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INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES
DE SISTEMAS DIFUSOS
Ederson Luis Posselt
Orientadores:
Profª. Dra. Rejane Frozza
Prof. Dr. Rolf Fredi Molz
Santa Cruz do Sul, 15 de Abril de 2011
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POSSELT, E.
•2003- hoje: Funcionário da Imply Tecnologia Eletrônica SA
•2008: Aplicação embarcada não intrusiva de classificação de condutores
Até 2009
• Ingresso no PPGSPI – Mestrado (Apoio CAPES)
•2 artigos aprovados no ENEGEP 2009
•1 artigo aprovado ICIEOM
2009
•Registro do Software IQAData RS 10670-2.
2010
•Encaminhado o Registro do Software InFuzzy ( Protocolo 020110031632 )
•3 artigos submetidos: ENIA, WSPI e ENEGEP 2011
2011
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Roteiro
1 • Introdução
2 • Objetivos
3 • Lógica Difusa
4 • Ferramentas avaliadas
5 • Ergonomia e usabilidade de software
6 • InFuzzy
7 • Conclusões
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Introdução
Lógica Difusa
• Principal característica: Operar sobre dados imprecisos
Disseminação da técnica
• Incentivar o uso dessa técnica
Ferramentas de sistemas difusos existentes
• 10 ferramentas analisadas
Carência de um software
• Gratuito, contendo várias funcionalidades necessárias
Aplicação
• Ferramenta que atenda as necessidades acadêmicas e industriais
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Objetivos
• Modelar e implementar uma ferramenta paradesenvolvimento de aplicações de sistemas difusos,incentivando a solução de problemas com esta técnica,facilitando a interação com o usuário.
Principal
• Pesquisar conceitos da lógica difusa;
• Aplicar conceitos de usabilidade e ergonomia de software;
• Avaliar ferramentas;
Específicos
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Justificativa
1• Facilitar o uso da lógica difusa
2
• Carência de um software gratuito com interação gráfica e de fácil manuseio
3• Capacidade de realizar simulações e depurações
4• Integração com outros sistemas
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Lógica difusa
(COSTA et al., 2009); (ZADEH, 2009); (MATHWORKS, 2009).
1
• Zadeh observou que muitas das regras utilizadas pelas pessoas para fazer inferência não podiam ser explicadas por elas. Exemplo: “Aquele homem deve ter 40 anos”
2• Baseado nessas observações Zadeh propôs a lógica difusa
3• Inicialmente criticada
4• Em uma citação, Lotfi Zadeh menciona: “In almost every case you can build
the same product without fuzzy logic, but fuzzy is faster and cheaper.”
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Lógica difusa
Variável linguística
Termos Linguísticos
Fuzificação
Máquina de inferência
Sistema
difuso
Defuzificação
SOUZA (2010), KOHAGURA (2007)
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Variável Linguística
(REZENDE, 2003)
• Velocidade
Variável Linguística:
• Devagar
• Médio
• Rápido
Termos linguísticos:
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Fuzificação
f(x; a, b, c)
0, x < a
(x - a) / (b - a), a ≤ x < b
(c - x) / (c - b), b ≤ x <c
0, c ≤ x
Restrição: a < b < c
• Triangular
• Trapezoidal
• Gaussiana
• Cauchy (Função de Sino)
• Discretos
Funções de pertinência mais utilizadas
(TANSCHEIT, 2003); (CALDEIRA et al., 2007)
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Controlador difuso
(REZENDE, 2003)
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Bloco de Regras
(REZENDE, 2003)
• Se <antecedente> então <consequente>
Estrutura de uma regra
• Se Temperatura = Muito Alta e Pressão = Muito AltaEntão Perigo Explosão = Grande
Exemplo de regra
