模糊規(guī)則模型的粒度性能指標(biāo)評估方法

胡星辰 申映華 吳克宇 程光權(quán) 劉忠

摘 要：模糊規(guī)則模型廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，而現(xiàn)有的模糊規(guī)則模型主要使用基于數(shù)值形式的性能評估指標(biāo)，忽略了對于模糊集合本身的評價，因此提出了一種模糊規(guī)則模型性能評估的新方法。該方法可以有效地評估模糊規(guī)則模型輸出結(jié)果的非數(shù)值（粒度）性質(zhì)。不同于通常使用的數(shù)值型性能指標(biāo)（比如均方誤差（MSE）），該方法通過信息粒的特征來表征模型輸出的粒度結(jié)果的質(zhì)量，并將該指標(biāo)使用在模糊模型的性能優(yōu)化中。信息粒性能采用（數(shù)據(jù)的）覆蓋率和（信息粒自身的）特異性兩個基本指標(biāo)得以量化，并通過使用粒子群優(yōu)化實現(xiàn)了粒度輸出質(zhì)量（表示為覆蓋率和特異性的乘積）的最大化。此外，該方法還優(yōu)化了模糊聚類形成的信息粒的分布。實驗結(jié)果表明該指標(biāo)對于模糊規(guī)則模型性能評估的有效性。

關(guān)鍵詞：模糊規(guī)則模型;粒計算;覆蓋率;特異性;優(yōu)化;模糊聚類

中圖分類號： TP391

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

Evaluation method of granular performance indexes for fuzzy rulebased models

HU Xingchen1*， SHEN Yinghua2， WU Keyu1， CHENG Guangquan1， LIU Zhong1

1.Science and Technology on Information Systems Engineering Laboratory， College of Systems Engineering， National University of Defense Technology， Changsha Hunan 410073， China;

2.Department of Electrical and Computer Engineering， University of Alberta， EdmontonT6R 2V4 AB， Canada

Abstract：

Fuzzy rulebased models are widely used in many fields. The existing performance indexes for the models are mainly numeric， which ignore the characteristic of fuzzy sets in the models. Aiming at the problem， a new method of evaluating the performance of fuzzy rulebased models was proposed， to effectively evaluate the nonnumeric （granular） nature of results formed by the fuzzy models. In this method， different from the commonly used numeric performance indexes （such as Mean Squared Error （MSE））， the characteristics of information granules were used to represent the quality of granular results output by the model and this proposed index was applied for the performance optimization of the fuzzy model. The performance of information granule was quantified by two basic indexes， coverage rate （of data） and specificity （of information granule itself）， and the maximization of the output quality of granularity （expressed as the product of coverage rate and specificity） was realized with the use of particle swarm optimization. Moreover， the distribution of information granules formed through fuzzy clustering was optimized. The experimental results show the effectiveness of the proposed method on the performance evaluation of fuzzy rulebased models

Key words：

fuzzy rulebased model; granular computing; coverage rate; specificity; optimization; fuzzy clustering

