Application Oriented Fuzzy Rule Interpolation Methods  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
77809
Type K
Principal investigator Kovács, Szilveszter
Title in Hungarian Alkalmazásorientált Fuzzy szabály-interpolációs módszerek
Title in English Application Oriented Fuzzy Rule Interpolation Methods
Keywords in Hungarian Fuzzy szabály-interpoláció, Hibrid Fuzzy rendszerek
Keywords in English Fuzzy Rule Interpolation, Hybrid Fuzzy Systems
Discipline
Information Technology (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Applied informatics
Panel Informatics and Electrical Engineering
Department or equivalent Általános Informatikai Tanszék (University of Miskolc)
Participants Barabás, Péter
Berecz, Antónia Klára
Johanyák, Zsolt Csaba
Kovács, László
Krizsán, Zoltán
Répási, Tibor
Vincze, Dávid
Starting date 2009-04-01
Closing date 2013-09-30
Funding (in million HUF) 9.946
FTE (full time equivalent) 6.62
state closed project
Summary in Hungarian
A fuzzy szabály-interpolációs módszerek alkalmazása esetén a klasszikus fuzzy következtetési módszerekhez képest a lényegtelen szabályok elhagyásával jelentős mértékben csökkenthető a fuzzy modellt leíró szabályszám. Így egyrészt egyszerűsíthető a szabályrendszer megalkotása (elég csak a modell szempontjából lényeges szabályokat meghatározni), másrészt csökkenthető a következtetés számításigényessége. Emellett a kisebb keresési tér miatt a paraméter-optimálási eljárások is lényegesen felgyorsíthatók.
Ugyanakkor a legtöbb ismert fuzzy szabály-interpolációs módszer a gyakorlati esetekben csak nehezen alkalmazható. Számos módszert csak egydimenziós bemeneti univerzumra definiáltak. Más módszerek esetén a fuzzy következmény nem minden esetben értelmezhető, vagy a módszer magas számításigényű, pl. igénylik a megfigyelést közrefogó két legközelebbi szabály megkeresését.
Jelen pályázat célja ezért egyrészt olyan alacsony számításigényű fuzzy szabály-interpolációs módszerek kidolgozása melyek jól használhatók közvetlen gyakorlati alkalmazásokban (alkalmazásorientáltak), másrészt ezen módszerek paraméter optimálási eljárásokkal való kiegészítése (hibrid fuzzy szabály-interpolációs módszerek kialakítása).
A pályázat további célja a fuzzy szabály-interpolációs módszerek potenciális alkalmazási körének bővítése. Ennek érdekében a pályázat támogatásával egy olyan bárki számára szabadon hozzáférhető fuzzy szabály-interpolációs programcsomagot kívánunk kialakítani, mely a különböző fuzzy szabály-interpolációs módszereknek egységes és összevethető keretet adva számos alkalmazásba egyszerűen beépíthető.
Summary
Compared to the classical fuzzy reasoning methods, the application of Fuzzy Rule Interpolation (FRI) methods can dramatically reduce the size of the Fuzzy Rule Base by permitting the omission of the irrelevant derivable fuzzy rules. Therefore it can dramatically simplify the way of fuzzy rule base creation (it is enough to specify the cardinal rules only), and hence it can also speed up the reasoning process. Moreover because of the smaller search space, it can speed up the parameter optimisation process too.
On the other hand many of the FRI methods have limitations from practical application point of view. Some of them can be applied only in one dimensional input space case, or the interpretability of the fuzzy conclusion gained is not straightforward. Many of the FRI methods are sharing the burden of high computational demand, e.g. the task of searching for the two closest surrounding rules to the observation.
The main goal of this application is twofold in one hand the development FRI methods with low computational demand (Application Oriented FRI methods), on the other hand their extension with parameter optimisation methods (Hybrid FRI methods).
Further goal of our plan is extending the potential application areas of the FRI methods. For this reason with the assistance of the applied support, we would like to develop a freely available Matlab FRI Toolbox, which could form a consistent and comparable framework for various FRI methods, and can be simply and freely adapted to numerous practical applications.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A kutatási program három, fuzzy szabály-interpolációs modellekkel kapcsolatos tématerülethez, hatékony alkalmazásorientált következtetési módszerek kidolgozásához, fuzzy interpolációs modellek paraméter optimálási eljárásokkal való kiegészítéséhez, valamint alkalmazási körük bővítéséhez kötődött. Új hatékony szabályalapú következtetési módszereket, hozzájuk illeszkedő minta alapú modellalkotási és paraméter becslési eljárásokat alakítottunk ki annak érdekében, hogy a fuzzy szabály-interpolációs modell, mint tudásreprezentációs forma gyakorlati alkalmazásokban megjelenhessen. A felhasználás támogatásának érdekében egységes fuzzy szabály-interpolációs programkönyvtár és számos alkalmazáspélda készült a természetes nyelvfeldolgozás, a folyamat-modellezés és az etológiai viselkedés leírás témaköréből.
