13-14_LEKCIYA_ES

13-14‒lekciya. Soft Computing hám Computational Intelligence intellektual informaciya texnologiyaları

Jobası:

1.Soft Computing túsinigi hám onıń áhmiyeti

2.Soft Computing hám Computational Intelligence tiykarǵı komponentleri

3.Evolutionary Computing

«Soft Computing» - bul klassikalıq esaplaw usılları menen sheshiw qıyın bolǵan máselelerdi sheshiw ushın paydalanılatuǵın esaplawdıń bir túri. Ol adam miyiniń islewine uqsas usıllardı paydalanadı, mısalı, úyreniw, adaptaciya hám eslep qalıw. «Soft Computing»-tiń tiykarǵı ideyası - dál sheshimlerdiń ornına juwıq (shama) sheshimlerdi tabıw. Bul usıl, ásirese máseleler anıq emes yamasa tolıq bolmaǵan maǵlıwmatlarǵa tiykarlanǵan jaǵdaylarda paydalı boladı.

«Soft Computing»-tiń tiykarǵı komponentlerine neyron tarmaqları, búrtikli logika hám genetikalıq algoritmler kiredi. Neyron tarmaqları adam miyiniń islewin imitaciyalaydı hám maǵlıwmatlardan úyreniwge qabіletli. Búrtikli logika adamnıń oylaw usılın imitaciyalaydı hám anıq emes maǵlıwmatlardı islewge imkaniyat beredi. Genetikalıq algoritmler tábiyiy tańlaw principlerine tiykarlanǵan hám optimal sheshimlerdi tabıw ushın paydalanıladı.

«Soft Computing» keń kólemli qosımshalarda, sonıń ishinde jasalma intellekt, robototexnika, maǵlıwmatlardı tallaw hám basqarıw sistemalarında paydalanıladı. Ol ásirese anıq emes yamasa tolıq bolmaǵan maǵlıwmatlarǵa tiykarlanǵan máselelerdi sheshiw ushın paydalı. Mısalı, «Soft Computing» medicinada keselliklerdi diagnostikalaw, qarjıda finanslardı basqarıw hám óndiriste sapanı baqlaw ushın paydalanıladı.

Soft Computing – bul anıq emes hám tolıq emes maǵlıwmatlar tiykarında qararlar qabıl etiw processin ámelge asırıwǵa baǵdarlanǵan hár qıylı esaplaw metodlarınıń toplamı. Soft Computing tarawınıń tiykarın salıwshı, professor Lotfi Zade onı "qáte hám belgisizlikke shıdamlı esaplaw metodları toplamı" dep táriyiplegen.

Tradiciyalıq esaplaw metodları (Hard Computing) dál nátiyjelerdi alıw ushın dál matematikalıq modellerdi qollanadı hám máselelerdiń qatań anıqlanǵan bolıwın talap etedi. Soft Computing bolsa, adam aqılınıń jumıs islew principlerine usaǵan usıllar menen belgisizlik hám anıq emes maǵlıwmatlar jaǵdayında sheshimler qabıl etiwge baǵdarlanǵan.

Soft Computing tiykarǵı artıqmashlıqları:

1.Shıdamlılıq – shawqımlı hám tolıq emes maǵlıwmatlarǵa shıdamlı

2.Beyimlesiw qábileti – jańa maǵlıwmatlarǵa tiykarlanıp ózin-ózi modifikaciyalaw múmkinshiligi

3.Biologiyalıq inspiraciya – adam aqılı hám tábiyattan úlgi alıwı

4.Anıq emeslik penen isley alıw – anıq emes hám tolıq emes maǵlıwmatlar jaǵdayında islew múmkinshiligi

Computational Intelligence túsinigi

Computational Intelligence (CI) – mashinalıq oqıtıw hám jasalma intellekttiń bir tarmaǵı bolıp, adaptiv mexanizmler hám biologiyalıq inspiraciyalanǵan esaplaw metodların qollanadı.

Computational Intelligence sistemaları belgisizlik hám dinamikalıq ózgeriwshi ortalıqta ózin-ózi oqıtıw, beyimlesiw hám evolyuciyalanıw qábiletine iye boladı.

Soft Computing hám Computational Intelligence tiykarǵı komponentleri

Fuzzy Logic (Anıq emes logika)

Fuzzy Logic – bul anıq emes hám subektiv túsiniklerdi formallaw ushın qollanılatuǵın matematikalıq apparat. Bul metodologiya anıq emes maǵlıwmatlar tiykarında qararlar qabıl etiwdi ámelge asırıwǵa múmkinshilik beredi.