0?引言

粒計算[1]是一種模擬人類層次模糊認(rèn)知方式的智能方法，通過把復(fù)雜問題抽象、劃分，從而更好地分析和解決問題。作為粒計算中常見的一類方法，模糊規(guī)則模型是在模糊理論下，使用模糊規(guī)則來描述系統(tǒng)輸入和輸出之間復(fù)雜的非線性關(guān)系并實現(xiàn)推理的方法[2]。模糊規(guī)則模型被認(rèn)為是一種用于處理信息粒的且具有良好結(jié)構(gòu)的框架，在此框架下能在一個系統(tǒng)中同時處理數(shù)值信息粒和語義信息粒。一般地，針對回歸問題的模糊規(guī)則模型一般由數(shù)值型性能指標(biāo)（本文以“數(shù)值型性能指標(biāo)”指代均方誤差（Mean Squared Error， MSE）、均方根誤差（Root Mean Squared Error， RMSE）、平均絕對誤差（Mean Absolute Error， MAE）、R平方（Rsquared）等這一類計算數(shù)值精度的評價指標(biāo)）加以評價。這意味著，盡管模糊集是整個模型最為重要的組成部分，但最終模糊規(guī)則模型的輸出仍是數(shù)值的，并需要以此才能進(jìn)行模型性能的評估。因此，對于這類模型，模糊集的優(yōu)勢則無法充分體現(xiàn)出來。特別是，在某些情況下，模糊規(guī)則模型的數(shù)值性能表現(xiàn)可能低于其他的一些數(shù)值模型，如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，這是因為評估方法并沒有足夠公平地衡量模糊集的其他特性是導(dǎo)致該現(xiàn)象的重要因素。模糊集構(gòu)成模型的典型案例是曼達(dá)尼（Mamdani）模糊規(guī)則模型[3-4]。該模型以規(guī)則的形式出現(xiàn)，其條件和結(jié)論部分分別由輸入和輸出空間中定義的模糊集描述。根據(jù)規(guī)則的結(jié)構(gòu)，這種模糊規(guī)則模型表現(xiàn)出顯著的可解釋性，參見文獻(xiàn)[5-6]，其模型的設(shè)計、評估和分析方案的研究[7-9]也取得了一定進(jìn)展。研究中發(fā)現(xiàn)，以數(shù)值型性能指標(biāo)的模型性能評價方式只能反映回歸模型的數(shù)值精度，而不能反映出模型的可解釋性和模型輸出的語義內(nèi)涵，因此成為這一評價方式的主要缺陷。近年來，特別是在人們普遍認(rèn)識到智能系統(tǒng)需要以人為中心的重要性的背景下，人們越來越關(guān)注粒計算理論[10-15]并用于系統(tǒng)建模。模糊集作為粒計算中信息粒的一種重要的形式被廣泛地關(guān)注和研究。模糊建模的主要目標(biāo)不僅是模型的準(zhǔn)確性，而且還需要具有可解釋性和語義導(dǎo)向的透明度。而作為模糊規(guī)則模型的直接輸出，數(shù)值型性能指標(biāo)（如MSE）不能直接用于評價模糊集輸出的性能，而模糊集由于去模糊化過程中的信息損失，也不應(yīng)該簡單地通過去模糊化形成的數(shù)值結(jié)果用數(shù)值型性能指標(biāo)進(jìn)行評價。這就迫切地需要一種基于粒計算理論的視角進(jìn)行信息粒的性能評估。

本文主要聚焦于Mamdani類型的模糊規(guī)則模型，首先，研究了如何在數(shù)值數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上構(gòu)建模糊規(guī)則模型，并基于合理的粒度原理（principle of justifiable granularity）[16]設(shè)計了一個新的模糊規(guī)則模型性能的粒度評估指標(biāo);然后，討論了以最大化該性能指標(biāo)為目標(biāo)的模型優(yōu)化方式。本文提供了一種評估模糊模型的新方法，即通過更加符合信息粒特征的視角，從模糊集合對于目標(biāo)信息的涵蓋程度和模糊集合本身的涵蓋范圍兩個維度對模糊集合進(jìn)行性能評估，從而一方面不失對于模型準(zhǔn)確性的評價，同時兼顧了模型的可解釋性和語義內(nèi)涵。

1?基于合理的粒度原則設(shè)計模糊規(guī)則模型

模糊集被用以表示規(guī)則的條件和結(jié)論部分的信息粒，在模糊規(guī)則模型中起著關(guān)鍵作用。就設(shè)計而言，模糊集的獲取主要有兩個途徑：專家經(jīng)驗驅(qū)動和數(shù)據(jù)知識驅(qū)動。雖然模糊集可以通過專家經(jīng)驗確定（在低維輸入空間的情況下是可行的），但是在高維輸入空間的情況下，數(shù)據(jù)驅(qū)動的建模方法更為有效。本文中的模糊規(guī)則模型旨在描述數(shù)據(jù)在輸入空間和輸出空間之間的非線性映射關(guān)系。該模型通常在監(jiān)督學(xué)習(xí)的模式下基于N對輸入輸出數(shù)據(jù)（xk， targetk）進(jìn)行建模，其中k=1，2，…，N，輸入xk位于輸入空間Rn中，而輸出targetk在輸出空間R中。該模型的規(guī)則結(jié)構(gòu)描述如下：

