Logic mờ của Lotfi Zadeh là câu chuyện về một ý tưởng toán học bị giới học thuật Mỹ chê là “mơ hồ” từ năm 1965, nhưng lại được kỹ sư châu Âu và Nhật Bản đem vào nhà máy, đoàn tàu và máy giặt. Bài viết đi lại chặng đường từ bài báo “Fuzzy Sets” đến tuyến tàu điện ngầm Sendai năm 1987. Đây là một ví dụ rõ về chuyện một ý tưởng có thể chạy tốt rất lâu trước khi được công nhận.

Tóm tắt nhanh

Năm 1965, giáo sư Lotfi Zadeh ở Berkeley đề xuất cho phép một đối tượng thuộc về một tập hợp ở mức độ từ 0 đến 1 thay vì chỉ “thuộc” hoặc “không thuộc”. Giới điều khiển Mỹ phần lớn không mặn mà. Nhưng những kỹ sư cần một cách chép lại tay nghề của người vận hành đã dùng nó: từ máy hơi nước ở London, lò xi măng ở Đan Mạch, đến tàu điện ngầm Sendai (Nhật Bản) và hàng loạt đồ gia dụng mang nhãn “fuzzy”.

Diễn biến chính

1987: đoàn tàu Sendai dừng êm trước vạch chờ

Ngày 15 tháng 7 năm 1987, tuyến tàu điện ngầm Namboku của Sendai mở cửa, dài khoảng 13,5 km với 16 ga. Hitachi cho biết đây là lần đầu tiên thế giới dùng “điều khiển mờ dự đoán”. Bộ điều khiển dùng các luật dạng “nếu gần ga mà tàu hơi nhanh thì phanh nhẹ” và chấm “độ hài lòng” từ 0 đến 1 cho ba mục tiêu: êm cho khách, dừng đúng chỗ, tiết kiệm điện.

1961–1965: từ một nhận xét đến bài báo Fuzzy Sets

Đầu thập niên 1960 là thời của những mô hình toán chính xác. Zadeh khi đó là một giáo sư điều khiển có tiếng, đồng tác giả của phép biến đổi z và một cuốn sách kinh điển về không gian trạng thái. Năm 1961, ông viết rằng phân tích hệ thống đã trở nên quá chính xác so với những thứ nó mô tả. Bốn năm sau, bài “Fuzzy Sets” ra đời, mở đầu bằng câu hỏi lớp các loài động vật gồm những gì, rồi nêu ví dụ như “những người đàn ông cao”.

Ý tưởng cốt lõi rất giản dị. Một người cao 1,75 m có thể được coi là “cao” ở mức 0,6, “trung bình” ở mức 0,3, “thấp” ở mức 0,1. Đây chỉ là ví dụ minh hoạ, không phải số liệu trong bài gốc.

1921–1964: người đứng sau chữ “fuzzy”

Zadeh sinh ngày 4 tháng 2 năm 1921 tại Baku, cha là nhà báo, mẹ là bác sĩ nhi khoa. Gia đình chuyển về Tehran năm 1931. Ông tốt nghiệp kỹ sư điện năm 1942, đến Mỹ năm 1944 và vào MIT. Sau đó ông lấy tiến sĩ ở Columbia, và năm 1959 được mời về Berkeley; ông làm trưởng khoa từ năm 1963.

Theo lời kể về sau của chính ông, ý niệm “mức độ thuộc về” đến vào một buổi tối mùa hè năm 1964, khi bữa tối đã hẹn bị huỷ. Ông chọn chữ “fuzzy” dù biết nó nghe không hay, vì muốn gọi tên những thứ không có đường biên sắc nét và thà nổi bật còn hơn nhạt nhẽo.

1972–1975: bị chê là dễ dãi

Năm 1972, Rudolf Kalman, cha đẻ của bộ lọc mang tên ông, cho rằng “mờ hoá” là một kiểu dễ dãi trong khoa học. Năm 1975, đồng nghiệp ở Berkeley là William Kahan được dẫn lời rằng lý thuyết mờ là “sai, sai, và có hại”. Cả hai câu này đều đến qua các nguồn thứ cấp. Theo lời kể, Zadeh vẫn lịch sự với người chê mình và coi mọi lời nói như một lời khen.

1974–1980: từ máy hơi nước đến lò xi măng

Tại Queen Mary College (London), Ebrahim Mamdani và cộng sự muốn dạy một máy hơi nước tự học cách điều khiển, nhưng nó học quá chậm. Họ chuyển sang hỏi người vận hành, viết kinh nghiệm thành khoảng 24 luật bằng lời, rồi dùng toán mờ của Zadeh để máy hiểu những chữ như “hơi cao” hay “một chút”. Kết quả được công bố năm 1974 và 1975.

Ở Đan Mạch, hãng F.L. Smidth áp dụng cách làm tương tự cho lò nung xi măng, ghi lại kinh nghiệm thợ lò thành các luật. Hệ thống được bán thương mại từ năm 1980. Đây là lần logic mờ vào một nhà máy thật.

