Natte vingers in de computer; Met fuzzy logic kunnen computers beslissingen nemen waar mensen wat aan hebben.

Het verschijnsel is nog zeer omstreden: fuzzy logic of vage logica. Toch wordt deze wiskundige methode steeds vaker toegepast: in camcorders, stofzuigers, rijstkokers, liften, metrostellen, magnetrons, toasters en diepvriezers. Maar ook in de medische diagnostiek, bij marktonderzoek, financieel management en industrieel ontwerpen komt de "natte vinger-logica' als geroepen. "Fuzzy logic is het redeneren met onzekerheden en vaagheden; men zou het een vorm van Kunstmatige Intelligentie kunnen noemen,' zegt directeur Masayuki Oyagi van Omron, een Japans elektronikabedrijf dat zich heeft gespecialiseerd in vage logica. "Maar vergis U niet: de logica zelf is heel precies.'

Al sinds de oudheid hebben mathematici belangstelling getoond voor zogeheten "niet-bivalente logica', waarin niet elke propositie waar of absoluut onwaar hoeft te zijn. De term "vage logica' werd pas in 1965 geïntroduceerd door Lotfi A. Zadeh, een Rus van Iraanse afkomst, die aan de Universiteit van Berkeley elektrotechniek doceert. Het verhaal gaat dat Zadeh een meningsverschil kreeg met een vriend over wie mooier was, zijn eigen vrouw of die van zijn vriend. Ze werden het niet eens. Schoonheid bleek geen kwantificeerbaar begrip.

In de omgangstaal komen we dit soort vage begrippen heel vaak tegen: we zeggen "een beetje', "enigszins', "wel aardig' of "nogal traag'. In de gangbare logica zijn dergelijke omschrijvingen echter onhanteerbaar. "Een kilo of tien' bestaat niet: iets weegt tien kilo of het weegt geen tien kilo. Volgens de gangbare logica is iemand van middelbare leeftijd niet "omstreeks 45 jaar', zoals wij zouden zeggen, maar bijvoorbeeld tussen de 35 en 55 jaar. Gevoelsmatig is dat laatste niet juist: iemand van 37 is misschien niet piepjong meer, maar zeker niet van middelbare leeftijd. De vage logica vat 45 jaar op als de top van een klokvormige grafiek die overigens ook driehoekig of trapezoïdaal had kunnen zijn, waarbij iemand van 37 of 55 in meer of mindere mate van "middelbare leeftijd' is. Zadeh noemt deze leeftijdsgradaties lidmaatschapswaarden. In numerieke vorm liggen die tussen 0 en 1.

Toen Zadeh rond 1968 zijn eerste "vage algoritme' introduceerde, haalden zijn vakgenoten nog de schouders op. Zij geloofden dat voor het soort berekeningen dat Zadeh voor ogen had even goed conventionele logica kon worden gebruikt. Maar reeds in 1972 ging een groep Japanse wiskundigen zich in het fenomeen te verdiepen. In 1974 werd fuzzy logic al experimenteel toegepast in een stoommachine van de Universiteit van Londen. De Denen kwamen in 1980 met de eerste echte praktische toepassing: de machinale controle van cementovens. Het Japanse Fuji Electric Co. volgde in 1983 met fuzzy software voor het beheer van een waterzuiveringsinstallatie. Metrostellen van de ondergrondse in de Japanse stad Sendai kunnen thans dankzij deze wiskundige methode automatisch remmen en versnellen; de bestuurder hoeft alleen maar toe te kijken.

Japan en China zijn al enkele jaren in de greep van het fenomeen; in China werken maar liefst 10.000 wiskundigen aan toepassingen. Met name in Japan wordt fuzzy logic steeds vaker toegepast in consumentenprodukten, die daardoor een stuk "intelligenter' zijn geworden. Zo hebben Nissan en Isuzu automatische reminstallaties voor personenauto's ontworpen. Televisietoestellen van Sony stellen dank zij vage logica automatisch de ontvangstkwaliteit in. Videocamera's van Panasonic corrigeren ongewenste bewegingen van de cameraman, terwijl de nieuwste wasmachine van dezelfde fabrikant nog maar één knop heeft: het apparaat bepaalt zelf welke van de vierhonderd wasprogramma's moeten worden afgewerkt na onder meer waterhardheid en stofsoort te hebben geanalyseerd.