Rulei： If x isAithenyisBi; i=1， 2， …， c（1）

其中：x是模型的輸入，y是模糊規(guī)則的輸出，Ai 和Bi是分別用于描述輸入和輸出的隸屬度函數(shù)（模糊集）。

一種較為合適和常用的構(gòu)建模糊規(guī)則中模糊集合的方法是使用模糊聚類，例如模糊C均值（Fuzzy CMeans， FCM）等相關(guān)方法[17-19]已廣泛應(yīng)用于分析輸入和輸出空間，利用聚合提取能夠語義化描述數(shù)據(jù)特征的信息粒，從而構(gòu)建模糊規(guī)則模型。這種方法的優(yōu)勢在于能夠極大地提高數(shù)據(jù)到規(guī)則建模的可解釋性，為人與模型的交互提供基礎(chǔ)。通過對輸入輸出聯(lián)合空間中數(shù)據(jù)的聚類，可以得到輸入數(shù)據(jù)的聚類中心集合{v1， v2， …， vc}，以及輸出數(shù)據(jù)的聚類中心集合{w1， w2， …， wc}。得到的聚類中心形成隸屬度函數(shù)，從而建立模糊規(guī)則。模型中的規(guī)則數(shù)量與聚類中心的數(shù)量c相同。規(guī)則中的模糊集Ai和Bi由下列隸屬度函數(shù)描述：

Ai（xk）=1∑cj=1‖xk-vi‖‖xk-vj‖2/（m-1）（2）

Bi（yk）=1∑cj=1yk-wiyk-wj2/（m-1）（3）

對于任意輸入xk，輸出的模糊集B計算如下：

B（ykxk）=∑ci=1A（xk）Bi（yk） （4）

基于FCM的模糊規(guī)則模型的另一個優(yōu)點在于非常簡單和直接。聚類中心和模糊集幾乎是自動形成的，一旦構(gòu)造了模糊集并指定了去模糊化機(jī)制，就可以認(rèn)為建模過程已經(jīng)完成。模糊模型可能的優(yōu)化則與FCM方法的主要參數(shù)相關(guān)聯(lián)，即聚類中心的數(shù)量c和模糊化系數(shù)m。一般認(rèn)為：較大數(shù)量的聚類中心意味著更高的模型準(zhǔn)確性，但出于計算復(fù)雜度的考慮，聚類中心的數(shù)量不應(yīng)該太高。模糊化系數(shù)m（m>1）可用于調(diào)節(jié)形成規(guī)則之間的適當(dāng)水平的相互作用： 雖然模糊化系數(shù)m的常用值是2，但該系數(shù)的調(diào)節(jié)有助于模型性能的進(jìn)一步的優(yōu)化; 當(dāng)模糊化系數(shù)值接近1時，隸屬度函數(shù)類似于特征函數(shù)，在模型方面意味著輸入空間中的各個區(qū)域相對獨立地獲得輸出。隨著模糊化系數(shù)值的增加，規(guī)則傾向于更明顯的相互作用并可能有助于改進(jìn)輸出。

