Na teoria dos conjuntos fuzzy, o elemento pode pertencer, não pertencer, ou ainda, pertencer parcialmente a um determinado conjunto. Assim, a cada elemento de um
conjunto fuzzy é atribuído um grau de pertinência, tendo como valoração um número real maior que 0 e menor que 1.
Na teoria clássica dos conjuntos, um elemento pertence ou não pertence a um determinado conjunto. A pertinência ou não pertinência do elemento, pode ser inter- pretada como uma função característica dada pela definição:
Definição 1 Função Característica: Sejamχum conjunto universo não vazio(χ6=∅) eAum subconjunto deχ. Define-se a função característicafA(x) :χ→ {0,1}
fA(x) =
( 1, sex ∈A;
0, sex ∈/A.
Dessa forma,fA é uma função cujo domínio é χe a imagem está contida no con- junto {0,1}, onde fA(x) = 1 indica que o elemento x está em A, e fA(x) = 0 indica quexnão é elemento de A. Logo, a função característica descreve completamente o conjuntoA, definindo quais elementos do universoχsão também elementos deA.
No entanto, sistemas que modelam incertezas nem sempre possuem frontei- ras de pertinência bem definidas, por exemplo, as aplicações descritas em (RAME- ZANI; LU; HUSSAIN, 2013; SEDDIKI et al., 2014; TOOSI; BUYYA, 2015; RAME- ZANI; NADERPOUR; LU, 2016; THEIN et al., 2018; POURGHAFFARI; BARARI; SE- DIGHIAN KASHI, 2019).
No contexto da Teoria dos Conjuntos Fuzzy, pela função de pertinência, todo ele- mento de um universo pertence a todos os conjuntos fuzzy sobre esse universo e com possíveis distintos graus de pertinência.
Definição 2 Função de Pertinência: (ZADEH, 1965; ROSS, 2010a) Seja um con- junto universo χ 6= ∅. Um conjunto fuzzy A em χ é caracterizado pela função de pertinência µA : χ → [0,1]onde, para cada x ∈ χ, µA(x) indica o grau de pertinência de cada elementoxno conjunto fuzzyA.
De acordo com a Definição 2, um conjunto fuzzyAé dado por:
A={(x, µA(x))|x∈χ}
onde 0 ≤ µA(x) ≤ 1, sendo que frequentemente µA(x) e indicada por A(x). Pode- se então descrever um conjunto fuzzy A em um universo χ como um conjunto de pares ordenados. E ainda, esse conjunto de pares ordenados pode ser visto como um conjunto den-tuplas na abordagem lógica multi-valorada.
O valor µA(x) ∈ [0,1] denota o grau com que o elemento x ∈ χ pertence ao con- junto fuzzy A; sendo que µA(x) = 0 e µA(x) = 1 denotam, respectivamente, a não pertinência e a pertinência completa dexao conjunto fuzzyA.
Neste contexto, um conjunto clássico é um caso particular de um dado conjunto fuzzy, cuja função de pertinência µA coincide com sua função característica χA. Ou seja, a definição de conjunto fuzzy foi concebida a partir da extensão da função carac- terísticaχA :χ→ {0,1}, cujo contradomínio{0,1} ⊆[0,1].
3.1.1 Operações Padrões entre Conjuntos Fuzzy
Na teoria dos conjuntos fuzzy, operações com conjuntos fuzzy geram novos con- juntos fuzzy. As operações devem exibir propriedades que correspondam à intuição, cumprir a semântica da operação pretendida e também serem flexíveis o suficiente para atender aos requisitos da aplicação.
Além disso, quando as operações entre conjuntos fuzzy são aplicadas a conjuntos crisp, elas devem retornar os mesmos resultados encontrados ao operar com todos os elementos destes conjuntos (PEDRYCZ; GOMIDE et al., 1998; PEDRYCZ, 2021;
WAGNER; HAGRAS, 2011).
Na abordagem clássica, sejamAeB conjuntos emχrepresentados pelas funções característicasχA, χB :χ→ {0,1}, respectivamente. Os conjuntos definindo a união e intersecção entreAeB pode ser, respectivamente, dados pelas expressões:
A∪B ={(x, fA∪B(x))|x ∈χ}, ondefA∪B :χ→ {0,1}, χA∪B(x) = max{fA(x), χB(x)}
A∩B ={(x, fA∩B(x))|x ∈χ}, ondefA∩B :χ→ {0,1}, fA∪B(x) = min{fA(x), χB(x)}.