Results in English
The research project was divided into three fuzzy rule interpolation related areas: (1) the development of effective application oriented reasoning methods, (2) the extension of interpolative fuzzy models with suitable parameter optimization methods, and (3) the widening of their application areas. We developed new effective rule based reasoning methods, together with the related training data based modeling and parameter optimization tools to support the appearance of the interpolative fuzzy model as a knowledge representation form in practical applications. For the better support, we developed a common fuzzy rule interpolation programming framework, with many application examples from the areas of natural language processing, process modeling and ethological behavior description.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=77809
Decision
Yes





 

List of publications

  
Kovács, L., Ratsaby, J.: Analysis of linear interpolation of fuzzy sets with entropy-based distances, Acta Polytechnica Hungarica, ISSN 1785-8860, Vol. 10, No. 3, pp. 51-64, 2013
Krizsán, Z., Kovács, Sz.: Double Fuzzy Point Extension of the Two-step Fuzzy Rule Interpolation Methods, Acta Polytechnica Hungarica, Vol. 10, No. 5, ISSN 1785-8860, pp. 175-190., 2013
Kovács, Sz.: Adapting the Scale and Move FRI for the Fuzziness Interpolation of the Double Fuzzy Point Rule Representation, Proceedings of the 2013 IEEE International Conference On Fuzzy Systems, (FUZZ-IEEE 2013), Hyderabad, India, July 7-10, p. 7, 2013
Kovács, Sz.: Fuzzy Rule Interpolation in Embedded Behaviour-based Control, 2011 IEEE International Conference On Fuzzy Systems, (FUZZ-IEEE 2011), Taipei, Taiwan June 27-30, pp. 436-441, 2011
Kovács, Sz., Vincze, D., Gácsi, M., Miklósi, Á., Korondi, P.: Ethologically inspired robot behavior implementation, 4th International Conference on Human System Interactions HSI 2011, Yokohama, Japan, 19-21 May, pp.64-69,ISSN2158-2246,ISBN978-1-4244-9638-9, doi:10.1109/HSI.2011.5937344, 2011
Dávid Vincze, Szilveszter Kovács, Márta Gácsi, Péter Korondi, Ádám Miklósi, Péter Baranyi: A Novel Application of the 3D VirCA Environment: Modeling a Standard Ethological Test of Dog-Human Interactions, Acta Polytechnica Hungarica, Vol. 9, No. 1, ISSN 1785-8860, pp. 107-120, 2012
Kovács, Sz.: Extending the Concept of Fuzzy Rule Interpolation with the Interpolation of Fuzziness, Proceedings of the WCCI 2012 IEEE World Congress on Computational Intelligence, June, 10-15, 2012 - Brisbane, Australia, pp. 1106-1113., 2012
Johanyák, Zs. Cs., Papp, O.: A Hybrid Algorithm for Parameter Tuning in Fuzzy Model Identification, Acta Polytechnica Hungarica, Vol. 9, No. 6, pp. 153-165., 2012
Johanyák, Zs. Cs: Fuzzy Modeling Of Thermoplastic Composites' Melt Volume Rate, Computing and Informatics, Vol. 32, No 4, ISSN 1335-9150, pp. 845-857., 2013
Vincze, D., Kovács, Sz.: Extending Fuzzy Q-learning with Fuzzy Rule Interpolation Method “FIVE”, SCIENTIFIC BULLETIN of “Politehnica” University of Timisoara, ROMANIA, Transactions on AUTOMATIC CONTROL and COMPUTER SCI, ISSN 1224-600X, Vol: 54(68) No: 4, pp. 173-178., 2009
Vincze, D., Kovács, Sz.: Performance Optimization of the Fuzzy Rule Interpolation Method “FIVE”, Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, ISSN 1343-0130, Vol.15, No.3, pp. 313-320., 2011
Kovács, L.: Reduction of Distance Computations in Selection of Pivot Elements for Balanced GHT Structure, Transaction on Machine Learning and Data Mining, ISSN 1865-6781, Vol 6, No 1, pp. 19-42., 2013