為了強(qiáng)調(diào)對于xk的輸出，這里將輸出簡寫為Bk。常見性能指標(biāo)以RMSE形式表示：

V=1N∑Nk=1（targetk-Dec（Bk））2（5）

其中Dec（B）表示產(chǎn)生單個數(shù)值的B的去模糊化運算。通常Dec（B）可以考慮任何去模糊化方法，如重心法、最大隸屬度法、模態(tài)值法等，參見文獻(xiàn)[20-21]。然而，所有這些方法的共同特征是：通過去模糊化得到單個數(shù)值，因此，去模糊化使得模糊集B信息損失，所傳達(dá)的整體信息也在很大程度上被忽略且未被使用， 需要設(shè)計一種更加合理的評價指標(biāo)。

2?粒度評價指標(biāo)及其優(yōu)化

在本章中，重點考慮了模糊模型輸出的粒度特征，設(shè)計并提出了一個粒度評價指標(biāo)，并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了模糊規(guī)則模型的優(yōu)化方法。

2.1?模糊規(guī)則模型性能的量化評估

為了更加合理地量化模糊集B形成的特征因素，本文采用一種更加有益的量化方法，即粒度的評估方法，用于衡量模糊集的信息粒輸出。在合理的粒度原理的指導(dǎo)下，文獻(xiàn)中常用覆蓋率（coverage）和特異性（specificity）這兩個標(biāo)準(zhǔn)來評估信息粒的性能[16，22]，本文以此為參照來設(shè)計模糊集輸出的評估指標(biāo)：

覆蓋率?通過計算隸屬度B（targetk）來表示目標(biāo)targetk在多少程度上被模糊集B覆蓋。隸屬度越高，則覆蓋率越高，說明該數(shù)值樣本被模糊集輸出覆蓋的程度越好。覆蓋率性能指標(biāo)能夠充分包含數(shù)值型評價指標(biāo)對于模型誤差的描述，同時避免了模糊集的信息損失。

特異性?用于計算該模糊集的獨特性，是否表現(xiàn)出清晰明確的語義。模型輸出的特異性越高說明模糊集的語義越明確。特異性性能指標(biāo)能夠描述模糊集的語義廣度（范圍），從而充分反映模糊集的語義性能，這一點是數(shù)值型評價指標(biāo)所不具備的能力。

評估指標(biāo)的詳細(xì)計算方法如下：

cov（targetk）=B（targetk|xk）（6）

本文中覆蓋率的意義對應(yīng)于數(shù)值樣本在模糊集中的隸屬度，而模糊集B的特異性描述的是模糊集的“尺寸”。為便于解釋，本文首先考慮區(qū)間形式的信息粒[a， b]，如圖1（a）所示，其特異性為1-（b-a）/range，其中range=ymax-ymin，ymax和ymin為輸出空間的極值。信息粒的區(qū)間越小，特異性越大。如果a=b，信息粒退化為一個數(shù)值點，其特異性也最大（最大值為1）;如果信息粒覆蓋整個輸出空間，其特異性則最?。ㄗ钚≈禐?）。對于模糊集，利用截集（αcut）進(jìn)行特異性的計算，如圖1（b）所示，即：

sp（Bk）=∫αmax01-h（α）rangedα（7）

h（α）=max{y| B-1（y）=α}-

min{y| B-1（y）=α}（8）

其中αmax是最大隸屬度。在實際運算中，式（7）中的積分項可以采用離散化的計算方法。對于多峰的隸屬度函數(shù)，考慮將多個截集長度求和的方法進(jìn)行計算，如圖1（c）所示，即：