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Inferência
(SANDRI; CORREA, 1999); (REZENDE, 2003); (TANSCHEIT, 2003)
Modelos
Clássicos Interpolação
Mamdani Larsen Takagi-Sugeno Tsukamoto
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Defuzificação
Centro da Gravidade Primeiro dos máximos
Centro dos máximosCentro da Soma
Altura
Último dos máximos
(DRIANKOV; HELLENDROORN; REINFRANK, 1996); (WEBER; KLEIN, 2003)
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Ferramentas de lógica difusa
• Fuzzy Logic ToolBoxTM ( Matlab® )
• FIDETM (Aptronix)
• TILShell 3.0 (Togai InfraLogic)
• FuzzyTECH® (INFORM GmbH)
• Mathematica® Fuzzy Logic (Wolfram Research)
Ferramentas Pagas
• RockOn Fuzzy Tool (Florian Backmann, Stefan Stützer e Stafan Lind )
• SciLab Fuzzy Tool (consórcio SciLab )
• UNFYZZY (professor Óscar Germán Duarte Velasco)
• Xfuzzy (desenvolvedores e ao IMSE-CNM)
• FuzzyF – Fuzzy Logic Framework (João Ricardo Bittencourt - UNISINOS)
Ferramentas Gratuitas
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Comparativo entre as ferramentas
Atributos/ Ferramentas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Máquina de inferência
Mamdani x x x x x x x x
Takagi-Sugeno x x x
Próprio x
Fuzificação
Gaussiana x x x x x x x x
Triangular x x x x x x x x x x x
Trapezoidal x x x x x x x x x x
Cauchy x x x x x x
Sigmóide x x x x x x
Inclinação direita e esquerda x
Rampa direita e esquerda x
Discreta x
1-FuzzyF, 2-Fuzzy Logic ToolBoxTM, 3-Mathematica® Fuzzy Logic, 4-FIDETM , 5-TILShell, 6-FuzzyTECH®,
7-RockOn Fuzzy Tool, 8-SciLab Fuzzy Fuzzy Tool, 9-UNFUZZY, 10-XFuzzy e 11-InFuzzy
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Comparativo entre as ferramentas
Atributos/ Ferramentas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Interface
Gráfica x x x x x x x
Linha de comando x x x x
Defuzificação
Centro da gravidade x x x x x x x x x
Ponto Central da Área x x x
Média dos Máximos x x x x x x x x x
Primeiro dos máximos x x x x x x x
Último dos máximos x x x x x x x
Altura x x x x x x x
1-FuzzyF, 2-Fuzzy Logic ToolBoxTM, 3-Mathematica® Fuzzy Logic, 4-FIDETM , 5-TILShell, 6-FuzzyTECH®,
7-RockOn Fuzzy Tool, 8-SciLab Fuzzy Fuzzy Tool, 9-UNFUZZY, 10-XFuzzy e 11-InFuzzy
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Comparativo entre as ferramentas
Atributos/ Ferramentas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Exporta Código Fonte
C x x x x x x
JAVA x x x
Assembly x x
Licença
Pago x x x x x
Gratuito x x x x x x
Código fonte Aberto x x x x
Depuração
Possui depuração x x
Simulação
Possui módulo simulação x x x x x x x x
1-FuzzyF, 2-Fuzzy Logic ToolBoxTM, 3-Mathematica® Fuzzy Logic, 4-FIDETM , 5-TILShell, 6-FuzzyTECH®,
7-RockOn Fuzzy Tool, 8-SciLab Fuzzy Fuzzy Tool, 9-UNFUZZY, 10-XFuzzy e 11-InFuzzy
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Comparativo entre as ferramentas
Atributos/ Ferramentas 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Integração com outros sistemas
Possui integração x x
Documentação
Manual Bom x x x x x x
Manual Regular x x x x
Manual Ruim x
Vídeo Aulas x
1-FuzzyF, 2-Fuzzy Logic ToolBoxTM, 3-Mathematica® Fuzzy Logic, 4-FIDETM , 5-TILShell, 6-FuzzyTECH®,
7-RockOn Fuzzy Tool, 8-SciLab Fuzzy Fuzzy Tool, 9-UNFUZZY, 10-XFuzzy e 11-InFuzzy
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Ergonomia e usabilidade de interfaces
• Conforme Cybis (2003), usabilidade écaracterística responsável pela eficácia eeficiência de um software. Ergonomia é aaplicação da ciência no que diz respeito aconforto, segurança e eficácia de instrumentos,máquinas e dispositivos.
