Técnicas de calibrado y desplegado de programas lógicos difusos integrados

Abstract

Fasill (acrónimo de "Fuzzy Aggregators and Similarity Into a Logic Language") es un lenguaje de programación lógico difuso que integra y extiende en un mismo lenguaje las capacidades de otros lenguajes difusos. Fasill cuenta con anotaciones de grados de verdad implícitas y explícitas y combina un algoritmo de unificación débil basado en relaciones de similitud, con un amplio repertorio de conectivas difusas, cuyas funciones de verdad pueden ser definidas sobre un retículo completo. El objetivo de esta tesis es el diseño e introducción de técnicas de calibrado y desplegado de programas lógicos difusos en el sistema Fasill, con el propósito de avanzar en el desarrollo de un entorno completo de programación lógica difusa que incluya utilidades para la compilación, ejecución, optimización y depuración de este tipo de programas. El calibrado de programas lógicos difusos es una técnica automática que permite a los programadores ajustar los pesos y las conectivas en las reglas y hechos de un programa, al disponer de un conjunto de casos de prueba con los valores esperados para una serie de objetivos. Con este fin hemos diseñado una extensión simbólica de Fasill que permite introducir valores y conectivas simbólicas, cuya interpretación puede ser pospuesta hasta conocer sus valores concretos, sobre la que introducimos diversos algoritmos de calibrado. Además, mostramos algunas aplicaciones del calibrado en distintos dominios como la verificación de circuitos digitales, el aprendizaje automático y la web semántica. Por otro lado, el desplegado de programas es una técnica de transformación automática que permite optimizar los programas aplicando pasos de computación sobre los cuerpos de las reglas. Esta transformación, que es clásica en otros paradigmas como el lógico y el funcional, presenta un reto especial en un marco tan amplio y flexible como Fasill ya que, en general, no siempre es posible desplegar un programa Fasill garantizando la preservación de las respuestas computadas difusas. Por lo tanto, además de introducir la transformación de desplegado en el lenguaje Fasill caracterizamos los programas que pueden ser desplegados de forma segura. Todos los desarrollos de esta tesis vienen acompañados de demostraciones formales de sus propiedades fundamentales, al tiempo que se proporcionan los detalles de implementación de estas técnicas sobre el sistema Fasill: una implementación de alto nivel escrita en Prolog, desarrollada en nuestro grupo de investigación Dec-Tau, que pretende servir como una herramienta sobre la que implementar, ejecutar y medir todos nuestros avances.