h（α）=length（Ω1） + length（Ω2）+

…+ length（Ωn）（9）

圖2展現(xiàn)了一個評估模糊集覆蓋率和特異性的案例。其中曲線表示模糊集，黑點表示目標(biāo)輸出數(shù)據(jù)。

整體的覆蓋率和特異性性能通過計算所有數(shù)據(jù)點對應(yīng)性能指標(biāo)的平均值得到，即：

cov=1N∑Nk=1cov（targetk）（10）

sp=1N∑Nk=1sp（Bk）（11）

為了評估信息粒（模糊集）輸出的整體質(zhì)量，本文采用覆蓋率和特異性乘積作為全局指標(biāo)。因此，信息粒B的整體性能指標(biāo)如下：

Q=cov·sp（12）

2.2?模糊規(guī)則模型的優(yōu)化

聚類能夠揭示數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然而模糊規(guī)則模型旨在刻畫輸入和輸出的內(nèi)在關(guān)系?；贔CM的模糊規(guī)則建模雖然可以通過調(diào)整參數(shù)c和m優(yōu)化模型，但是這樣的調(diào)整也存在一定的片面性。聚類過程是無方向的，因此不能完全支持有向的模糊規(guī)則建模。此外，F(xiàn)CM對于聚類中心分布的平均效應(yīng)是不可避免的，這意味著模糊規(guī)則建模的輸出范圍可能會減小，從而產(chǎn)生一些額外的誤差。因此，本文采用了一種通過移動調(diào)整輸入和輸出空間聚類中心vi和wi位置的優(yōu)化方法提高模糊規(guī)則模型的性能。

基于群體智能的啟發(fā)式算法可以有效處理復(fù)雜目標(biāo)函數(shù)和大范圍搜索空間的問題，非常適合本研究問題。其中，粒子群優(yōu)化（Particle Swarm Optimization， PSO）算法[23]由于其良好的效率和可用性，被應(yīng)用于許多類似研究[11，24]中。在PSO中，粒子模仿群體活動特征在搜索空間中搜索最優(yōu)解。粒子運動的速度取決于其自身和群整體的經(jīng)驗。而速度決定粒子在下一步搜索中的位置。在每個搜索步驟t，使用以下兩個公式連續(xù)更新第i個粒子的速度u和位置l。

ut+1i=ωut+1i+δr1·（pbest-lti）+βr2·（gbest-lti）（13）

lt+1i=lti+ut+1i（14）

其中：pbest表示第i個粒子目前最優(yōu)的位置;gbest表示所有粒子中的最優(yōu)位置;ω是慣性權(quán)重因子;δ和β分別是個體認(rèn)知和群體社會常數(shù);r1和r2是在[0， 1]區(qū)間中均勻分布的隨機(jī)向量，以保證粒子搜索的隨機(jī)性。

優(yōu)化過程中，將輸入空間和輸出空間的聚類中心組合成粒子l，使其在數(shù)據(jù)空間中的每個特征維度上進(jìn)行移動調(diào)整，從而使得目標(biāo)函數(shù)Q達(dá)到最大。為了增加聚類中心的適應(yīng)度，這里將每個維度的搜索空間進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆糯螅碵minj（1-γ）， maxj （1+γ）]，其中γ是一個正值的擴(kuò)張系數(shù)，minj和maxj表示第j維特征上的最大和最小值。

3?實驗與結(jié)果

本章通過實驗展現(xiàn)了所提優(yōu)化方案的性能，并將獲得的結(jié)果與僅通過使用FCM方法構(gòu)建的模糊模型獲得的結(jié)果進(jìn)行對比。在本文中，PSO優(yōu)化參數(shù)設(shè)置如下：種群大小設(shè)置為100，最大迭代次數(shù)設(shè)置為600。多次實驗表明，這樣的參數(shù)設(shè)置足以實現(xiàn)優(yōu)化過程的收斂，并且超出這些值不會導(dǎo)致性能的明顯改善。擴(kuò)張系數(shù)的值設(shè)定為0.5， 慣性權(quán)重因子設(shè)定為1.1，而個體認(rèn)知和群體社會常數(shù)的值均等于1.49，這些參數(shù)值的選擇與文獻(xiàn)[25]中一致。

3.1?人工數(shù)據(jù)實驗

本文采用一個常用的兩輸入非線性函數(shù)[26]：

y=（1+x-0.51+x-12）2（15）

其中：x1和x2是兩個獨立分布在笛卡爾積[1， 5]×[1， 5]上的變量。在其中隨機(jī)抽取900（30×30） 組數(shù)據(jù)，并劃分為70%的訓(xùn)練樣本和30%的測試樣本。模糊系數(shù)m設(shè)置為3個具有典型性的值1.05， 2.0， 3.0。

