Uzantı kartı · Bulanık
Fuzzy Entropi
Bulanık Entropi Ağırlıklandırma, karar tablosu hücrelerinin en düşük-en olası-en yüksek üçlüsüyle (üçgen bulanık sayı) verildiği durumlarda kullanılan Entropi Ağırlıklandırma biçimidir. Entropiyi üç bileşen üzerinde ayrı ayrı hesaplayıp ortalamasını alarak tek bir ağırlık vektörü üretir.
Temel yöntem
Entropy →
Felsefe, işleyiş, güçlü ve zayıf yanlar temel yöntem kartında; bu kart yalnız farkı anlatır.
Veri türü (aile)
Bulanık (Fuzzy) →
Bu veri türü nedir, ne zaman kullanılır, hücreye nasıl yazılır: ailenin ayrıntılı anlatımı burada.
Temel Yöntemden Ne Değişir?
Üç şey değişir; entropi mantığı değişmez.
Hücreler. Kesin entropide her hücre tek sayıdır. Burada her hücre üç sayıdır: en düşük, en olası, en yüksek. Ağırlık girilmez, çünkü bu yöntem zaten ağırlık üretir; girdi yalnız karar matrisi ve her kriter için yön (çoğu/azı iyi) bilgisidir.
Ölçek eşitleme. Kesin entropi, maliyet kriterlerini "en küçük değeri her değere bölerek" çevirir, sonra sütun toplamına bölerek olasılığa çevirir. Bu uzantı farklı bir normalizasyon kullanır: her bileşen (en düşük, en olası, en yüksek) için, fayda kriterinde (değer − sütun minimumu), maliyet kriterinde (sütun maksimumu − değer) hesaplanır, sonra bu fark sütun toplamına bölünerek paya çevrilir. Bu, kesin ENTROPY kartındaki "en küçüğe bölme" değil, "en küçükten farkını alma" biçiminde bir kaydırma-ve-toplama normalizasyonudur; iki yöntem aynı veriye farklı olasılık dağılımları, dolayısıyla farklı entropi değerleri verebilir.
Entropi ve ağırlık. Her bileşen (en düşük, en olası, en yüksek matrisi) üzerinde yukarıdaki normalizasyonla bağımsız birer kesin entropi hesabı yapılır: olasılığa çevirme, Shannon entropisi, ayrışma (1 − entropi), toplamı 1 olan ağırlık. Üç bileşenden üç ayrı ağırlık vektörü çıkar; bu üç vektörün ortalaması alınıp yeniden toplamı 1'e normalize edilerek nihai ağırlık elde edilir. Yani bulanıklık, üç paralel kesin hesaba bölünüp sonunda ortalanarak "durulaşır"; hiçbir adımda üçgen aritmetiği (toplama, çarpma) kullanılmaz.
DecisionMind bu uzantıda üç şeyi sabit tutar: kaydırma-ve-toplama normalizasyonunu (fayda: değer eksi minimum, maliyet: maksimum eksi değer), üç bileşenin bağımsız kesin entropi hesabını, ve nihai ağırlığın üç bileşen ağırlığının aritmetik ortalaması olmasını (ağırlık merkezi değil, düz ortalama).
Çıktı Nasıl Yorumlanır?
Çıktı, kesin entropideki gibi toplamı 1 olan bir ağırlık vektörüdür ve aynı ilkeyle okunur: ağırlık, kriterin karar vericinin gözündeki önemini değil, bu tabloda seçenekleri ne kadar ayırt ettiğini gösterir.
Fark şurada. Üç bileşenin (en düşük, en olası, en yüksek) verdiği ağırlıklar birbirinden ne kadar uzaklaşıyorsa, üçgenin genişliği o kriterin ağırlığını o kadar belirsiz kılıyor demektir. Üç bileşen ağırlığı birbirine çok yakınsa, yani üçgenin genişliği ağırlığı fazla etkilemiyorsa, sonuç sağlamdır. Bileşenler arasında büyük fark varsa, tek bir ortalama sayı bu belirsizliği gizler.
