الحساب هو عملية تحويل مدخلات أحد النماذج إلى نموذج آخر مرغوب فيه باستخدام إجراءات تحكم معينة. وفقًا لمفهوم الحساب ، يُطلق على الإدخال اسم سابقة ويسمى الناتج الناتج. تقوم وظيفة التعيين بتحويل مدخلات أحد النماذج إلى شكل آخر من المخرجات المرغوبة باستخدام إجراءات تحكم معينة. مفهوم الحوسبة ينطبق بشكل أساسي على هندسة علوم الكمبيوتر . هناك نوعان من الحوسبة ، الحوسبة الصلبة ، والحوسبة اللينة. الحوسبة الصلبة هي عملية نبرمج فيها الكمبيوتر لحل مشاكل معينة باستخدام خوارزميات رياضية موجودة بالفعل ، والتي توفر قيمة إخراج دقيقة. أحد الأمثلة الأساسية للحوسبة الصعبة هو مشكلة عددية.
ما هي الحوسبة اللينة؟
الحوسبة اللينة هي نهج نقوم فيه بحساب الحلول للمشكلات المعقدة الحالية ، حيث تكون نتائج المخرجات غير دقيقة أو غامضة بطبيعتها ، ومن أهم ميزات الحوسبة اللينة أن تكون قابلة للتكيف بحيث لا يؤثر أي تغيير في البيئة على الحاضر معالجة. فيما يلي خصائص الحوسبة اللينة.
- لا يتطلب أي نمذجة رياضية لحل أي مشكلة معينة
- إنه يعطي حلولًا مختلفة عندما نحل مشكلة ذات إدخال واحد من وقت لآخر
- يستخدم بعض المنهجيات المستوحاة من الناحية البيولوجية مثل علم الوراثة والتطور واحتشاد الجسيمات والجهاز العصبي البشري ، إلخ.
- تكيفية في الطبيعة.
هناك ثلاثة أنواع من تقنيات الحوسبة اللينة والتي تشمل ما يلي.
- شبكة اعصاب صناعية
- المنطق الضبابي
- الخوارزمية الجينية
شبكة اعصاب صناعية
إنها نمذجة اتصال وشبكة موزعة متوازية. هناك نوعان ANN (الشبكة العصبية الاصطناعية) و BNN (الشبكة العصبية البيولوجية). تُعرف الشبكة العصبية التي تعالج عنصرًا واحدًا بالوحدة. ال عناصر من الوحدة ، المدخلات ، الوزن ، عنصر المعالجة ، الإخراج. إنه مشابه لنظامنا العصبي البشري. الميزة الرئيسية هي أنها تحل المشاكل بالتوازي ، تستخدم الشبكات العصبية الاصطناعية الإشارات الكهربائية للتواصل. لكن العيب الرئيسي هو أنها لا تتسامح مع الأخطاء ، أي أنه إذا تضرر أي شخص من الخلايا العصبية الاصطناعية ، فلن تعمل بعد الآن.
مثال على حرف مكتوب بخط اليد ، حيث يتم كتابة الحرف باللغة الهندية من قبل العديد من الأشخاص ، قد يكتبون نفس الحرف ولكن بشكل مختلف. كما هو موضح أدناه ، بغض النظر عن الطريقة التي يكتبون بها ، يمكننا فهم الشخصية ، لأن المرء يعرف بالفعل كيف تبدو الشخصية. يمكن مقارنة هذا المفهوم بنظام شبكتنا العصبية.
الحوسبة الناعمة
المنطق الضبابي
يتم استخدام خوارزمية المنطق الضبابي لحل النماذج التي تستند إلى التفكير المنطقي مثل غير دقيق وغامض. تم تقديمه بواسطة Latzi A. Zadeh في عام 1965. يوفر المنطق الضبابي قيمة الحقيقة المنصوص عليها مع الفترة المغلقة [0،1]. حيث 0 = قيمة خاطئة ، 1 = قيمة حقيقية.
مثال على روبوت يريد الانتقال من مكان إلى آخر خلال وقت قصير حيث توجد العديد من العقبات في الطريق. السؤال الذي يطرح نفسه الآن هو كيف يمكن للروبوت أن يحسب حركته للوصول إلى نقطة الهدف ، دون الاصطدام بأي عائق. هذه الأنواع من المشاكل لديها مشكلة عدم اليقين والتي يمكن حلها باستخدام المنطق الضبابي.
