توصيفگر ها :
پيشبيني هوشمند نرم , سيستمهاي فازي , پرسپترون چندلايه فازي , رويكردهاي مبتني بر قابليت اطمينان , عدم قطعيت
چكيده فارسي :
توانايي پيشبيني آينده پديدههاي پيچيده تأثير قابلتوجهي در كاربردهاي صنعتي و تحقيقات علمي داشته و نقش مهمي در برنامهريزي و تصميمگيري افراد و سازمانها در بسياري از زمينههاي علمي، مهندسي، پزشكي، اقتصادي و غيره ايفا ميكند. امروزه يادگيري ماشين به يك ابزار مهم و اساسي در پيشبيني تبديلشده است. شبكه عصبي مصنوعي بهعنوان يكي از روشهاي محبوب و پركاربرد يادگيري ماشين براي شناسايي روابط پيچيده و غيرخطي بين ويژگيهاي داده و پيشبيني دقيقتر استفاده ميشود؛ بااينحال، يكي از عوامل تأثيرگذار بر كيفيت نتايج پيشبيني و تصميمگيريها، عدم قطعيت موجود در دادههاست كه در حوزههاي مختلف مانند اقتصاد كلان، مديريت ريسك مالي، پزشكي و غيره ميتواند بسيار حائز اهميت باشد. بر اين اساس، بسياري از مطالعات پيشبيني بر مدلسازي عدم قطعيتها تمركز دارند. شبكههاي عصبي مصنوعي فازي روشهاي تركيبي هوشمندي هستند كه قابليت يادگيري شبكه عصبي مصنوعي را با قابليت تفسيرپذيري و مديريت ابهام منطق فازي تركيب ميكنند و آنها را براي مدلسازي سيستمهاي پيچيده و غيرقطعي مناسب ميكند. در ادبيات موجود اغلب پژوهشها جهت دستيابي به عملكرد مطلوب مدل، تمركز خود را بر بهينهسازي دقت از طريق كاهش طول بازه پارامترهاي فازي معطوف كردهاند؛ بااينحال، اين شاخص بهتنهايي نميتواند يك معياركافي براي ارزيابي عملكرد مدل روي دادههاي جديد باشد؛ چراكه ممكن است مدلي بسيار دقيق، ولي نسبت به دادههاي ناشناخته و شرايط متغير بسيار حساس و ناپايدار باشد. اطمينان به دقت عملكردي مدل، نكتهاي است كه در ادبيات پژوهش مدلهاي پيشبيني هوشمند فازي ناديده گرفته شده است و بهصورت نظاممند در فرايند آموزش مدلها لحاظ شده است. پژوهش حاضر با هدف پر كردن اين خلأ پژوهشي، به طراحي و پيادهسازي يك رويكرد اطمينانمحور در ساختار پرسپترون چندلايه فازي بهعنوان يك رويكرد محبوب و پركاربرد شبكههاي عصبي فازي ميپردازد. هدف اين رويكرد، نه تنها توليد خروجي دقيق، بلكه توليد خروجيهايي با قابليت اطمينان بالا است؛ يعني خروجيهايي كه در مواجهه با تغييرات يا افزوده شدن دادههاي جديد، نوسانات ناگهاني نداشته باشند. براي ارزيابي رويكرد پيشنهادي، 10 مجموعه داده معيار انتخاب و عملكرد مدل پيشنهادي از لحاظ پهناي بازه گسترش موردبررسي قرار گرفت و با نتايج مدلهاي معمول دقتمحور مقايسه شد. تحليل نتايج نشان داد رويكرد پيشنهادي توانسته است بهطور ميانگين موجب بهبود 18.25 درصدي نسبت به نسخه متداول شود؛ به عبارتي، رويكرد پيشنهادي توانسته بازه برش α را نسبت به رويكردهاي دقتمحور كاهش داده و به بهبود عملكرد مدل دست يابد. اين يافتهها تأييد ميكند كه افزايش قابليت اطمينان نهتنها موجب حفظ يا افزايش دقت ميشود، بلكه تأثير مثبت و قابلتوجهي نيز بر تعميمپذيري مدل دارد.
چكيده انگليسي :
The ability to predict the future of complex phenomena has a significant impact on industrial applications and scientific research, playing a crucial role in the planning and decision-making processes of individuals and organizations across various fields such as science, engineering, medicine, and economics. Nowadays, machine learning has become an essential tool for prediction. Artificial neural networks, as one of the most popular and widely used machine learning methods, are employed to identify complex and nonlinear relationships among data features and to achieve more accurate predictions. However, one of the key factors influencing the quality of predictions and decision-making is the uncertainty present in data, which can be highly critical in domains such as macroeconomics, financial risk management and medicine. Accordingly, many prediction studies have focused on modeling uncertainties. Fuzzy Neural Networks are intelligent hybrid approaches that combine the learning ability of artificial neural networks with the interpretability and uncertainty-handling capacity of fuzzy logic, making them suitable for modeling complex and uncertain systems. In the existing literature, most studies have focused on optimizing model accuracy by reducing the interval of fuzzy parameters to achieve desirable performance. However, this metric alone cannot serve as a sufficient criterion for evaluating model performance on unseen data, since a model may exhibit high accuracy while being highly sensitive and unstable when exposed to new data or changing conditions.This aspect has been overlooked in the research literature on intelligent fuzzy prediction models and is not systematically incorporated into the model training process. This study aims to address this research gap by designing and implementing a reliability-based approach in the structure of the fuzzy multilayer perceptron, as one of the popular and widely applied fuzzy neural architectures. The objective of this approach is not only to generate accurate outputs but also to ensure highly reliable results, outputs that do not exhibit abrupt fluctuations when new data are added or conditions change. To evaluate the proposed approach, 10 benchmark datasets were selected, and the model’s performance was assessed in terms of interval spread, then compared with conventional accuracy-based models. The analysis of the results demonstrated that the proposed approach achieved, on average, an 18.25% improvement over the conventional version. In other words, the proposed method reduced the α-cut interval compared to accuracy-based approaches, thereby enhancing both accuracy and generalizability simultaneously. These findings confirm that increasing reliability not only preserves or improves accuracy but also has a significant positive impact on the generalization capability of predictive models.