Vincze, D., Kovács, Sz.: Incremental Rule Base Creation with Fuzzy Rule Interpolation-Based Q-Learning, Computational Intelligence in Engneering, Studies in Computational Intelligence, Vol 313/2010, DOI: 10.1007/978-3-642-15220-7_16, Springer-Verlag, pp. 191-203., 2010
Johanyák, Zs. Cs., Ádámné, M. A.: Mechanical Properties Prediction of Thermoplastic Composites using Fuzzy Models, SCIENTIFIC BULLETIN of “Politehnica” University of Timisoara, ROMANIA, Transactions on AUTOMATIC CONTROL and COMPUTER SCI., ISSN 1224-600X, Vol: 54(68) No: 4, pp. 185-190, 2009
Johanyák, Zs. Cs.: Survey on Four Fuzzy Set Theory Based Student Evaluation Methods, Proceedings of Kecskemét College, Faculty of Technology (GAMF), Kecskemét, XXIII., HU ISSN 1587-4400, pp. 121-130., 2009
Johanyák, Zs. Cs., Kovács, Sz.: Prediction of the Network Administration Course Results Based on Fuzzy Inference, Applied Information Science, Engineering and Technology, Topics in Intelligent Engineering and Informatics Volume 7, pp 19-28., 2014
Johanyák, Zs. Cs., Papp, O.: Benchmark Based Comparison of Two Fuzzy Rule Base Optimization Methods, Applied Computational Intelligence in Engineering and Information Technology Topics in Intelligent Engineering and Informatics, Volume 1, pp. 83-94., 2012
Tikk, D., Johanyák, Z.C., Kovács, Sz., Wong, K.W.: Fuzzy Rule Interpolation and Extrapolation Techniques: Criteria and Evaluation Guidelines, Journal of Advanced Computational Intelligence and Intelligent Informatics, ISSN 1343-0130, Vol.15, No.3, pp. 254-263., 2011
Z.C. Johanyák and J. Kovács: Fuzzy Model based Prediction of Ground-Level Ozone Concentration, Acta Technica Jaurinensis, Series Intelligentia Computatorica, ISSN 1789-6932, Vol. 4. No. 1. 2011, pp. 113-126., 2011
Z.C. Johanyák, A. Kőházi-Kis: Incremental Fuzzy Rule Base Extension with Optimization, A GAMF Közleményei, Kecskemét, XXIV. (2010-2011), HU ISSN 1587-4400, pp. 23-34., 2011
Kovács L.: Compound distance function for similarity measurement between fuzzy sets, Journal of Advanced Computational Intelligence & Intelligent Informatics, Vol 15. No 3, 2011, pp 299-304, 2011
Zoltán Krizsán, Szilveszter Kovács: Structural Improvements of the OpenRTM-aist Robot Middleware, Applied Computational Intelligence in Engineering and Information Technology Topics in Intelligent Engineering and Informatics, Eds: R.E. Precup, S. Kovács, S. Preitl and, 2012
Johanyák, Zs. Cs.: Survey on five fuzzy inference-based student evaluation methods, Computational Intelligence in Engineering, I.J. Rudas et al. (Eds.), Studies in Computational Intelligence, Vol 313/2010, pp. 219-228., 2010
Vincze, D., Kovács, Sz.: Behaviour based Control with Fuzzy Automaton in Vehicle Navigation, Production Systems and Information Engineering Volume 5, HU ISSN 1785-1270, pp. 151-166., 2009
Johanyák, Zs. Cs.: Student Evaluation Based On Fuzzy Rule Interpolation, International Journal of Artificial Intelligence, Autumn 2010, Vol. 5, No. A10, ISSN 0974-0635, pp. 37-55., 2009
Krizsán, Z., Kovács, Sz.: Gradient based Consequent Optimisation of a FRI Rule-base, Production Systems and Information Engineering Volume 5, HU ISSN 1785-1270, pp. 177-188., 2009
Johanyák, Zs. Cs.: Survey on Three Fuzzy Inference Based Student Evaluation Methods, Proceedings of the 10th International Symposium of Hungarian Researchers – CINTI 2009, November 12-14, Budapest, pp. 185-192., 2009
Johanyák, Zs. Cs., Berecz, A.: Survey on Practical Applications of Fuzzy Rule Interpolation, Proceedings of the 1st International Scientific and Expert Conference TEAM 2009, December 10-11, Slavonski Brod, pp. 205-213., 2009
Krizsán, Z., Kovács, Sz.: FRI model based pre-evaluation in IEC, SACI 2009, 5th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics, Timisoara, Romania, May 28-29, 2009, ISBN: 978-1-4244-4477-9, pp. 35-40., 2009
