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Grundlagen, Einführung in die Fuzzy-Logic
Die ersten Artikel über die Fuzzy Logic erschienen in Jahr 1965. Veröffentlicht wurden sie von dem Systemtheoretiker und
Elektronikprofessor Lofti Zadeh an der University of California, Berkeley. Von da an entspricht die Geschichte der Fuzzy Logic der anderer Schlüsseltechnologien: Entdeckung in den U.S.A,
Weiterentwicklung in Europa und nun Massenvermarktung in Japan.
Erste technische Anwendungen in Europa
Zu ersten industriellen Anwendungen kam es 1970 in Europa. Am Queen Mary Collage
in London, England gelang es Ebrahim Mamdani einen Dampferzeuger mit Fuzzy Logic zu regeln, der mit konventioneller Regelungstechnik nicht beherrschbar war. An der RWTH Aachen verwendete Hans-Jürgen
Zimmermann Fuzzy Logic für Systeme der Entscheidungsunterstützung. Nach diesen Pionierarbeiten folgten weitere industrielle Anwendungen wie beispielsweise die Regelung einer Zementbrennanlage. Dennoch
konnte die Fuzzy Logic keine umfassendere Akzeptanz in der Industrie finden. Die wenigen Fuzzy Logic Anwendungen lösten dieses Verhalten durch Ausdrücke wie "mehrwertige Logik" oder
"kontinuierliche Logik" aus.
Um das Jahr 1980 gewann die Fuzzy Logic in Europa erneut Aufmerksamkeit im Bereich der Entscheidungsunterstützung und in Anwendungen der Datenanalyse.
Viele der weiterführenden Fuzzy Logic Technologien wurden in Anwendungen und Forschungsprojekten entwickelt. Die meisten Entwicklungen wurden daran gemessen, inwieweit die Fuzzy Modelle den empirisch
beobachteten menschlichen Entscheidungs- und Beurteilungsprozessen entsprachen.
Fuzzy Logic geht nach Japan
Ausgehend von den ersten Fuzzy Logic Anwendungen in Europa, begannen die ersten
japanischen Firmen nach 1980 mit Anwendungen der Fuzzy Logic in der Regelungstechnik. Bereits zu diesem Zeitpunkt zeigte sich die starke Orientierung auf Hardwareimplementierungen von Fuzzy-Systemen.
Fuji Electronic realisierte 1983, basierend auf dem von Mamdani beschriebenen Fuzzy-Algorithmus die Regelung einer Trinkwasseraufbereitungsanlage. Im gleichen Jahr beginnt Hitachi mit der Regelung einer
U-Bahn, die 1987 in Betrieb geht.
Die ersten Anwendungen lösten ein sehr großes Interesse in Japan aus. Hierfür gab es verschiedene Gründe. Zunächst beginnen japanische Ingenieure in der
Regel mit einer einfachen Ausgangslösung und verbessern diese in darauffolgenden Entwicklungsschritten. Fuzzy Logic unterstützt die schnelle Entwicklung eines Prototypen mit darauffolgender Optimierung
des Systems. Zweitens bleiben die Fuzzy-Logic-Systeme immer leicht verständlich. Die "Intelligenz" des Systems ist nicht in komplexen Differenzialgleichungen oder Quellcodes verborgen. Da
japanische Ingenieure generell im Team entwickeln, wobei jedes Teammitglied das zugrundeliegende Systemverhalten verstehen soll, ist an dieser Stelle die Transparenz der Systementwicklung mit Fuzzy Logic
von hohen Vorteil. Andererseits sind die japanischen Ingenieure kulturell nicht mit der Boolschen Logic vorbelastet, noch weckt das Wort "Fuzzy" negativen Assoziationen.
Als
Konsequenz wird die Fuzzy Logic nunmehr in fast allen Bereichen der intelligenten Regelungstechnik und der Datenverarbeitung eingesetzt. Bei Foto- und Videokameras wird Fuzzy Logic verwendet, um die
Erfahrungen der Fotographen in die Regelstrategien aufzunehmen. Mitsubishi kündigte das erste Auto an, dessen komplettes Regelsystem auf Fuzzy Logic basiert. Darüber hinaus verwenden die meisten
Automobilproduzenten Fuzzy Logic in einer ihrer Regelkomponenten. In der Industrieautomation besitzt Omron Corp. 300 Patente und in chemischen und biologischen Prozessen findet in vielen Fällen eine
Optimierung mit Fuzzy Logic Regelungen statt.
