正文 第9章 模糊數學(2 / 2)

在普通集合論中,fA(x)=1表示x屬於集合A,那麼在推廣後的隸屬函數,fA(x)=0.8表示什麼意思呢?它表示x屬於集合A的“程度”(隸屬度)為80%,或者更通俗地說,人們相信x屬於集合A的程度為80%。這樣的集合A稱為“模糊集合”。

很明顯,普通集合隻是模糊集合的特例。

引進了模糊集合之後,對於某些模糊概念,例如“胖子”、“老年人”等概念,人們就開始努力去建立它的隸屬函數。

例如,“老年人”就是一個模糊概念,老年人的集合就是一個模糊集合。70歲算不算老年人?60歲呢?於是有人給出了一個隸屬函數公式(一般地說,人不超過150歲,定義域X可取為X={0,1,2,…150}:fA(X)=0,當X≤50時;[1+(x-505-2)]-1當X>50時。

現在,把55歲、60歲、65歲分別代入公式,計算得:fA(55)=[1+55-505-2]-1=(1+1-2)=0.5;fA(55)=[1+55-505-2]-1=(1+2-2)-1=0.8;fA(55)=[1+55-505-2]-1=(1+3-2)-1=0.9;如果采用這一隸屬函數,那就意味著:55歲屬於“老年”的程度為0.5;60歲屬於“老年”的程度為0.8;65歲屬於老年的程度為0.9。

模糊數學的研究特點是設法使模糊性向精確性合理的轉化。一個常用的方法是采用“截割思思”把模糊集合轉化為普通集合。給定了一個模糊集合A,按隸屬度的大小,選一個確定的數作為閥值進行截割:設閥值定為λ,當fA(x)≥λ時,就認為x是集合A的元素;當fA(x)<λ時,就認為x不是集合A的元素。例如,就“老年人”這個模糊集合來說,對於上麵提到的那一個隸屬函數,若取λ=0.85,則55歲、60歲都還不是“老年人”,而70歲則肯定屬於“老年人”了。這時,“老年人”這個模糊集合就轉化為普通集合了。至於上麵的隸屬函數fA(x)和閥值取得是否合理,那又是另一回事,應該是醫學家和社會學家的工作了。

現在讓我們重新回到“發從今日白,花是去年紅”的詩句。“白發”與“紅花”都是模糊概念。英國著名哲學家和數學家羅素(1872-1970年)在1923年寫過一篇《論模糊性》的文章。他說:由於顏色構成一個連續統,因此顏色有深有淺。對於這些深淺不同的顏色,我們就拿不準是否把它們稱為紅色。這不是因為我們不知道‘顏色’這個詞的意義,而是因為這個詞的適用範圍在本質上是不確定的。這自然也是對人變成禿子這個古老之謎的回答。假定一開始他不是禿子,他的頭發一根一根地脫落,最後才變成禿子。於是有人爭辯說,一定有一根頭發,由於這根發的脫落,便使他變成禿子。這種說法自然是荒唐的。禿頭是一個模糊概念,有一些人肯定是禿子,有一些人肯定不是禿子,而處於兩者之間的一些人,說他們必定要麼是禿子,要麼不是,這是不對的。排中律用於精確符號是對的,但是當符號是模糊的時候,排中律就不合適了。事實上,所有的描述感覺特性的詞,都具有‘紅色’這個詞所具有的同樣的模糊性。”

我們隻要在羅素這段話中,將“禿子”改成“白發”,就足以代替我們在文章開始時所發的那些議論了。

“白發”與“紅花”都是兩個模糊集合。

現代科學已經給“紅色”確定了一個合理的隸屬度和閥值,使它成為普通的集合了。現代物理學把顏色定義為視覺的基本特征,是不同波長的可見光引起的視覺器官的不同感覺,並且根據可見光的不同波長明確地劃分了紅、橙、黃、綠、藍、紫的界限。紅色的波長範圍是0.77微米~0.622微米之間。光的波長在這個範圍之內就叫紅色,否則就不叫紅色。

那麼怎樣給“白發”定義一個隸屬函數或一個閥值呢?據說,人的頭發不超過20萬根,一個可行的簡單方法是,定義“白發”的隸屬函數fA(n)(n表示這個人白頭發的根數)

fA(n)=0當n≤200n200000當20000<n≤1000001當n>100000

給fA(n)規定一個閥值,例如,規定當fA(n)≥0.35,就認為他是“白發”。那麼就的確有可能詩人在哪一天由於某一根頭發的變白,而使得λ≥0.35,從而使詩人變為“白發”了。