(Cybis, 2003)
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Ergonomia e usabilidade de interfaces
• Facilitar a compreensão do usuárioquanto às funcionalidades de umsistema;
• Exemplo de Metáfora:
• Arrastar um arquivo para um diretório.
Metáforas de interfaces
(ERICKSON, 1995)
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Avaliação de interfaces
• Desenvolvimento de software é muito mais do quesimplesmente escrita de códigos. Desenvolversoftwares requer planejamento e processos. Para aexecução de um projeto estão envolvidas técnicas emétodos (ROSSON; CARROLL, 2002).
• Avaliar um software como etapa única ao final doprojeto pode representar uma remodelagem doprojeto como um todo. O ideal é que durante as etapasde desenvolvimento ocorram as validações deusabilidade (DIX; et al., 2001).
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Avaliação de interfaces
1• Cognitive walkthrough
2• Avaliação heurística
3• GOMS (Gols, Operators, Methods, Seletion rules)
4• Checklist
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Metodologia
• Pesquisa aplicada de natureza descritiva-exploratória.
Tipo de estudo:
• Avaliação de ferramentas;
• Aplicação de regras de ergonomia e usabilidade;
• Teste e validação da ferramenta desenvolvida;
• Comparação da ferramenta desenvolvida com ferramentas avaliadas.
Síntese dos procedimentos metodológicos:
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Etapas do desenvolvimento
1 • Modelagem da ferramenta InFuzzy
2 • Avaliação da Interface da ferramenta
3 • Funcionalidades da ferramenta InFuzzy
4 • Módulos da ferramenta
5 • Estrutura do arquivo gerado pela ferramenta
6 • Protocolo de comunicação UDP
7 • Homologação da ferramenta
8 • Processo de instalação da ferramenta
9 • Projetos implementados na ferramenta
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Modelagem da ferramenta InFuzzy
Diagrama de caso de uso
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Modelagem da ferramenta InFuzzy
Fluxograma
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Avaliação da Interface da ferramenta
• Essa escolha se deve ao fato da facilidade de aplicação e execução porprogramadores e analistas.
Técnica escolhida - Checklist
http://www.labiutil.inf.ufsc.br/ergolist/
Ergolist é um software de
validação da ergonomia e
usabilidade de software online
desenvolvido em uma parceria
entre SoftPólis, núcleo
Softex-2000 de Florianópolis,
e o LabIUtil, Laboratório de
Utilizabilidade.
