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Timestamp: 2018-12-16 16:42:55+00:00

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Francisco Calderón Olivares
1 Escuela Politécnica Superior (Jaén) Ingeniería en Informática UNIVERSIDAD DE JAÉN Escuela Politécnica Superior (Jaén) PROTOTIPO SOFTWARE PARA LA CLASIFICACIÓN DEL ACEITE DE OLIVA VIRGEN CON DIFERENTES DOMINIOS DE EXPRESIÓN Alumna: Ana Arroyo Moral Tutora: Dra. Macarena Espinilla Estévez Dpto: Informática Área: Arquitectura y Tecnología de Computadores Agosto 2013
2 Escuela Politécnica Superior de Jaén 2
3 Universidad de Jaén Escuela Politécnica Superior de Jaén Departamento de Informática Dra. Prof. Dª. Macarena Espinilla Estévez, tutora del Proyecto Fin de Carrera titulado: Prototipo Software para la Clasificación del Aceite de Oliva Virgen con Diferentes Dominios de Expresión, que presenta Dª. Ana Arroyo Moral, autoriza su presentación para defensa y evaluación en la Escuela Politécnica Superior de Jaén. Jaén, Agosto 2013 La alumna: La tutora: D. Ana Arroyo Moral Dª. Macarena Espinilla Estévez Escuela Politécnica Superior de Jaén 3
4 ÍNDICE GENERAL Índice de contenidos... 4 Índice de figuras... 5 Índice de tablas... 8 Capítulo 1 - Introducción Introducción al proyecto Propósito Objetivos Capítulo 2 - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información Toma de decisiones y Evaluación Información involucrada en el proceso de evaluación sensorial Evaluación Sensorial del aceite de oliva virgen. Método COI Capítulo 3 - Proyecto Descripción Especificación de requerimientos Análisis del sistema Diseño del sistema Implementación Pruebas Capítulo 4 - Conclusiones Conclusiones finales Trabajos futuros Bibliografía Anexo I - Manual de instalación Anexo II - Manual de usuario: Administrador Anexo III - Manual de usuario: Catador Anexo IV - Manual del desarrollador Escuela Politécnica Superior de Jaén 4
5 ÍNDICE DE FIGURAS FIGURA 1: TIPOS DE DOMINIOS DE EXPRESIÓN FIGURA 2: RESOLUCIÓN DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN FIGURA 3: ESQUEMA DE UN PROCESO DE TOMA DE DECISIÓN FIGURA 4: EJEMPLO DE FUNCIÓN DE PERTENENCIA FIGURA 5: INTERSECCIÓN Y UNIÓN EN CONJUNTOS DIFUSOS FIGURA 6: REPRESENTACIÓN GRÁFICA DE LAS FUNCIONES DE PERTENENCIA TRIANGULAR, TRAPEZOIDAL Y GAUSSIANA FIGURA 7: HOJA DE PERFIL ORIGINAL FIGURA 8: FASES DEL MODELO SENSORIAL DEL ACEITE DE OLIVA FIGURA 9: ESCALA NUMÉRICA DE 0 A FIGURA 10: HOJA DE PERFIL PARA DOMINIO DE EXPRESIÓN NUMÉRICO FIGURA 11: ESCALA LINGÜÍSTICA DE 5 ETIQUETAS FIGURA 12: HOJA DE PERFIL PARA DOMINIO LINGÜÍSTICO DE 5 ETIQUETAS