Перед тим, як розуміти м'які обчислення і жорсткі обчислення, ми повинні розуміти, що таке обчислювальна техніка? Комп'ютерні технології - це процес виконання конкретного завдання за допомогою комп'ютера або обчислювального пристрою. Існує кілька характеристик обчислювальної техніки, як це повинно забезпечувати точне рішення, точні та чіткі керуючі дії, полегшення вирішення задач, які можна вирішити математично.
Традиційний обчислювальний метод, жорсткі обчислення підходить для математичних проблем, хоча він може бути використаний для вирішення реальних проблем, але головним пов'язаним з недоліком є те, що він споживає велику кількість часу і вартості обчислень. Саме тому м'які обчислення є кращою альтернативою для вирішення реальних світових проблем.
Діаграма порівняння
| Основа для порівняння | М'які обчислення | Жорсткі обчислення |
|---|---|---|
| Основний | Толерантні до неточності, невизначеності, часткової істини та наближення. | Використовує саме зазначену аналітичну модель. |
| На основі | Нечітка логіка та ймовірнісні міркування | Двійкова логіка і чітка система |
| Особливості | Апроксимація та диспозитивність | Точність і категоричність |
| Природа | Стохастик | Детерміністичний |
| Працює | Неоднозначні та шумні дані | Точні вхідні дані |
| Обчислення | Може виконувати паралельні обчислення | Послідовний |
| Результат | Приблизний | Виробляє точний результат. |
Визначення м'яких обчислень
М'які обчислення - це обчислювальна модель, розроблена для вирішення нелінійних задач, які включають невизначені, неточні та наближені рішення проблеми. Ці типи проблем розглядаються як проблеми реального життя, де для розв'язання цієї проблеми необхідний людський інтелект. М'який обчислювальний термін придуманий д-ром Летфі Заде, за його словами, м'який облік - це підхід, який імітує людський розум для розуму і навчання в середовищі невизначеності і враження.
Вона створюється за допомогою двох елементів адаптивності і знань і має набір інструментів, таких як нечітка логіка, нейронні мережі, генетичний алгоритм і т.д. М'яка обчислювальна модель відрізняється від своєї попередньої моделі, відомої як жорстка обчислювальна модель, оскільки вона не працює на математичній моделі вирішення проблем.
Тепер розглянемо деякі методології м'яких обчислень з прикладами.
1. Нечітка логіка розглядає проблеми прийняття рішень і системи управління, які не можуть бути перетворені в жорсткі математичні формули. Це в основному відображає вхідні дані на виходи, логічно нелінійно, як це роблять люди. Нечітка логіка використовується в автомобільній підсистемі, кондиціонерах, камерах тощо.
2. Штучні нейронні мережі виконують класифікацію, процес видобування даних і прогнозування і легко керують шумними вхідними даними, класифікуючи їх за групами або відображаючи очікуваний результат. Наприклад, він використовується в процесі розпізнавання зображень і символів, бізнес-прогнозуванні, де моделі витягуються з наборів даних, і створюється модель для розпізнавання цих шаблонів.
3. Генетичні алгоритми та еволюційні методи використовуються для розв'язання оптимізації та розробки пов'язаних з ними проблем, в яких може бути визнано оптимальне рішення, але не буде надано попередньо визначеної правильної відповіді. У реальному житті застосування генетичного алгоритму, який використовує евристичні методи пошуку, є робототехніка, автомобільний дизайн, оптимізована телекомунікаційна маршрутизація, біоміметичне винахід і так далі.
Визначення жорстких обчислень
Жорсткі обчислення є традиційним підходом, використовуваним в обчислювальному процесі, який потребує чітко визначеної аналітичної моделі. Це також було запропоновано д-ром Lotfi Zadeh перед м'якими обчисленнями. Жорсткий обчислювальний підхід дає гарантований, детермінований, точний результат і визначає певні керуючі дії, використовуючи математичну модель або алгоритм. Вона має справу з двійковою і чіткою логікою, яка вимагає послідовного введення точних вхідних даних. Однак жорсткі обчислення не здатні вирішувати реальні проблеми світу, поведінка яких надзвичайно неточна, а інформація постійно змінюється.
Давайте приведемо приклад, якщо нам потрібно знайти, чи буде дощ сьогодні чи ні? Відповідь може бути «так» або «ні», що означає у двох можливих детерміністичних способах, яким ми можемо відповісти на питання або іншими словами, відповідь містить чітке або бінарне рішення.
Основні відмінності між м'якими обчисленнями та жорсткими обчисленнями
- М'яка обчислювальна модель неточна толерантна, часткова істина, апроксимація. З іншого боку, жорсткі обчислення не працюють на вищезазначених принципах; це дуже точне і певне.
- М'які обчислення використовують нечітку логіку і ймовірнісні міркування, а жорсткі обчислення базуються на бінарних або чітких системах.
- Жорсткі обчислення мають такі характеристики, як точність і категоричність. На відміну від цього, апроксимація і диспозитивність є характеристиками м'яких обчислень.
- М'який обчислювальний підхід є ймовірнісним за своїм характером, в той час як жорсткі обчислення є детермінованими.
- М'які обчислення можна легко керувати зашумленими та неоднозначними даними. Навпаки, жорсткі обчислення можуть працювати тільки на точних вхідних даних.
- Паралельні обчислення можуть бути виконані в м'яких обчисленнях. Навпаки, при жорстких обчисленнях на даних виконується послідовне обчислення.
- М'які обчислення можуть давати приблизні результати, а жорсткі обчислення - точні результати.
Висновок
Традиційний обчислювальний підхід до жорстких обчислень є ефективним, коли йдеться про вирішення детермінованої проблеми, але, оскільки проблема зростає в розмірах і складності, розширюється і пошуковий дизайн. Це ускладнило вирішення невизначеної та неточної проблеми завдяки жорсткому обчисленню. Таким чином, м'які обчислення з'явилися як рішення для жорстких обчислень, що також дає багато переваг, таких як швидке обчислення, низька вартість, усунення попередньо визначеного програмного забезпечення та інших.
