Efficient optical approach to fuzzy data processing based on colors and light filters

Abstract

This work is dedicated to the creation of efficient optical logical systems based on the use of light emission of a defined color directly as a fuzzy variable — the carrier of logical information and the foundation for building logical decisions through the transformation of light emission by appropriate light filters. The optical processing of color information, which reflects different input data values (illustrated through expert assessments), is carried out by the proposed structural design of fuzzy logical gates (logical coloroids) and is significantly simplified compared to existing systems through the use of the additive and subtractive color processing properties with relatively simple light filters. A fuzzy database has been formed based on the determination of the information quantum as the corresponding color, and components of the optical logical system through additive and subtractive processing of the light emission of the corresponding colors. The foundations for synthesizing logical inference and decision-making systems have been developed. The work synthesizes a generalized structural diagram of the optical logical coloroid as the basis for creating a multi-level decision-making system for further application in artificial intelligence systems. The optical logical coloroid schemes can be combined into sequential-parallel hierarchically organized schemes, and the color of the light filters used can also, in addition to expert assessments, reflect tactile information from environmental sensors, which is necessary to form the corresponding logical evaluations or decisions. The use of color as a carrier of logical information enables the creation of high-speed technical devices with performance based on the speed of light for forming a certain array of logical decisions.Ця робота присвячена створенню ефективних оптичних логічних систем на основі використання світлового випромінювання визначеного кольору безпосередньо як нечіткої змінної — носія логічної інформації та основи побудови логічних рішень шляхом перетворення світлового випромінювання відповідними світловими фільтрами. Оптична обробка кольорової інформації, яка відображає різні значення вхідних даних (розглядається на прикладі експертних оцінок), здійснюється запропонованою структурною побудовою нечітких логічних вентилів (логічного колороїда) та значно спрощується, по відношенню до існуючих систем, за рахунок реалізації на властивостях адитивної та субтрактивної обробки кольорів з використанням достатньо простих світлових фільтрів. Сформовано нечітку базу даних на основі визначення кванта інформації, як відповідний колір, та компоненти оптичної логічної системи за допомогою адитивної та субтрактивної обробки світлового випромінювання відповідних кольорів; розроблено основи синтезу систем логічного висновку та прийняття рішень. В роботі синтезовано узагальнену структурну схему оптичного логічного колороїда як основу створення багаторівневої системи прийняття рішень для подальшого застосування в системах штучного інтелекту. Схеми оптичних логічних колороїдів можуть поєднуватися в послідовно-паралельні ієрархічно організовані схеми, колір використовуваних світлофільтрів може також, крім експертних оцінок, відображати тактильну інформацію систем сенсорів про навколишнє середовище, що необхідно для формування відповідних логічних оцінок або рішень. Використання кольору як носія логічної інформації дозволяє створити швидкодіючі технічні пристрої з продуктивністю, в основі розрахунків якої використовується швидкість світла для формування певного масиву логічних рішень.