Bu nedenle:
"Bulanık entropi ağırlığı 0,358 çıktı, bu kriter kararın üçte birine yakınını belirliyor"
yerine:
"Ortalama ağırlık 0,358'dir; en düşük, en olası ve en yüksek bileşenlerin ayrı ayrı verdiği ağırlıklar birbirine yakınsa (ya da uzaksa) bu, sonucun ne kadar sağlam olduğunu gösterir ve raporda belirtilmelidir"
biçiminde yazmak doğrudur.
Ne Zaman Temel Yöntem Yerine Bu?
Karar tablosundaki değerler kesin ölçüm değil, uzman tahmini ya da yaklaşık büyüklükse bu uzantı kullanılır; bulanık veri türü kartındaki kural burada da aynen geçerlidir. Kesin entropinin çıkış koşulu burada da geçerlidir: tüm değerler pozitif olmalıdır, bir kriter tüm seçeneklerde aynıysa ağırlığı sıfır çıkar ve bu kriter tablodan çıkarılmalıdır. Ek olarak her üçgenin en düşük ≤ en olası ≤ en yüksek sırasını sağlaması gerekir; hiçbir kriter üç bileşende de aynı anda sabit olmamalıdır, aksi halde o kriterin ağırlığı üç bileşende de tanımsızlaşır.
Bu Uzantıya Özgü Hatalar
Tek biçimli oransal bulanıklaştırma. Her hücreyi aynı oranla (örneğin ±%10) genişleterek üçgene çevirmek, üç bileşenin normalize edilmiş ağırlıklarını neredeyse birbirinin aynısı yapar; bu durumda bulanık uzantının kesin yönteme kattığı bilgi yoktur ve bu, manifestin kendi uyardığı bir durumdur.
Doğal kanonik bir "bulanık entropi" formülü olduğunu sanmak. Literatürde bulanık entropi ağırlıklandırmasının birden fazla formülasyonu vardır (farklı normalizasyon, farklı bulanık aritmetik biçimleri); DecisionMind'ın burada kullandığı üç-bileşen-bağımsız-hesap-ve-ortala yaklaşımı bunlardan yalnız biridir ve tek "doğru" yöntem değildir.
Ölçek eşitlemeyi kesin ENTROPY kartındakiyle karıştırmak. Bu uzantı "en küçüğe bölme" değil "en küçükten fark alma" normalizasyonu kullanır; iki yöntem aynı tabloya farklı ağırlık verebilir ve hangisinin kullanıldığı raporda belirtilmelidir.
Az seçenekle üretilen ağırlığa aşırı güvenmek. Kesin entropi kartındaki uyarı burada daha da geçerlidir: bulanık hücrelerin tek bir ucundaki (örneğin en yüksek değerdeki) bir değişiklik, az sayıda seçenekle kurulmuş bir tabloda ağırlığı belirgin biçimde kaydırabilir.
Temel ilke şudur:
Bulanık entropi ağırlığı, üç bileşenin (en düşük, en olası, en yüksek) ayrı ayrı hesaplanıp ortalanmasıyla kurulur; bileşenler arasındaki fark ne kadar büyükse, ortalama ağırlık o kadar kırılgandır ve bu kırılganlık raporda gösterilmelidir.
Vakalar
Birinci vaka DecisionMind'ın doğrulama örneğidir; manifestin kendi notu bu girdinin bir literatür örneği değil, DecisionMind'ın kendi kod tabanından ("analyse_asisance" adlı yürütülebilir kaynak) üretilmiş bir sadakat testi olduğunu açıkça söyler (kanıt seviyesi C). İkinci vaka öğretici bir kurgudur.