المنطق الضبابي
الخوارزمية الجينية في الحوسبة اللينة
تم تقديم الخوارزمية الجينية من قبل البروفيسور جون هولاند في عام 1965. وهي تُستخدم لحل المشكلات على أساس مبادئ الانتقاء الطبيعي ، التي تندرج تحت الخوارزمية التطورية. تُستخدم عادةً لحل مشاكل التحسين مثل تعظيم وتقليل الوظائف الموضوعية ، والتي تكون من نوعين من مستعمرة النمل وجسيم السرب. يتبع العمليات البيولوجية مثل علم الوراثة والتطور.
وظائف الخوارزمية الجينية
يمكن للخوارزمية الجينية حل المشكلات التي لا يمكن حلها في الوقت الفعلي والمعروفة أيضًا باسم مشكلة NP-Hard. يمكن حل المشكلات المعقدة التي لا يمكن حلها رياضيًا بسهولة عن طريق تطبيق الخوارزمية الجينية. إنه بحث إرشادي أو طريقة بحث عشوائية ، والتي توفر مجموعة أولية من الحلول وتوليد حل للمشكلة بكفاءة وفعالية.
تتمثل إحدى الطرق البسيطة لفهم هذه الخوارزمية في النظر في المثال التالي للشخص الذي يريد استثمار بعض الأموال في البنك ، فنحن نعلم أن هناك بنوكًا مختلفة متاحة بمخططات وسياسات مختلفة. مصلحتها الفردية مقدار المبلغ الذي سيتم استثماره في البنك ، حتى يتمكن من الحصول على أقصى ربح. هناك معايير معينة للشخص ، كيف يمكنه الاستثمار وكيف يمكن أن يربح من خلال الاستثمار في البنك. يمكن التغلب على هذه المعايير من خلال خوارزمية 'الحوسبة التطورية' مثل الحوسبة الجينية.
الخوارزمية الجينية
الفرق بين الحوسبة الصلبة والحوسبة اللينة
الفرق بين الحوسبة الصلبة والحوسبة اللينة كما يلي
| الحوسبة الصعبة | الحوسبة الناعمة |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
مزايا
فوائد الحوسبة اللينة
- يتم إجراء الحساب الرياضي البسيط
- كفاءة جيدة
- قابل للتطبيق في الوقت الفعلي
- على أساس التفكير البشري.
سلبيات
مساوئ الحوسبة اللينة
- يعطي قيمة إخراج تقريبية
- في حالة حدوث خطأ بسيط ، توقف النظام بأكمله عن العمل ، للتغلب على نظامه بالكامل يجب تصحيحه من البداية ، وهي عملية تستغرق وقتًا طويلاً.
التطبيقات
فيما يلي تطبيقات الحوسبة اللينة
- يتحكم في المحركات مثل المحرك التعريفي ، محرك سيرفو DC تلقائيًا
- يمكن التحكم في محطات الطاقة باستخدام نظام تحكم ذكي
- في معالجة الصور ، يمكن أن يكون الإدخال المعطى بأي شكل ، سواء صورة أو فيديو يتم التلاعب به باستخدام الحوسبة الناعمة للحصول على نسخة طبق الأصل من الصورة الأصلية أو الفيديو.
- في التطبيقات الطبية الحيوية حيث ترتبط ارتباطًا وثيقًا بالبيولوجيا والطب ، يمكن استخدام تقنيات الحوسبة اللينة لحل المشكلات الطبية الحيوية مثل التشخيص والمراقبة والعلاج والعلاج.
- تعد الأجهزة الذكية رائجة في الوقت الحاضر ، حيث تتواصل الأجهزة الذكية تلقائيًا مع الأجهزة الأخرى باستخدام مجموعة معينة من بروتوكولات الاتصال لأداء مهام معينة ، ولكن المشكلة هنا هي عدم وجود بروتوكول معياري مناسب للتواصل. يمكن التغلب على ذلك باستخدام تقنيات الحوسبة اللينة ، حيث يتم توصيل الأجهزة الذكية عبر بروتوكولات متعددة ، مع خصوصية وقوة عالية.
الحوسبة هي تقنية تستخدم لتحويل مدخلات معينة باستخدام إجراء التحكم إلى المخرجات المطلوبة. هناك نوعان من تقنيات الحوسبة الحوسبة الصلبة والحوسبة اللينة. هنا في مقالتنا ، نركز بشكل أساسي على الحوسبة اللينة ، وتقنياتها مثل المنطق الضبابي ، والشبكة العصبية الاصطناعية ، والخوارزمية الجينية ، والمقارنة بين الحوسبة الصلبة والحوسبة اللينة ، وتقنيات الحوسبة اللينة ، والتطبيقات ، والمزايا. هذا هو السؤال 'كيف هي لينة الحوسبة ينطبق في المجال الطبي؟ '
