Εξελικτικοί ασαφείς εννοιολογικοί γράφοι: ανάπτυξη τεχνικής και εφαρμογή στην μοντελοποίηση, έλεγχο και πρόβλεψη δυναμικών συστημάτων

Abstract

This dissertation concerns the investigation, development and application of computational and artificial intelligence methodologies for the modelling, simulation, control and forecasting of complex, non-linear, dynamic systems behavior. At first, the inference mechanism of fuzzy cognitive maps (FCM) is improved with the incorporation of an innovative convex algorithm used in case of multiple parallel external stimulations while the evolution strategies are applied for the development of a new adaptive-learning property and function through a training procedure based on examples, which indicates the automatic, dynamic and holistic design of FCM. As an indicative application, a stock market model is developed, a highly non-linear synamic system, including 34 quantitative indices ans qualitative factors and 54 cause-effect relationships that formulate 5 subsystems composing the whole model. The experimental results are among the best returns reported n the international bibliography and notify in advance the further succesful application of the presented methodology.

Η διατριβή αυτή ασχολείται με τη διερεύνηση, την ανάπτυξη και την εφαρμογή μεθοδολογιών υπολογιστικής και τεχνητής νοημοσύνης για την μοντελοποίηση, προσομοίωση, έλεγχο και πρόβλεψη της συμπεριφοράς πολύπλοκων, μη-γραμμικών , δυναμικών συστημάτων. Καταρχήν βελτιώνεται η λειτουργία των ασαφών εννοιολογικών γραφών (FCM) με την εισαγωγή ενός νεωτερικού κυρτού σχήματος συμπερασμού για περιπτώσεις πολλαπλών ταυτοχρόνων εξωτερικών διεγέρσεων ενώ χρησιμοποιούνται οι εξελικτικές στρατηγικές για την ανάπτυξη καινοφανούς προσαρμοστικής-μαθησιακής ιδιότητας και λειτουργίας τους μέσω διαδικασίας εκπαίδευσης βάσει παραδειγμάτων, η οποία υποδυκνύει την αυτόματη, δυναμική και εν τω συνόλω σχεδίαση των FCM. Ως εφαρμογή αναπτύσσεται ένα μοντέλο της χρηματιστηριακής αγοράς, ως χαρακτηριστικό μι-γραμμικό δυναμικό σύστημα, με 34 ποσοτικούς δείκτες και ποιοτικούς παράγοντες και 54 σχλεσεις αιτίου-αιτιατού οι οποίες συνθέτουν 5 υποσυστήματα τα οποία συναποτελούν το μοντέλο. Τα αποτελέσματα συγκαταλέγονται στις καλύτερες αποδόσεις της διεθνούς βιβλιογραφίας, και προδιαγράφουν την περαιτέρω επιτυχή εφαρμογή της προκείμενης μεθοδολογίας.