978-1-4615-5217-8
  9. В. Новак, И. Перфильева, И. Мочкорж, Математические принципы нечёткой логики. Физматлит: М., 2006. 352 с.
  10. В. В. Борисов, В. В. Круглов, А. С. Федулов, Нечеткие модели и сети. М.: Горячая линия-Телеком, 2007. 284 с.
  11. А. С. Катасёв, “Математическое обеспечение и программный комплекс формирования нечётко-продукционных баз знаний для экспертных диагностических систем” // Фундаментальные исследования, 2013. № 10-9. С. 1922-1927.
  12. В. В. Бухтояров, “Трехступенчатый эволюционный метод формирования коллективов нейронных сетей для решения задач классификации” // Программные продукты и системы, 2012. № 4. С. 101-106.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML

Copyright (c) 2014 Samara State Technical University

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».