Het bedrijf met het grootste aantal patenten op het gebied van fuzzy logic, Omron uit Kyoto, heeft voor Komatsu een apparaat ontwikkeld dat vervuilde oliefilters in fabrieksmachines controleert. Met vage logica gaat dat 75 procent sneller. Fabrieksrobots zouden straks breekbare voorwerpen kunnen verplaatsen, wat op dit moment vrijwel onmogelijk is.

Ook buiten Japan is de belangstelling voor fuzzy logic enorm gegroeid: Amerikaanse ondernemingen als General Electric, General Motors, Hewlett-Packard, Honeywell en Rockwell zijn allemaal van plan produkten op de markt te brengen die van vage logica gebruik maken. Rockwell heeft al de nodige successen geboekt met het testen van een vliegtuigvleugel. Moesten daarvoor in het verleden honderden verschillende formules worden bedacht omdat de belasting van de vleugel telkens varieerde, met vage logica is dat niet meer nodig.

Fuzzy Systems

Het aantal mogelijkheden is zo enorm dat mathematici regelmatig ideeën uitwisselen in het kader van de Academic Conference of the International Fuzzy Systems Association (IFSA). De Europese sectie van de IFSA heeft enkele weken geleden in Aken met het Duitse Gesellschaft für Informatiek vergaderd over samenwerking met de industrie om beter te kunnen concurreren met Japan (het Japanse Ministerie voor Handel en Industrie heeft in 1989 70 miljoen dollar gestoken in het zogeheten Life-project, Laboratory for International Fuzzy Engineering, waarin 48 voornamelijk Japanse bedrijven samenwerken).

Volgens prof. Rita De Caluwe van het seminarie en laboratorium voor informatica van de Faculteit van Toegepaste Wetenschappen van de Universiteit Gent is fuzzy logic voor controle- en besturingsdoeleinden zeer geschikt. Hierbij gaat het echter om vrij eenvoudige logische problemen. Zelf gebruikt De Caluwe de methode voor computerprogramma's die aan de hand van zeer algemene omschrijvingen als "bruin haar', "blauwe ogen' en "vriendelijk gezicht' een geschikte huwelijkspartner zouden kunnen selecteren. Het programma dat De Caluwe eerder dit jaar heeft gedemonstreerd op de beurs Flanders Technology in Gent raadt gezichten van bekende mensen door vragen te stellen over het gezicht, de ogen, de neus en de lichaamsbouw. "Identificering van personen is moeilijk, omdat zij steunt op waarnemingen die voor interpretatie vatbaar zijn,' zegt De Caluwe. "Bij klassieke databestanden is men verplicht de kenmerken nauwkeurig te beschrijven. Een persoon van 59 jaar is mathematisch nu eenmaal geen 60 jaar. Bij zogenaamde vage databestanden heeft men wel de mogelijkheid een leeftijd van rond-de-zestig te definiëren.'

Bij deze toepassingen doet zich echter nog wel een aantal problemen voor: linguïsten zullen moeten aangeven wat er precies wordt bedoeld met uitdrukkingen als "een vriendelijk gezicht': is dat een gezicht dat altijd lacht?

Naast linguïstische zijn er ook technische beperkingen. Computers worden trager omdat zij meer berekeningen moeten uitvoeren. De Caluwe vindt overschakelen op krachtiger processoren als de VLSI Digital Fuzzy Processor-chip van het Californische Togai InfraLogic (TIL ) echter geen afdoende oplossing. Het vraagstuk moet ook structureel worden aangepakt.

De Gentse professor sluit algemeen verbreide hardware-ondersteuning voor "vaag werken' echter niet uit. "Bedrijven waren aanvankelijk zeer sceptisch omdat ze niets wisten van vage logica is en vreesden dat de uitkomsten van deze logica warrig zouden zijn,' vult directeur Masayuki Oyagi van Omron aan. "Dat is nu wel veranderd: zelfs NASA gebruikt de logica voor haar ruimtevaartprogramma.'