1. Öğretici örnek: Dört seçenek, üç kriter (DecisionMind doğrulama örneği)
Bu örnek bir literatür vakası değildir; DecisionMind'ın bulanık entropi motorunu kendi kaynak kodunun çıktısına karşı doğrulamak için kullanılan bir tablodur. Dört seçenek üç kriterde değerlendirilmiştir; ilk ve üçüncü kriter "çoğu iyi", ikincisi "azı iyi"dir; her hücre üçgen bulanık sayıdır.
| Seçenek | K1 (çoğu iyi) | K2 (azı iyi) | K3 (çoğu iyi) |
|---|---|---|---|
| A1 | (1; 2; 3) | (4; 5; 6) | (7; 8; 9) |
| A2 | (2; 3; 5) | (7; 8; 10) | (3; 4; 6) |
| A3 | (5; 6; 7) | (2; 3; 4) | (8; 9; 10) |
| A4 | (4; 5; 6) | (6; 7; 8) | (1; 2; 3) |
Yöntem her bileşen (en düşük, en olası, en yüksek) üzerinde bağımsız bir kesin entropi hesabı yapar (kaydırma-ve-toplama normalizasyonuyla), üç ağırlık vektörü üretir ve ortalamasını alır. Üç hesap Python ile bağımsız olarak yeniden üretilmiş ve DecisionMind'ın kendi doğrulama değerleriyle 1e-8 toleransında eşleşmiştir.
| Kriter | En düşük bileşen ağırlığı | En olası bileşen ağırlığı | En yüksek bileşen ağırlığı | Ortalama ağırlık |
|---|---|---|---|---|
| K1 | 0,328 | 0,328 | 0,312 | 0,323 |
| K2 | 0,358 | 0,358 | 0,359 | 0,358 |
| K3 | 0,315 | 0,315 | 0,329 | 0,319 |
Sonucu şöyle okuyabiliriz. Üç bileşenin verdiği ağırlıklar birbirine çok yakındır (en fazla 0,016 fark); bu, bu tabloda ağırlıkların üçgenin genişliğinden neredeyse hiç etkilenmediğini, yani sonucun sağlam olduğunu gösterir. K2 en yüksek ortalama ağırlığı (0,358) alır, çünkü dört seçenek arasında göreli olarak en çok ayrışan sütun odur.
Ekibin bir tereddüdü var. A2'nin K2 sütunundaki en yüksek değeri (10) 8'e çekilse, yani üçgenin genişliği daraltılsa, ne olur diye denendiğinde, K2'nin ağırlığı 0,358'den 0,415'e çıkar, K1 ve K3'ün ağırlıkları düşer. Dört seçenekli küçük bir tabloda tek bir uç değerin değişmesi ağırlığı belirgin ölçüde kaydırabilir; bu, kesin entropi kartının da uyardığı "az seçenek, tek uç değere duyarlılık" bulgusunun bulanık biçimde de geçerli olduğunu gösterir.
Raporda: "Ağırlıklar, üç bileşen üzerinde bağımsız hesaplanan entropi ağırlıklarının ortalamasıyla türetilmiştir; K2'nin en yüksek ağırlığı seçenekler arasındaki ayırt ediciliği yansıtır. Bileşenler arası fark küçük olduğu için sonuç bu veri kümesinde sağlamdır, ancak dört seçenekli küçük tablo tek bir uç değere duyarlıdır."
Kaynak: DecisionMind'ın FUZZY-ENTROPY motorunun doğrulama örneğidir. DecisionMind'ın kendi "analyse_asisance" kod tabanının, üçgen bulanık sayı bileşenleri üzerinde bağımsız entropi hesabı yapan uygulamasının yeniden üretilmiş halidir (kanıt seviyesi C, yayımlanmış bir makaleye dayanmaz). Sayılar bu kod tabanının çıktısına karşı Python ile bağımsız doğrulanmıştır.
