そふとこんぴゅーてぃんぐとは? わかりやすく解説

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ソフトコンピューティング

読み方:そふとこんぴゅーてぃんぐ
【英】:soft computing

概要

従来, 精確な情報用いて厳密な解析設計行ってきた. しかし, 精確性の追 求は, 多大コストを招くことがある. ソフトコンピューティングとは, 取り扱 いやすさ, 頑健性, 低コスト達成するために, 不確実性をどこまで容認するか を探り, 高度な精確性を要求せずに, システム解析設計する計算様式をいう. この計算様式実現するためには, ファジィ理論, ニューラルネットワーク, 確 率推論などを機能的に融合することが望ましいと考えられている.

詳説

 従来対象とする問題精密かつ正確に解析され種々の高度なシステム設計されてきた.厳密で正し解析を行うには,精密かつ正確な情報が必要となる.実世界においては人間獲得しうる知識情報精確でなく,不確実性伴っている場合が多い.より正確でより精密な知識情報を得るためには,それなりのコスト支払なければならないここでいうコストとは,金銭的な負担のみを意味しているのではなく時間的労力的あるいはこれら以外の負担をも意味している.必要以上精密性や正確性は,無駄なコストを招く.コストとの関係で精密性や正確性ある程度犠牲にしても現実には問題なく適用できる場合も多い.特に,システム複雑化していくと,「複雑なシステム表現することと,モデル正しさ精密さとは両立しない」という不適合性の原理 (principle of incompatibility) [1] により,莫大なコスト支払って精密性と正確性追求できるとは限らない一方不正確不精密な情報しか得られない環境の下でも,人間得られ情報をうまく処理し適切な決定下す能力持っている短時間莫大な量の計算正確に行うコンピュータは,このような不正確不精密な情報取り扱うことはあまり得意ではない.コンピュータに,人間不正確性,不精密性に対すすばらし能力付加することは,コスト精密性,正確性総合的な意味で有効となりうる.

 1990年頃ファジィ理論創始者であるカリフォルニア大学バークレイ校のザデー (Zadeh) 教授によりソフトコンピューティング (soft computing) が提唱されている.ソフトコンピューティングは,取り扱いやすさ (tractability),頑健性 (robustness),低コスト (low cost) を達成するために,不確実性をどこまで容認するかを探ることにより,高度な正確性精密性を要求せずに,システム解析設計を行う計算様式であり,不精確な情報適切に対処する人間的な能力コンピュータ付加することを目指している.ソフトコンピューティングに対し対象とする問題精密かつ正確に解析設計してきた従来計算様式はハードコンピューティング (hard computing) と呼ばれている.

 ソフトコンピューティングは,同種の方法論の一体系ではなく異なったいくつかの方法論互いに補完しあう共働体系である.ソフトコンピューティングを構成する主要な方法論は,ファジィ理論 (fuzzy theory),ニューラルネットワーク (neural network),確率推論(probabilistic reasoning)の三つである.これら以外に,遺伝アルゴリズム (genetic algorithm),信念ネットワーク (belief network),学習理論 (learning theory),カオスシステム (chaos system) などの多く方法論関係している.主要な三つ方法論のうち,ファジィ理論は,情報不精密性 (imprecision) や粒状性 (granularity) を取り扱いニューラルネットワーク学習曲線あてはめ取り扱い確率推論不確実性探索取り扱っている.これらの三つ方法論は,かなりオーバーラップする領域があるものの,概して競合関係にあるのではなく協調関係にある.したがってファジィ理論ニューラルネットワーク確率推論単独用いるよりは,融合的に組合せ用いることが肝要である.

 ソフトコンピューティングの機能的な特徴として,「大局性」,「融通性」,「主観性」があげられる.「大局性」は,些細な事象とらわれず多様な情報的確に縮約し,曖昧さ許容しつつ対象概括的に把握し大局的な操作を施すという性質である.「融通性」は,問題明確に把握してから対処するというアプローチ拘泥せず情報含まれる矛盾異質性をも寛容的に対処し経験学習によって問題対す柔軟な対応を可能とする性質である.「主観性」は,情動直観感性信念などの心的作用のように,人間が行情報処理に伴う性質であり,人間情報処理模したソフトコンピューティングもこの性質伴いうる.

 人間知的情報処理考えれば人間対象グループ化し,そのグループに名前,すなわち,言葉付け言葉記述されルール事物操作することにより,推論決定行っていると考えられる.すなわち,対象一つ一つ直接に扱うのではなくグループ化して扱っている.言葉表され情報はある対象グループを指すので,情報粒状的であると考えることができる.このような観点から,より人間的な言葉による情報処理の基礎として,情報粒状性に基づく理論方法論構築課題となる.このような情報粒状性取り扱え理論として,ラフ集合 (rough set) やデンプスター・シェファーの証拠理論 (Dempster-Shafer theory of evidence),近似推論 (approximate reasoning), 制約伝搬法 (constraint propagation) などが研究され発展してきている.ファジィ理論ニューラルネットワーク確率推論とともに,これらもソフトコンピューティングの一翼を担う重要な分野である.



参考文献

[1] L. A. Zadeh, "Outline of a New Approach to the Analysis of Complex Systems and Decision Processes," IEEE Transactions on Systems, Man and Cybernetics, 3 (1973), 28-44.

[2] L. A. ザデー, 「ソフト・コンピューティング (その1) (その2) 」, 『日本ファジィ学会誌』, 7 (1995), 262-269, 530-536.

[3] 坂和正敏, 馬野元秀, 大里有生編, 『ソフトコンピューティング用語集』, 朝倉書店, 1996.

[4] システム制御情報学会, 『システム制御情報:ソフトコンピューティング特集号』, 43 (1999), 163-208.

[5] L. A. Zadeh, "Some Reflections on Soft Computing, Granular Computing and Their Roles in the Conception, Design and Utilization of Information/Intelligent Systems," Soft Computing, 2 (1998), 23-25.





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