圖3顯示的是目標(biāo)函數(shù)值Q在優(yōu)化前后的變化，圖4繪制的是不同數(shù)量的聚類中心生成的模型得到的覆蓋率和特異性的平均值。兩個圖中圓形表示聚類中心優(yōu)化前的結(jié)果，而菱形則表示優(yōu)化后的結(jié)果。最淺的顏色表示聚類中心數(shù)量為2建立的模糊規(guī)則模型（擁有2條模糊規(guī)則），最深的顏色表示聚類中心數(shù)量為10建立的模糊規(guī)則模型（擁有10條模糊規(guī)則）。

從實驗結(jié)果中可以看出，通常Q值隨著聚類中心的數(shù)量增加而減小?？赡艿脑蚍治鋈缦拢弘S著聚類中心數(shù)量的增加，Ai和Bi的隸屬度值減小，則Ai和Bi的乘積也減小，因此覆蓋率隨之下降。同時，當(dāng)聚類中心數(shù)量增加時，因為輸入和輸出的隸屬函數(shù)越來越具體，隸屬度函數(shù)B的形狀尺寸縮小，因此，特異性的值增加?？傮w而言，覆蓋性對性能指標(biāo)Q的影響比特異性更強(qiáng)，因此Q值隨著聚類數(shù)量的增加而減小。聚類中心優(yōu)化后，當(dāng)模糊化系數(shù)較?。ㄈ?.05）時，Q值最大。在這種情況下，覆蓋率比特異性有更明顯的提高，這是由這種隸屬度函數(shù)的特征決定的。隸屬度通常從接近0變?yōu)榻咏?，并且聚類中心的修改可能會移動隸屬度函數(shù)中心的位置或合并其中一些隸屬度函數(shù)，因此很容易將一些目標(biāo)數(shù)據(jù)對應(yīng)的隸屬度從接近0提高到接近1，使得優(yōu)化后的覆蓋率顯著改善。然而，當(dāng)模糊化系數(shù)較高（比如3.0）時，目標(biāo)數(shù)據(jù)附近的隸屬度較為接近，通過優(yōu)化對于隸屬度的改變較少，因此覆蓋率的提高相對有限?？傊?，由于覆蓋率對總體性能指標(biāo)Q的影響更大，當(dāng)模糊化系數(shù)較小時，模型性能提高的幅度較大。

圖5繪制了聚類中心在數(shù)據(jù)空間中優(yōu)化前后的位置變化， 從圖5中可以看出，聚類中心在優(yōu)化前后有著明顯的變化。一些調(diào)整后的聚類中心彼此靠近甚至趨于重疊。該結(jié)果與上面的結(jié)論一致，即可以通過重疊聚類中心和聚合隸屬函數(shù)來提高覆蓋率。這一現(xiàn)象支持了在建模過程中減少聚類中心及模糊規(guī)則數(shù)量的可能性，并借以消除一些冗余的規(guī)則。

為進(jìn)一步展示本文中的優(yōu)化方法對于模糊規(guī)則模型的模糊集輸出的影響，本文選取輸入x1=2.79， x2=3.07為例，繪制了當(dāng)m設(shè)置為2時的模糊集（隸屬度函數(shù)）如圖6所示。如圖所示，目標(biāo)數(shù)據(jù)附近的隸屬度明顯增加，即通過隸屬度函數(shù)幾何形狀的改變可以獲得更高的隸屬度，