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Resultados da avaliação da ferramenta
http://www.labiutil.inf.ufsc.br/ergolist/
Grupo de questões Atende Não atende Não se aplica Total de questões
TOTAL 129 23 42 194
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Funcionalidades da ferramenta
Configuração Opções
Funções de pertinência Triangular, Trapézio, Gaussiana, Cauchy, Sigmóide, Rampa Direita e
Esquerda, Inclinação Direita e Esquerda, Discreto
AND Mínimo, Produto Algébrico, Produto Limitado
OR Máximo, Soma Algébrica, Soma Limitada
Implicação Mínimo
Agregação Máximo
Soma Algébrica
Soma Limitada
Defuzificação Centro da Gravidade, Primeiro dos Máximos, Centro dos Máximos
Último dos Máximos, Média dos Máximos, Altura
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InFuzzy – Criando um projeto
![Page 32: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/32.jpg)
InFuzzy – Tela de modelagem
![Page 33: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/33.jpg)
InFuzzy – Variável e Termos Linguísticos
![Page 34: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/34.jpg)
InFuzzy – Tela de Regras
![Page 35: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/35.jpg)
InFuzzy – Definição de Preferências
![Page 36: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/36.jpg)
InFuzzy – Tela de edição de texto
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InFuzzy – Tela de simulação
![Page 38: INFUZZY - FERRAMENTA PARA DESENVOLVIMENTO DE APLICAÇÕES DE SISTEMAS DIFUSOS](https://reader030.vdocuments.com.br/reader030/viewer/2022012403/55a0adba1a28ab1c078b45e4/html5/thumbnails/38.jpg)
InFuzzy – Tela de simulação
Demonstração do processo de defuzificação exibido em gráfico
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InFuzzy – Tela de simulação
Gráfico contendo o histórico das saídas de forma cronológica
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InFuzzy – Tela de simulação
Log de saída do processo de integração UDP
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InFuzzy – Estrutura do arquivo gerado
[PROJETO]
TITULO=Gorjeta
AUTOR= Matlab®
DATA=23/11/2010 20:10
DESCRICAO=Sistema que visa à determinação do valor da gorjeta do cliente em percentual
IDENTIFICADOR_OBJETOS=4
• Seção: Declarado entre colchetes e destinado a organizarum grupo de variáveis.
• Variável: Utilizado como identificador de um parâmetro.
• Valor: Conteúdo vinculado a uma variável.
Arquivos INI
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InFuzzy – Protocolo UDP
Comando Descrição Resposta do Servidor
$TEST; Comando para testar a
comunicação com o servidor.
#TEST; <Horário do servidor>
$PNAM; Comando para receber o nome
do projeto.
#PNAM;<Nome do Projeto>
$PAUT; Comando para receber o nome
do autor.
#PAUT;<Nome do Autor>
$PDAT; Comando para receber a data de
criação do projeto.
#PDAT;<Data do Projeto>
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Homologação da ferramenta InFuzzy
No segundo momento foi escolhida uma aplicação demo
presente na instalação do Matlab® versão R2009a,
chamada Tipper.
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Homologação da ferramenta InFuzzy
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Homologação da ferramenta InFuzzy
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Homologação da ferramenta InFuzzy
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Homologação da ferramenta InFuzzy
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Homologação da ferramenta InFuzzy
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Instalação da ferramenta InFuzzy
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Projetos Implementados
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Projetos Implementados
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InFuzzy UDP Tool
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Conclusões
1• Instalação do software é executada de forma rápida e simples
2• Interface gráfica amigável de fácil aprendizado
3• Módulo de simulação com trace
4• Módulo de integração com outros softwares através do protocolo IP/UDP
5• Vídeo aulas – 105 minutos
6• Validação da Interface gráfica através de listas de checagem
7• Homologação da ferramenta
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A ferramenta InFuzzy, desenvolvida neste trabalho,resultou em um software capaz de alterar o cenário atual,aproximando a teoria da prática, gerando resultados aousuário em um tempo curto, capaz de validar a técnica delógica difusa em uma determinada situação. Este projetomostra a sua importância a partir do momento em queintroduz no meio acadêmico e industrial uma ferramentagratuita que possibilita modelar, implementar, simular eintegrar modelos difusos, suprindo uma carência existente.O software InFuzzy contribuirá para a divulgação do uso delógica difusa como solução em problemas reais e poderáimpulsionar o uso da técnica na indústria.
Conclusões
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Trabalhos Futuros
1• Exportação de código fonte
2
• Desenvolvimento de modelos de inferência de interpolação
3
• Implementação de novos módulos de integração (Serial, Paralela, USB)
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Referências
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• FERREIRA, J. M. P.. Lógica Difusa (Fuzzy Logic). Material de aula da Universidade Estadual de Maringá, 2007
• FROZZA, R.. Lógica Difusa (Fuzzy Logic). Material de aula do Programa de Pós-Graduação em Sistemas e processos industriais, UNISC, 2007.
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Ederson Luis PosseltProjeto de mestrado
www.posselt.com.br
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