FIGURA 13: ETIQUETA TRAPEZOIDAL FIGURA 14: ESCALA DIFUSO NO BALANCEADA DE 4 ETIQUETAS FIGURA 15: RESTRICCIONES DE LA SEMÁNTICA DE LAS ETIQUETAS DIFUSAS FIGURA 16: HOJA DE PERFIL PARA DOMINIO DIFUSO DE 4 ETIQUETAS FIGURA 17: ESCALA 2-TUPLA DE 5 ETIQUETAS FIGURA 18: HOJA DE PERFIL PARA DOMINIO LINGÜÍSTICO DE 5 ETIQUETAS FIGURA 19: DIAGRAMA FRONTERA FIGURA 20: CASO DE USO - GESTIONAR USUARIOS FIGURA 21: CASO DE USO - GESTIONAR MUESTRAS FIGURA 22: CASO DE USO - GESTIONAR SESIONES DE CATA FIGURA 23: CASOS DE USO - GESTIONAR RESULTADOS FIGURA 24: CASO DE USO - EVALUAR MUESTRAS FIGURA 25: DIAGRAMA ENTIDAD - RELACIÓN FIGURA 26: ESQUEMA ENTIDAD RELACIÓN MODIFICADO FIGURA 27: EJEMPLO DE PANTALLA I FIGURA 28: EJEMPLO DE PANTALLA II FIGURA 29: POSIBLES ERRORES EN LA ENTRADA AL SISTEMA FIGURA 30: POSIBLES ERRORES DURANTE EL ALTA DE USUARIOS FIGURA 31: POSIBLES ERRORES DURANTE LA ELIMINACIÓN DE USUARIOS FIGURA 32: POSIBLES ERRORES DURANTE EL ALTA DE MUESTRAS FIGURA 33: POSIBLES ERRORES DURANTE LA ELIMINACIÓN DE MUESTRAS FIGURA 34: POSIBLES ERRORES DURANTE LA CONSULTA DE LAS SESIONES DE CATA DE LAS MUESTRAS FIGURA 35: POSIBLES ERRORES EN LA CONSULTA DE LAS HOJAS DE PERFIL DE UNA MUESTRA FIGURA 36: POSIBLES ERRORES CON RANGOS NUMÉRICOS FIGURA 37: POSIBLES ERRORES CON RANGOS LINGÜÍSTICOS FIGURA 38: POSIBLES ERRORES AL GESTIONAR ETIQUETAS SEMÁNTICAS FIGURA 39: POSIBLE ERROR AL CONSULTAR UN JUEGO DE ETIQUETAS FIGURA 40: POSIBLE ERROR AL ELIMINAR UN RANGO FIGURA 41: POSIBLES ERRORES AL CREAR SESIONES DE CATA FIGURA 42: EDICIONES DE JAVA FIGURA 43: COMPILACIÓN / EJECUCIÓN DE CÓDIGO EN JAVA Escuela Politécnica Superior de Jaén 5
6 FIGURA 44: PROBLEMÁTICA DE LA PERSISTENCIA EN LAS BBDD FIGURA 45: USO DE DATOS RELACIONALES EN LA APLICACIÓN FIGURA 46: USO DE DATOS RELACIONALES EN LA APLICACIÓN USANDO DAO FIGURA 47: USO DE UNA BD ORIENTADA A OBJETOS FIGURA 48: USO DE UN MOTOR DE PERSISTENCIA FIGURA 49: EJEMPLO JPA - RELACIÓN ENTRE LAS CLASES FIGURA 50: EJEMPLO JPA- IMPLEMENTACIÓN DE LAS CLASES FIGURA 51: EJEMPLO JPA - TABLAS EXISTENTES EN LA BD FIGURA 52: EJEMPLO JPA - CLASE CUSTOMER CON ANOTACIONES FIGURA 53: EJEMPLO JPA - CLASE ORDER CON ANOTACIONES FIGURA 54: MAPEO DE RELACIONES DE 1 A N FIGURA 55: MAPEO DE RELACIONES DE N A M FIGURA 56: EJEMPLO JPA - MANIPULACIÓN DE LAS CLASES FIGURA 57: EJEMPLO DE JPA - CONSULTAS CON JPQL FIGURA 58: EJEMPLO DE ENTITYMANAGER FIGURA 59: LIBRERÍAS NECESARIAS PARA LA CONEXIÓN CON LA BD Y MOTOR DE PERSISTENCIA JPA FIGURA 60: CONEXIÓN CON EL SERVIDOR DE BD MYSQL I FIGURA 61: CONEXIÓN CON EL SERVIDOR DE BD MYSQL II FIGURA 62: CREAR UNIDAD