1990 và về sau: cơn sốt “fuzzy” ở Nhật

Khoảng năm 1987, Matsushita bán vòi sen điều nhiệt dùng logic mờ, rồi nhãn “fuzzy” lan sang máy giặt, máy ảnh, máy quay chống rung và nhiều thứ khác. Năm 1990, từ “ファジィ” đoạt giải vàng Từ mới của năm ở Nhật. Từ giữa thập niên 1990, nhãn này mờ dần trên vỏ hộp, dù kỹ thuật vẫn nằm trong máy. Zadeh nhận Huy chương Danh dự IEEE năm 1995, mất ngày 6 tháng 9 năm 2017 ở Berkeley tuổi 96, và được an táng ở Baku ngày 29 tháng 9. Cũng năm 2017, nghiên cứu của ông được truy tặng giải Con ngỗng vàng (Golden Goose).

Điều còn tranh cãi hoặc cần thận trọng

  • Tàu Sendai không phải tàu không người lái: mỗi đoàn có một nhân viên và hệ bảo vệ tự động luôn sẵn sàng phanh.
  • Các con số “êm gấp đôi, tiết kiệm khoảng 10% điện” đến từ tổng kết thứ cấp về sau; bài gốc của Hitachi chỉ nói các mặt đều được cải thiện.
  • Năm 1965 là năm của tập mờ. Logic mờ như một cách suy luận và điều khiển thành hình dần trong thập niên 1970, nên nói Zadeh “phát minh logic mờ năm 1965” là quá gọn.
  • Chuyện thượng nghị sĩ Proxmire và giải Bộ lông cừu vàng được kể không thống nhất: nguồn thì nói giải đã trao, nguồn thì nói chỉ là lời doạ.
  • Năm lò xi măng đầu tiên chạy thử khác nhau tuỳ nguồn, từ 1975 đến 1980.
  • Bữa tối bị huỷ, tấm biển “Odin” hay việc chọn chữ “fuzzy” chủ yếu là lời kể lại của chính nhân vật.

Vì sao câu chuyện này đáng nhớ?

Logic mờ chưa từng thắng cuộc tranh luận ở Berkeley. Nó thắng ở phòng thí nghiệm London, ở nhà máy xi măng Đan Mạch và trong đường hầm Sendai, nơi người ta không hỏi nó có đẹp không mà hỏi nó có ghi lại được tay nghề của người thợ không. Giới điều khiển chính thống thì vẫn hỏi về tính ổn định và bền vững, và câu hỏi đó có lý do của nó.

Bài học là một ý tưởng có thể đủ đúng để dùng từ rất lâu trước khi được công nhận, và nơi nó được đem ra thử đôi khi quan trọng không kém người nghĩ ra nó. Hôm nay, khi giới học thuật còn cãi nhau xem các mô hình AI có thật sự hiểu hay không, lịch sử chữ “fuzzy” nhắc rằng cuộc cãi ấy có thể kéo dài, còn cỗ máy thì vẫn chạy.

Câu hỏi thường gặp

Logic mờ là gì?

Là cách cho phép một thứ thuộc về một tập hợp ở mức độ nằm giữa 0 và 1, thay vì chỉ có hoặc không. Nhờ đó những chữ như “hơi”, “khá”, “rất” có thể đưa vào phép tính.

Ai là người đề xuất tập mờ và vào năm nào?

Lotfi Zadeh, giáo sư ở Đại học California, Berkeley, công bố bài “Fuzzy Sets” năm 1965 trên tạp chí Information and Control.

Logic mờ được dùng vào việc thực tế đầu tiên khi nào?

Mamdani và cộng sự dùng nó điều khiển máy hơi nước ở London giữa thập niên 1970. Hệ điều khiển lò xi măng của F.L. Smidth được bán thương mại từ năm 1980.

Tàu điện ngầm Sendai dùng logic mờ ra sao?

Bộ điều khiển của Hitachi dùng các luật “nếu… thì…” và chấm độ hài lòng từ 0 đến 1 cho độ êm, độ chính xác khi dừng và mức tiết kiệm điện. Tuyến mở cửa ngày 15 tháng 7 năm 1987, và mỗi đoàn tàu vẫn có một nhân viên trực.

Vì sao chữ “fuzzy” từng bị chê?

Trong tiếng Anh, chữ này gợi sự lờ mờ, nhập nhằng. Một số nhà khoa học như Kalman và Kahan cho rằng cách tiếp cận này thiếu kỷ luật khoa học. Theo lời kể, Zadeh chọn chữ ấy vì muốn nó nổi bật.

Nguồn tham khảo

  • Hitachi Hyōron 70(7), 1988 — bài về hệ thống tổng thể của tàu điện ngầm thành phố Sendai
  • L. A. Zadeh — Fuzzy Sets, Information and Control 8(3), 1965
  • T. M. Guerra — Milestone about Fuzzy control, slide phiên Milestone IFAC 2014
  • IEEE Spectrum — Lotfi Zadeh and the Birth of Fuzzy Logic (Tekla Perry)
  • Berkeley Engineering — Remembering Lotfi Zadeh (9/2017)
  • Golden Goose Award — Lotfi A. Zadeh (2017)
  • E. H. Mamdani — Proc. IEE 121(12), 1974; Mamdani và Assilian — Int. J. Man-Machine Studies 7(1), 1975
  • F.L. Smidth — US Patent 4,910,684; Holmblad và Østergaard, 1982
  • Giải Từ mới và Từ thịnh hành Nhật Bản 1990; UC Berkeley News (9/2017)

Bài viết tóm tắt từ video của kênh; nội dung mang tính giới thiệu.