從而可以提高覆蓋率。同時，通過降低遠(yuǎn)離目標(biāo)數(shù)據(jù)的隸屬度值，有助于提高模糊集的特異性值。

3.2?真實數(shù)據(jù)實驗

本節(jié)中，本文選取了幾組公開的具有實際背景的數(shù)據(jù)集進(jìn)行實驗，數(shù)據(jù)集的描述如表1所示，其中Airfoil SelfNoise（以下簡寫為Airfoil）、White wine Quality（以下簡寫為White wine）、Concrete Strength數(shù)據(jù)均來源于UCI machine learning repository（https：//archive.ics.uci.edu/ml/），PM10數(shù)據(jù)來源于CMU StatLib library（http：//lib.stat.cmu.edu/datasets/）。

表格（有表名）

表2中整理了聚類中心區(qū)間為[2， 10]的模糊規(guī)則模型優(yōu)化前后的性能指標(biāo)Q。總體上，模型性能的改進(jìn)趨勢與上一部分的實驗結(jié)果類似。一般來說，當(dāng)聚類中心數(shù)量為2～5時粒度模糊模型的性能較好，

因為當(dāng)聚類中心數(shù)量較多時，雖然每個規(guī)則的隸屬度函數(shù)更加具體但能夠覆蓋的目標(biāo)數(shù)據(jù)也更少，反之亦然。特別地，當(dāng)聚類中心的數(shù)量較少時，由于隸屬度函數(shù)范圍較大，覆蓋率的平均值也較高。此外，聚類中心也影響特異性的大小，聚類中心數(shù)量越少，其隸屬度的特異性就越低。通常覆蓋率對于整體性能Q的影響更大，因此聚類中心的數(shù)量不宜過多。同時模糊系數(shù)也影響模糊集的隸屬度函數(shù)形狀，當(dāng)m值很小時，大多數(shù)隸屬度集中于0和1附近，目標(biāo)數(shù)據(jù)附近的隸屬度幾乎為1，因此其覆蓋率也比較高。相反，當(dāng)m值很大時（m=3），產(chǎn)生的尖峰形狀的隸屬度函數(shù)，使得目標(biāo)數(shù)據(jù)附近的隸屬度函數(shù)較低，從而得到較低的總體覆蓋率。通過模糊規(guī)則模型的優(yōu)化，當(dāng)m=1.05時，覆蓋率指數(shù)顯著增大;相反，當(dāng)m=3時，特異性指數(shù)也有很大提高。總之，通過改變輸出的隸屬函數(shù)的幾何形狀粒度模糊模型的性能在優(yōu)化后得到了顯著改善。此外通過修改聚類中心的數(shù)量和模糊系數(shù)可以獲得更高的模型性能。

4?結(jié)語

本文提出了一種評估模糊規(guī)則模型性能的新方法，評估指標(biāo)為模糊模型的粒度輸出的覆蓋率和特異性，以及由這兩個性能指標(biāo)乘積形成的復(fù)合指數(shù)，并使用所提出的性能指標(biāo)來優(yōu)化模型。由該復(fù)合指數(shù)引導(dǎo)的模糊模型的設(shè)計能夠充分反映模糊模型的粒度輸出特征，明顯優(yōu)于一般的數(shù)值評價指標(biāo)，并有效地實現(xiàn)模糊規(guī)則模型的優(yōu)化。之后的研究需要進(jìn)一步探討覆蓋率和特異性兩種指標(biāo)的相互關(guān)系，以及研究更多類型的信息粒模型。

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HU Xingchen， born in 1989， Ph. D.， lecturer. His research interests include computational intelligence， granular computing， knowledge discovery， data mining， evolutionary optimization.

SHEN Yinghua， born in 1992， Ph. D. candidate. His research interests include computational intelligence， collaborative clustering， granular computing， decision making.

WU Keyu， born in 1990， Ph. D.， lecturer. His research interests include reinforcement learning， stochastic dynamic programming， data mining.

CHENG Guangquan， born in 1981， Ph. D.， associate professor. His research interests include complex network， decisionmaking support.

LIU Zhong， born in 1968， Ph. D.， professor. His research interests include command and control systems， information systems， artificial intelligence.