Europa schlägt Japan
Es ist erst fünf Jahre her, daß die wichtigsten europäischen Unternehmen feststellten, daß sie beinahe eine
weitere Schlüsseltechnologie an die Japaner verloren hatten. So starteten sie eine neu Welle der Fuzzy Logic Anwendungen. Bis dahin waren mehr als 200 Massenprodukte mit Fuzzy Logic in Europa verbreitet
worden. Darüber hinaus gab es unzählige Anwendungen in der Prozeßautomatisierung und der Prozeßregelung. Die Anwendungen waren aus dem Bereich der Haushaltswaren, wo bei vielen der Energie- und
Wasserverbrauch ohne zusätzliche Kosten erheblich reduziert werden konnte. Die industriellen Anwendungen umfassen chemische und biologische Prozeßregelung, Maschinenregelungen und intelligente
Sensoren.
Dank des kommerziellen Erfolges dieser Anwendungen wird die Fuzzy Logic nun als eine Standard-Entwicklungstechnik angesehen und hat eine große Akzeptanz unter den Ingenieuren
erreicht. Eines der unterstützenden Faktoren dieser Tendenz war die Entwicklungen von Fuzzy Logic Entwicklungssoftware die alle Entwicklungsschritte eines Fuzzy-Systems unterstützen. Einige der
Softwarehäuser arbeiteten dabei mit Halbleiterherstellern und Unternehmen aus der Industrieautomation zusammen. So entstanden Entwicklungsumgebungen für nahezu alle Hardwareplattformen.
Fuzzy Logic in den U.S.A.
In der Vergangenheit gewann die Fuzzy Logic großes Interesse in den U.S.A., besonders bei den Unternehmen, die in Konkurrenz zu Asien und Europa stehen. In Diskussionen,
wer diesen Kampf gewinnen kann, sprechen viele Faktoren für die U.S.A. Zunächst betreffen die meisten japanischen Anwendungen Produkte, die nicht in Konkurrenz zu den U.S. Unternehmen stehen. In dem
Bereich der Unterhaltungsindustrie ist auf dem Weltmarkt kein wichtiger U.S. Hersteller mehr vertreten, so daß die Verwendung der Fuzzy Logic in Camcordern, Kameras und HiFi-Anlagen lediglich innerhalb
des Konkurrenzkampfes in Japan genutzt wird. In Europa sind auf Grund der hohen Kosten für Arbeitskräfte die meisten Anwendungen in der Industrieautomation zu finden. In anderen Bereichen, wie der
Automobilindustrie stehen die U.S.A. in enger Konkurrenz zu Europa und Japan. Die U.S. Unternehmen in diesem Bereich sind zu einem baldigen Einsatz der Fuzzy Logic gezwungen.
Dies läßt
einige Marktsegmente für die U.S. Unternehmen offen. Beispielsweise stellt die Fuzzy Logic sowohl ein hervorragendes Werkzeug für Entscheidungsunterstützung, Speicher-Cache und Festplatten-Controller,
als auch als Kompressionsalgorithmen für Sprache und Video dar. Auch bei Anwendungen in der Telekommunikation, wie Echo-Auswertung, Netzwerk-Routing und Spracherkennung können Nutzen aus der Fuzzy Logic
gezogen werden. Kombinieren Sie dies mit dem Gewicht der U.S. Unternehmen in der Kommunikationstechnik, der Büroautomatisierung und der Computersoftware und Sie können die Chancen die U.S.A. aus der
Fuzzy Logic, trotz verspätetem Eintritt ziehen kann, erkennen. Ein anderer Faktor ist die extreme Forschung im Bereich der Neuronalen Netze in den U.S.A. Alle Fuzzy Logic Experten sind sich darüber
einig, daß die Kombination der Technik der Neuronalen Netze mit der Fuzzy Logic den nächsten logischen Schritt in der Entwicklung dieser Technologie darstellt.
In den folgenden Kapiteln der Fuzzy-Logic-Grundlagen werden die grundlegenden Konzepte der Fuzzy Logic beschrieben.
Quellen: siehe Eingangsseite
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