Tiykarǵı túsinikler:

Fuzzy Set (Anıq emes kóplik) – elementlerdiń usı kóplikke belgili bir dárejede tiyisli bolıwın kórsetetuǵın kóplik

Membership Function (Tiyislilik funkciyası) – elementtiń anıq emes kóplikke tiyisli bolıw dárejesin [0,1] intervalında kórsetedi

Linguistic Variable (Lingvistikalıq ózgeriwshi) – mánisi anıq emes kóplikler túrinde berilgen ózgeriwshi

Fuzzy Rules (Anıq emes qaǵıydalar) – "eger-onda" túrindegi lingvistikalıq qaǵıydalar toplamı

Fuzzy Logic jumıs islew principi:

1.Fuzzification (Fazzifikaciya) – anıq mánisti anıq emes mániske aylandırıw

2.Inference (Juwmaq shıǵarıw) – anıq emes qaǵıydalar tiykarında juwmaq shıǵarıw

3.Defuzzification (Defazzifikaciya) – anıq emes mánisti anıq mániske aylandırıw

Qollanıw tarawları:

Basqarıw sistemaları (kondicionerler, avtomatlastırılǵan transport)

Signallardı qayta islew

Medicinada diagnostika

Finanslıq boljaw

Neural Networks (Neyron tarmaqları) – adam miyiniń jumıs islew principlerinen inspiraciyalanǵan esaplaw modelleri bolıp, olar quramalı máselelerdi sheshiw ushın mısallar tiykarında oqıydı.

Tiykarǵı komponentler:

Neyronlar – tarmaqtıń tiykarǵı esaplaw elementleri

Baylanıslar hám salmaqları – neyronlar arasındaǵı baylanıs hám olardıń kúshin kórsetedi

Aktivaciya funkciyası – neyronnıń kirgiziw signalların shıǵıs signalǵa aylandıradı

Qatlamlar – neyronlardıń strukturalanǵan toplamları (kirgiziw, jasırın, shıǵıs)

Neyron tarmaqların oqıtıw:

Baqlanatuǵın oqıtıw – "muǵallim" menen, jup (kirgiziw, kútilgen shıǵıs) mısalları tiykarında

Baqlanbaytuǵın oqıtıw – "muǵallimsiz", kirgiziw maǵlıwmatlarındaǵı strukturalardı anıqlaw

Reinforcement learning – átirap ortalıq penen óz-ara tásir tiykarında

Qollanıw tarawları:

Obrazlardı tanıw

Sóylewdi hám jazıwdı tanıw

Tábiyiy tildi qayta islew

Kompyuter kóriwi

Boljaw hám klassifikaciya

3.Evolutionary Computing (Evolyuciyalıq esaplaw)

Evolutionary Computing – tábiyiy evolyuciya mexanizmlerine (selekciya, krossingover, mutaciya) tiykarlanǵan optimizaciya hám izlew metodları toplamı.

Tiykarǵı algoritmler:

Genetikalıq algoritmler – xromosomalar (sheshimlerdiń kodlanǵan variantı) populyaciyası menen isleydi

Genetikalıq programmalastırıw – kompyuter programmaların evolyuciyalıq jol menen ózgertedi

Evolyuciyalıq strategiyalar – real parametrlerdi optimizaciyalawǵa baǵdarlanǵan

Differential Evolution – vektor tiykarındaǵı metaevristika

Particle Swarm Optimization – sociallıq toparlardıń minez-qulqına tiykarlanǵan

Tiykarǵı komponentler:

Populyaciya – potencial sheshimler toplamı

Fitness function (Sáykeslik funkciyası) – hár bir sheshimniń sapasın bahalaydı

Selekciya – keyingi áwladtı jaratıw ushın ata-analardı tańlaw

Krossingover (kesisiw) – ata-analar belgilerin almastırıw

Mutaciya – genetikalıq ózgeshelikti saqlaw ushın tosattan ózgerisler kiritiw

Qollanıw tarawları:

Funkciyalardı optimizaciyalaw

Kestelerdi jobalastırıw

Marshrutlardı optimizaciyalaw

Dizayn optimizaciyası

Mashinalıq oqıtıw

Swarm Intelligence (Toparlıq intellekt)

Swarm Intelligence – haywanlar toparlarınıń kollektiv minez-qulqına tiykarlanǵan metodologiya (qumırısqalar, hárreler, quslar hám t.b.).

Tiykarǵı algoritmler:

Ant Colony Optimization – qumırısqalardıń azıq izlew minez-qulqına tiykarlanǵan

Particle Swarm Optimization – quslar toparınıń ushıw minez-qulqına tiykarlanǵan

Artificial Bee Colony – pal hárrelerdiń nektar izlew minez-qulqına tiykarlanǵan

Firefly Algorithm – jaqtılanıwshı qońızlardıń minez-qulqına tiykarlanǵan

Tiykarǵı principler:

Ózi-ózin shólkemlestiriw – oraylastırılǵan basqarıwsız kollektiv minezqulqı

Lokallıq óz-ara tásir – agentler arasındaǵı jergilikli qatnasıq

Emerjentlilik – toparlıq minez-qulıqtıń jeke agentlerdiń minez-qulqınan ayırmashılıǵı

Qollanıw tarawları:

Kombinatorlıq optimizaciya

Marshrutlaw máseleleri

Hár qıylı resurslardı bólistiriw

Grafikalıq optimizaciyası

Klasterizaciya

Gibrid sistemalar

Ámelde, kóbinese Soft Computing hám Computational Intelligence metodları aralasıp qollanıladı, bunda hár bir metodologiyanıń kúshli tárepleri birlestiriledi:

Neuro-Fuzzy Systems – neyron tarmaqları hám anıq emes logikanıń kombinaciyası

Genetic-Fuzzy Systems – genetikalıq algoritmler hám anıq emes logikanıń kombinaciyası

Neuro-Evolutionary Systems – neyron tarmaqları hám evolyuciyalıq esaplawdıń kombinaciyası

Soft Computing hám Computational Intelligence zamanagóy qollanıwları

Industriya 4.0 hám aqıllı óndiris

Prediktiv texnikalıq xızmet – úskenelerdiń isten shıǵıwın boljaw

Processlerdi optimizaciyalaw – óndiris processlerin optimizaciyalaw

Sapanı qadaǵalaw – defektlerdi tanıw hám sapanı bahalaw

Robotlardı basqarıw – quramalı ortalıqta robotlardı intellektual basqarıw

Aqıllı transport sistemaları

Avtonom kólikler – ózi júretuǵın kólikler ushın sheshim qabıl etiw sistemaları

Traffikti basqarıw – jol háreketin optimizaciyalaw

Jol-transport hádiyselerin boljaw – potencial qáwipli jaǵdaylardı aldın-ala anıqlaw

Marshrutlardı optimizaciyalaw – transport hám logistika ushın optimal marshrutlardı tabıw

Medicina hám densawlıqtı saqlaw

Awırıwlardı diagnostikalaw – medicinalıq súwretler hám pacient maǵlıwmatları tiykarında diagnostika

Dári-dármaqlardı jaratıw – jańa dári-dármaqlardı izlewdi optimizaciyalaw

Personalizaciyalanǵan medicina – pacientlerdiń jeke ózgesheliklerin esapqa alıp emlew

Reabilitaciya robotları – beyimlesiwsheń reabilitaciyalıq qurılmalar

Finans hám biznes

Bazar boljawları – bahalar háreketin prognozlaw

Kredit skoringi – kredit riskin bahalaw

Frod-monitoring – anomal finanslıq operaciyalardı anıklaw

Portfel optimizaciyası – investiciyalıq portfellerdi optimizaciyalaw

Qorshaǵan ortalıq hám ekologiya

Klimat ózgerisin modellestiriw – klimat ózgerisi scenariylerin boljaw

Ekologiyalıq monitoring – qorshaǵan ortalıq jaǵdayın qadaǵalaw

Energiya tutınıwın optimizaciyalaw – energiya effektivligin arttırıw

Tábiyiy hádiyselerdi boljaw – seller, qurǵaqshılıq hám basqalardı boljaw

Soft Computing hám Computational Intelligence aldında turǵan mashqalalar Texnikalıq mashqalalar

Esaplaw resurslarına talaplar – kóp jaǵdaylarda úlken esaplaw quwatın talap etedi

Interpretaciyalanıw – kóp modeller "qara qutıǵa" usaydı, olardıń jumısın túsindiriw qıyın

Giperparametrlerdi nastroyka qılıw – optimal konfiguraciyanı tabıw kóp waqıt talap etedi

Masshtablaw – úlken máselelerge metodlardı masshtabalaw mashqalaları

Soft Computing hám Computational Intelligence keleshegi

Ekspleynabl AI (XAI)

Túsindiriwshı jasalma intellekt – bul jasalma intellekt sistemaları qabıl etken qararlardı adamlar túsine alatuǵınday jol menen túsindiriwge baǵdarlanǵan jańa metodlar hám texnologiyalar.

Quantum Soft Computing

Kvant esaplawdıń imkaniyatların Soft Computing metodlarına integraciyalaw tradiciyalıq metodlardıń sheklewlerin jeńip ótiwge múmkinshilik beredi.

Human-AI Collaboration

Adam hám mashina arasındaǵı effektiv óz-ara tásirdi jaratıw, bunda Soft Computing hám Computational Intelligence sistemaları adam intellektin tolıqtıradı.

Edge AI hám Embedded Intelligence

Soft Computing metodların jaylastırılǵan sistemalar hám periferiyalıq qurılmalarda qollanıw – bul "Edge AI" di rawajlandırıwdıń tiykarǵı wazıypalarınıń biri.

AI for Sustainable Development

Soft Computing hám Computational Intelligence metodların turaqlı rawajlanıw máselelerin sheshiw ushın qollanıw (energiya effektivligi, resurslardı optimizaciyalaw, klimat ózgerisi).

Soft Computing hám Computational Intelligence intellektual informaciya texnologiyalarınıń dinamikalıq rawajlanıp atırǵan tarawı bolıp, belgisizlik hám tolıq emes maǵlıwmatlar jaǵdayında quramalılıq máselelerdi sheshiw ushın baǵdarlanǵan. Bul taraw anıq emes logika, neyron tarmaqları, evolyuciyalıq algoritmler hám basqa bionik inspiraciyalanǵan metodlardı birlestiredi. Usı texnologiyalar hár qıylı tarawlarda qollanıladı hám innovacion sheshimlerdi islep shıǵıw ushın keń múmkinshilikler beredi.