E, o conjunto clássico definindo o complemento deAé dado pela expressão:
A0 ={(x, fA0(x))|x∈χ}, ondefA0 :χ→ {0,1}, fA0(x) = 1−fA(x).
Na abordagem fuzzy, os conjuntos são caracterizados pelas funções de pertinên- cia, as quais se apresentam como extensões de funções características.
Sejam A e B conjuntos fuzzy em χ representados pelas funções de pertinência µA, µB : χ →[0,1], respectivamente. Os conjuntos fuzzy definindo a união e intersec- ção entreAeB podem ser, respectivamente, dados pelas expressões:
A∪B ={(x, µA∪B(x))|x∈χ}, ondeµA∪B:χ→[0,1], µA∪B(x) = max{µA(x), µB(x)}
A∩B ={(x, µA∩B(x))|x∈χ}, ondeµA∩B:χ→[0,1], µA∪B(x) = min{µA(x), µB(x)}.
E, o conjunto fuzzy expressando o complemento fuzzy deAemU, é definido por:
A0 ={(x, µA0(x))|x∈χ}, ondeµA0 :χ→[0,1], µA0(x) = 1−µA(x).
Sejam A e B conjuntos fuzzy graficamente representados na Figura 6(a). Ilus- trando, funções de pertinência trapezoidais para a união e a intersecção entre A e
B estão respectivamente representadas nas Figuras 6(b) e 6(c). E ainda, veja na Figura 6(d), o conjunto fuzzy complementar de A, no caso considerando a negação fuzzy padrão.
(a) Conjuntos Fuzzy A e B. (b) União dos Conjuntos Fuzzy A e B.
(c) Interseção dos Conjuntos Fuzzy A e B. (d) Conjunto Fuzzy A e seu Complementar A0. Figura 6 – Funções de Pertinência das Operações Padrões de Conjuntos Fuzzy
Adaptada de: Wagner; Hagras (2011)
Na sequência, reporta-se o conceito de subconjunto fuzzy, interpretando a noção de relação de inclusão fuzzy.
SejamAeB dois conjuntos fuzzy. Dizemos queAé um subconjunto fuzzy deB se µA(x) ≤ µB(x), para todo x ∈ χ. Ou seja, neste contexto, todo elemento do universo tem grau de pertinência no conjuntoAmenor que no conjunto B.
Salienta-se que, a função de pertinência do conjunto vazio∅é dada porµ∅(x) = 0,
∀x∈χ. E, para o conjunto universoχ, tem-se queµχ(x) = 1,∀x∈χ.
3.1.2 Definição deα-Nível de Conjuntos Fuzzy
SejamAum conjunto fuzzy e um escalarα∈(0,1]. Define-se oα-nível deAcomo o conjunto[A]α ={x ∈U :µA(x)≥α}. Na Figura 7, tem-se graficamente representado [A]α, para 0 < α ≤ 1, considerando, numa abordagem simplificada, como universo o conjunto de números reaisR.
O suporte de um conjunto fuzzy A, indicado por supp(A), é o conjunto crisp de todos os elementos deχque têm grau de pertinência diferente de zero emA, ou seja,
supp(A) = {x∈χ:µA(x)>0}.
Figura 7 – Representação Gráfica dosα-níveis: [A]αe[A]0 6=R
O suporte de um T1FSAidentifica todos os elementos do universoU que possuem alguma associação comA. E ainda, um T1FS cujo suporte contém apenas um único pontox ∈U e tal queµA(x) = 1é denominado T1FS unitário.
O nível zero de um conjunto fuzzy A constitui o fecho do suporte de A, indicado por[A]0 =suppA, ou seja, o menor sub-intervalo fechado de [0,1] contendosuppA.
Dizemos que um T1FS A é convexo se, e somente se, a condição dada por:
A(λx1+ (1−λ)x2)≤min[A(x1), A(x2)], é satisfeita para todo par(x1,x2)∈χ×χ.
A altura de um T1FS A está definida como o supremo dos valores de sua função de pertinência, ou seja,supx∈UA(x). E, tem-se que o T1FSAé normal se a sua altura é igual a1, ou seja,supx∈χA(x) = 1.
Se um T1FS A é normal, tal fato significa que existe pelo menos um ponto no universo χ esta totalmente compatível com o conceito subjacente modelado por A.
Diante dessa interpretação, neste trabalho construímos um modelo fuzzy cujos con- juntos fuzzy estão normalizados.
E finalizando esta sessão, reportam-se que um T1FS A sobre U é chamado de número fuzzy T1 sempre queAé normal, convexo e possui suporte limitado.