2. Telekom: Şebeke yatırım bölgelerinin göstergeyle ağırlıklandırılması
Bir telekom şirketi, yeni nesil şebeke yatırımı için altı bölgeyi beş göstergeyle karşılaştıracaktır: mevcut kapsama oranı (azı iyi, düşük kapsama yatırım ihtiyacını gösterir), nüfus yoğunluğu, ortalama hane geliri, rakip operatör sayısı (azı iyi) ve gelecek üç yıllık nüfus artış tahmini. Son gösterge geleceğe dönük bir tahmin olduğu için planlama biriminin en düşük, en olası ve en yüksek senaryo tahminleriyle üçgen bulanık sayı olarak girilir; diğer göstergeler ölçülmüş olduğundan üç bileşeni aynı sayı olarak yazılır (genişlik sıfır).
Yöntem her bileşen üzerinde bağımsız entropi hesabı yapıp ortalamasını alır. Diyelim ki nüfus artış tahmininin genişliği (en düşük senaryo ile en yüksek senaryo arasındaki fark) büyük olduğu bölgelerde bu göstergenin üç bileşen ağırlığı birbirinden belirgin ayrışıyor, oysa ölçülmüş göstergelerin (genişliği sıfır olan) üç bileşen ağırlığı otomatik olarak birebir aynı çıkıyor.
Şirketin bir tereddüdü var. Nüfus artış tahmininin ağırlığı üç bileşende farklı çıkıyorsa, örneğin en düşük senaryoda 0,15, en yüksek senaryoda 0,28, ortalama olan 0,21 bu belirsizliği gizler. Yatırım kararı bu göstergeye duyarlıysa, planlama birimi senaryo aralığını daraltmadan, yani daha güvenilir bir tahmin üretmeden, sonucu kesinleştirmemelidir.
Raporda: "Gösterge ağırlıkları, ölçülmüş göstergelerde kesin, nüfus artış tahmininde üç senaryo bileşeninin ortalaması olarak türetilmiştir; bu göstergenin ağırlığı senaryo aralığına duyarlıdır ve aralık daraltılmadan yatırım sırası kesinleştirilmemelidir."
3. Yapılmaması Gereken
Birinci yanlış, öğretici örnekteki üçgenleri baştan merkez değerine indirip (K1 için A1=2, A2=3,33 gibi) tek bir kesin entropi hesabı yapmaktır. Bu, K3'ün ağırlığını 0,319'dan 0,452'ye şişirir ve K1'i 0,323'ten 0,262'ye düşürür; kriterlerin göreli sırası bile değişir (doğru hesapta K2>K1>K3, yanlış hesapta K3>K2>K1).
İkinci yanlış, maliyet kriterinin (K2) yönünü unutup onu da "çoğu iyi" gibi işlemektir. Bu, en yüksek K2 değerine sahip seçeneğin en yüksek payı almasına yol açar ve ağırlık ters yönde kurulur.
Üçüncü yanlış, üç bileşenden çıkan ağırlıkları karşılaştırmadan yalnız ortalamayı raporlamaktır. Bileşenler arasındaki fark küçükse sonuç sağlamdır, büyükse ortalama tek başına yanıltıcıdır.
Kaynaklar
Adımların formülleri, ara tabloları ve atıf biçimleri için DecisionMind yöntem sayfası: decisionmind.app/library/fuzzy-entropy
Shannon, C. E. (1948). A mathematical theory of communication. Bell System Technical Journal, 27(3), 379–423. DOI: 10.1002/j.1538-7305.1948.tb01338.x
Hwang, C. L., & Yoon, K. (1981). Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications — A State-of-the-Art Survey. Lecture Notes in Economics and Mathematical Systems, Vol. 186. Springer-Verlag. DOI: 10.1007/978-3-642-48318-9
Zadeh, L. A. (1965). Fuzzy sets. Information and Control, 8(3), 338–353. DOI: 10.1016/S0019-9958(65)90241-X