- •Применение нечеткой математики в задачах оптимизации
- •Понятие нечеткого множества
- •Действия над нм
- •Новые определения, аналогов которых нет в теории четких множеств
- •Теорема . О декомпозиции нечеткого множества.
- •Понятие нечеткого бинарного отношения
- •Способы задание нечетких бинарных отношений
- •Действия над нбо
- •Обратное бинарное отношение
- •Свойства бинарных отношений:
- •Транзитивное замыкание нечеткого бинарного отношения
- •Нечеткое отношение предпочтения
Нечеткое отношение предпочтения
Нечетким отношением нестрого предпочтения на множестве альтернатив X называется любое, заданное на X рефлексивное отношение.
Исходя из этого отношения можно построить 3 отношения, связанных с ним:
1. Отношение безразличия I:
. Для элементов:
2. Отношение эквивалентности e.
Для элементов:
-
Отношение строго предпочтения S.
Для элементов:
Свойства, построенных отношений:
-
I и e являются рефлексивными и симметричными.
-
S антирефлексивно и антисимметрично.
-
если транзитивно, то e и S транзитивны.
Нечеткое множество недоминируемых альтернатив.
Рассмотрим отношение строго предпочтения . Используя это отношение, мы можем построить нечеткое множество недоминируемых альтернатив . Данное множество можно считать нечетким аналогом множества Парето.
Зафиксируем x. Тогда S(y, x) будет функцией y , которую можно рассматривать как функцию принадлежности некоторого множества Д(x) доминант элемента x. S(y, x) характеризует степень предпочтительности альтернативы y по сравнению с альтернативой x.
Поскольку нас интересует насколько альтернатива x недоминируема, то нам необходимо построить множество, дополнительное к Д(x), то есть
.
Его функция принадлежности будет:
.-
степень принадлежности некоторого элемента y к недоминантам x, т.е. к множеству .
Нас интересуют те x, которые минимально доминируемы, поэтому построим пересечение всех множеств .
Мы построили множество недоминируемых альтернатив с функцией принадлежности
.
В это множество входят все альтернативы, но с различной степенью принадлежности. Чем больше , тем с большим основанием можно считать данный x недоминируемым. Обычно нас интересуют одна или несколько максимально недоминируемых альтернатив, то есть
.
Пример. Пусть базовое множество альтернатив состоит из 4-х элементов x1, x2, x3, x4
Пусть построенное экспертами нечеткое отношение нестрого предпочтения и соответствующее ему отношение строго предпочтения имеют вид:
Выполнив расчеты по приведенным формулам находим множество недоминируемых альтернатив
Итак, максимально недоминируемой альтернативой является x3, которая и рекомендуется к выбору..
Перейдем ко второму применения теории НМ.
В первой части курса в разделе многокритериальных задач мы рассматривали метод многокритериального выбора, называемого методом исследования пространства параметров (МИПП). Основным результатом МИПП является построение следующего подмножества X паретовского множества P, которое ниже будем называть множеством выбора:
. (1)
Здесь значение iго критерия на варианте выбора x, предельное значение этого критерия, которое еще устраивает ЛПР. Значение можно назвать границей притязаний по i–му критерию.
По приведенному определению множество X является четким. В этом ограничении заключается возможность обобщения метода.
Действительно, можно обратить внимание на две особенности множества X. Во-первых, при определении границ притязаний ЛПР ориентируется на значения критериев, которые могут быть заданы с некоторой погрешностью.
Во-вторых, сами границы притязаний задаются с определенной степенью субъективности. Оба эти обстоятельства противоречат четкости множества X.
Все варианты выбора, не попавшие в X, раз и навсегда исключаются из процесса принятия решения независимо от близости к его границам. При этом преимущество, которое получают перед ним те варианты, которые попали в множество X, и находящиеся так же близко к его границам, не выглядит достаточно обоснованным.
Целесообразно строить множество X как нечеткое, связывая размытость его границ с указанными выше неточностью задания значений критериев и субъективностью границ притязаний. Рассмотрим метод, позволяющий учесть одновременно оба указанных фактора.
Предложим ЛПР на этапе построения множества выбора указать каждому критерию две границы: границу притязаний и критическую границу . Отличие границы от ранее рассмотренной в том, что выполнение условия
означает безусловное выполнение требований ЛПР по i–му критерию с учетом неточности в определении значения и возможном изменении в его предпочтениях.
Смысл критической границы состоит в том, что все варианты выбора , для которых
,
безусловно не удовлетворяют требованиям ЛПР по i–му критерию.
Для вариантов выбора , для которых
,
степень выполнения требований ЛПР целесообразно считать тем большей, чем ближе к границе притязаний.
Обозначим указанную степень выполнения требований ЛПР по i–му критерию для варианта через . Определим ее величину так:
(2)
По сравнению со случаем, когда X задано четко, введенная величина , дает более гибкий подход к построению множества выбора, чем даваемый формулой (1). Нетрудно заметить, что величина может быть интерпретирована как функция принадлежности альтернативы x к нечеткому множеству альтернатив, удовлетворяющих требованию ЛПР по -му критерию.
Это позволяет построить нечеткое множество решения задачи выбора, как пересечение нечетких множеств альтернатив, удовлетворяющих требованию ЛПР по каждому из критериев. Для этого , следуя принципу Заде: определим его функцию принадлежности по формуле
.
Одновременно с такой трактовкой функции , ее можно рассматривать как естественный метод унификации критериев.