Vincze, D., Kovács, Sz.: Fuzzy Rule Interpolation-based Q-learning, SACI 2009, 5th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics, Timisoara, Romania, May 28-29, 2009, ISBN: 978-1-4244-4477-9, pp. 55-60., 2009
Kovács, Sz., Vincze, D., Gácsi, M., Miklósi, Á., Korondi, P.: Interpolation based Fuzzy Automaton for Human-Robot Interaction, Preprints of the 9th International Symposium on Robot Control (SYROCO'09), The International Federation of Automatic Control (IFAC), Gifu, Japan, Sept. 9-12, pp.451-456., 2009
Vincze, D., Kovács, Sz.: Reduced Rule Base in Fuzzy Rule Interpolation-based Q-learning, International Symposium of Hungarian Researchers on Computational Intelligence and Informatics, CINTI 2009, November 12-14, Budapest Tech, pp.533-544., 2009
Kovács, Sz., Vincze, D., Gácsi, M., Miklósi, Á., Korondi, P.: Fuzzy automaton based Human-Robot Interaction, IEEE 8th International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI), Herl'any, Slovakia, January 28-30, ISBN 978-1-4244-6422-7, pp. 165-169., 2010
Kovács, L., Barabás, P.: Implementation of sentence parser for Hungarian language in natural language processing, IEEE 8th International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI), Herl'any, Slovakia, January 28-30, ISBN 978-1-4244-6422-7, pp. 59-63., 2010
Vincze, D., Kovács, Sz.: Performance Issues of the Implemented FRI 'FIVE', 11th International Symposium of Hungarian Researchers on Computational Intelligence and Informatics, CINTI 2010, November 18-20, Óbuda University, pp. 131-136, 2010
Johanyák, Zs. Cs.: Fuzzy rule interpolation based on subsethood values, Proceedings of 2010 IEEE Interenational Conference on Systems Man, and Cybernetics (SMC 2010), Istanbul, Turkey,10-13 October, ISBN 978-1-424-6587-3. , pp. 2387-2393., 2010
Johanyák, Zs. Cs., Ádám-Major, A.: Yield Strength Prediction for Thermoplastic Composites based on a Sparse Fuzzy Model, Proceedings of the 11th IEEE International Symposium on Computational Intelligence and Informatics (CINTI 2010), 18–20 November, Budapest, Hungary, pp. 151-156., 2010
Kovács, L.: Rule approximation in metric spaces, Proceedings of SAMI 2010, Herlany, Slovakia, ISBN 978-1-4244-6422-7, pp. 49-52., 2010
Kovács, L.: Cross Entropy Optimization for Induction of Fuzzy Rule System, Proceedings of ICAI 2010, Eger, Hungary, pp. 75-83., 2010
Kovács, L., Barabás, P.: Experiences in building of context-free grammar tree, Proceedings of SAMI 2011, Slovakia, ISBN 978-1-4244-7428-8, pp. 67-72., 2011
Kovács, L., Tóth, Zs.: Cost Analysis of Grammar Induction with CFG, Proceedings of MicroCAD 2011, Miskolc, pp. 127-132., 2011
Dávid Vincze, Szilveszter Kovács, Mihoko Niitsuma, Hideki Hashimoto, Péter Korondi, Márta Gácsi, Ádám Miklósi: Ethologically inspired human-robot interaction interfaces, Proc. 2012 Joint Int. Conf. on Human-Centered Computer Environments (HCCE2012), March 08 – 13, Shizuoka University, Hamamatsu, Japan,doi:10.1145/2160749.2160761 pp. 51-57, 2012
Z.C. Johanyák: Performance Improvement of the Fuzzy Rule Interpolation Method LESFRI, in Proceeding of the 12th IEEE International Symposium on Computational Intelligence and Informatics, Budapest, Hungary, November 21-22, 2011, pp. 271-276., 2011
K. Medgyes, Z. C. Johanyák: Survey on Routing Algorithms, Proceedings of the 3rd International Scientific and Expert Conference TEAM 2011, 19-21 October 2011, Trnava, Slovakia, pp. 312-315., 2011
Z.C. Johanyák and O. Papp: Comparative analysis of two fuzzy rule base optimization methods, 6th IEEE International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics (SACI 2011), 19-21 May 2011, Timisoara, Romania, pp. 235 - 240., 2011
Kovács L.: Generating sample points in general metric space, In Proceedings of Meddecsup 2011, Targu Mures, 2011
Krizsán, Z., Kovács, Sz.: Some Structural Improvements of the OpenRTM Robot Middleware, 12th IEEE Int. Symp. on Computational Intelligence and Informatics, CINTI 2011, Nov 21-22, Óbuda Univ, pp.345-350, IEEE Cat.No.CFP1124M-CDR,DOI:10.1109/CINTI.2011.6108527, 2011
Vincze, D., Kovács, Sz., Korondi, P., Baranyi, P.: A simple interface to the Virtual Collaboration Arena for MATLAB applications, 12th IEEE Int. Symp. on Computational Intelligence and Informatics, CINTI 2011, Nov 21-22, Óbuda Univ, pp.357-360, IEEE Cat.No.CFP1124M-CDR,DOI:10.1109/CINTI.2011.6108531, 2011
Mihoko Niitsuma, Wataru Beppu, Takuya Ichikawa, Szilveszter Kovács, Peter Korondi, Hideki Hashimoto: Implementation of Robot Behaviors Based on Ethological Approach for Monitoring Support System in Intelligent Space, 2011 IEEE/ASME International Conference on Advanced Intelligent Mechatronics (AIM2011), Budapest, Hungary, July 3-7, pp. 536-541, 2011
M. Niitsuma, W. Beppu, P. Korondi, Sz. Kovács and H. Hashimoto: Monitoring system based on ethologically inspired human-robot communication in Intelligent Space, 8th Asian Control Conference (ASCC 2011), May 15-18, 2011, Kaohsiung, Taiwan, pp. 700-705. (978-1-61284-487-9), 2011
Johanyák, Zs. Cs.: Clonal Selection Based Parameter Optimization for Sparse Fuzzy Systems, Proceedings of IEEE 16th International Conference on Intelligent Engineering Systems (INES 2012), June 13–15, Lisbon, Portugal, pp. 369-373., 2012
Kovács, L., Kusper, G.: Adaption of NNS classification to domain of category values, Proc. IEEE 11th International Symposium on Intelligent Systems and Informatics (SISY 2013), Sept. 26-28, Subotica, Serbia, pp. 299-303., 2013
Zoltán Krizsán, Szilveszter Kovács: Fuzzy Model based Differential IEC for Human-System Interaction int he VirCA Environment, pp. 169 - 173 in Cognitive Infocommunications (CogInfoCom), 2012 IEEE 3rd International Conference on Cognitive Infocommunications, 2012
Zoltán Krizsán, Szilveszter Kovács: Fuzzy Rule Interpolation Developer Toolbox Library, pp. 119 - 123 in Proceeding of 7th International Symposium on Applied Computational Intelligence and Informatics (SACI 2012), 2012
Johanyák, Zs. Cs.: Fuzzy set theory based student evaluation, Procededings of ICFC 2009 - International Conference on Fuzzy Computation, 5-7 October, Funchal-Madeira, Portugal, ISBN: 978-989-674-014-6, pp. 53-58., 2009
Johanyák, Zs. Cs., Bolla, K. M.: Fuzzy számításokat segítő eljárásgyűjtemény fejlesztése, TEAM-AGTEDU 2010, A Magyar Tudomány Ünnepe alkalmából rendezett tudományos konferencia kiadványa, Kecskemét College, nov. 4-5, ISSN: 1586-846x, Vol 2, pp. 437-442., 2010
Krizsán, Z., Kovács, Sz.: Name Service Redundancy in Robot Technology Middleware, 10th IEEE Jubilee International Symposium on Applied Machine Intelligence and Informatics (SAMI), Herl'any, Slovakia, January 26-28, ISBN 978-1-4577-0197-9, pp. 219-222, 2012
Medgyes Krisztián, Johanyák Zsolt Csaba: Forgalomirányítási algoritmusok számítógépes hálózatokban, AGTEDU 2011, Kecskemét, 2011. november 10., ISSN 1586-846x, pp. 149-154., 2011




 

Events of the project

  
2010-11-10 09:57:30
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Automatizálási Tanszék (Miskolci Egyetem), Új kutatóhely: Általános Informatikai Tanszék (Miskolci Egyetem).
2010-04-26 10:51:42
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Általános Informatikai Tanszék (Miskolci Egyetem), Új kutatóhely: Automatizálási Tanszék (Miskolci Egyetem).



Back »