DE PERSISTENCIA FIGURA 63: CREAR LAS CLASES DESDE LA BD I FIGURA 64: CREAR LAS CLASES DESDE LA BD II FIGURA 65: CREAR LAS CLASES DESDE LA BD III FIGURA 66: CREAR LAS CLASES DESDE LA BD IV FIGURA 67: CREAR CLASES JPA CONTROLLER I FIGURA 68: CREAR CLASES JPA CONTROLLER II FIGURA 69: HERRAMIENTA MYSQL WORKBENCH ILUSTRACIÓN 70: INSTALACIÓN DEL SERVIDOR DE BASES DE DATOS MYSQL ILUSTRACIÓN 71: EJECUCIÓN DEL SCRIPT QUE CONTIENE LA BASE DE DATOS FIGURA 72: GESTIÓN DE USUARIOS FIGURA 73: ALTA DE USUARIOS FIGURA 74: BAJA DE USUARIOS FIGURA 75: GESTIÓN DE ATRIBUTOS FIGURA 76: ALTA DE ATRIBUTOS FIGURA 77: BAJA DE ATRIBUTOS FIGURA 78: GESTIÓN DE MUESTRAS FIGURA 79: ALTA DE MUESTRAS DE ACEITE FIGURA 80: BAJA DE MUESTRAS DE ACEITE FIGURA 81: CONSULTAR LAS SESIONES DE CATA QUE ESTÁN ASOCIADAS A UNA DETERMINADA MUESTRA DE ACEITE FIGURA 82: CONSULTAR HOJA DE PERFIL AGREGADA FIGURA 83: GESTIÓN DE DOMINIOS DE EXPRESIÓN FIGURA 84: ALTA DE RANGOS NUMÉRICOS FIGURA 85: BAJA DE RANGO NUMÉRICO FIGURA 86: ALTA DE UN JUEGO CON 5 ETIQUETAS LINGÜÍSTICAS FIGURA 87: BAJA DE UN JUEGO DE ETIQUETAS FIGURA 88: ALTA DE UN JUEGO CON 3 ETIQUETAS DIFUSAS FIGURA 89: CONSULTAR LAS ESCALAS EXISTENTES EN EL SISTEMA Escuela Politécnica Superior de Jaén 6
7 FIGURA 90: CONSULTAR LAS ETIQUETAS DE UN DETERMINADO JUEGO Y ESCALA FIGURA 91: ALTA DE UNA SESIÓN DE CATA FIGURA 92: ELIMINAR UNA SESIÓN DE CATA FIGURA 93: GESTIÓN DE RESULTADOS FIGURA 94: ESTADO DE LAS SESIONES DE CATA FIGURA 95: ELIMINAR CATADOR/A DE UNA SESIÓN DE CATA FIGURA 96: CLASIFICACIÓN DE LA MUESTRA DE ACEITE DE OLIVA FIGURA 97: RESULTADOS DE LAS SESIONES DE CATA FINALIZADAS FIGURA 98: CERRAR SESIÓN FIGURA 99: CERRAR LA APLICACIÓN FIGURA 100: MODIFICAR CONTRASEÑA DE UN CATADOR FIGURA 101: CONSULTAR HOJAS DE PERFIL SIN EVALUAR FIGURA 102: CONSULTAR HOJAS DE PERFIL EVALUADAS FIGURA 103: CERRAR SESIÓN CATADOR FIGURA 104: CERRAR LA APLICACIÓN CATADOR FIGURA 105: REPARACIÓN DE PROBLEMAS ASOCIADOS A LAS LIBRERÍAS DE UN PROYECTO EN NETBEANS Escuela Politécnica Superior de Jaén 7
8 ÍNDICE DE TABLAS TABLA 1: ESQUEMA GENERAL DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN CON UN ÚNICO CRITERIO TABLA 2: ESQUEMA GENERAL DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN MULTICRITERIO TABLA 3: ESQUEMA GENERAL DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN CON UN SOLO EXPERTO TABLA 4: ESQUEMA GENERAL DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN MULTIEXPERTO TABLA 5: ESQUEMA GENERAL DE UN PROBLEMA DE TOMA DE DECISIÓN MULTICRITERIO TABLA 6: PROPIEDADES DE LAS FUNCIONES TABLA 7: VECTORES DE UTILIDAD POR EL PANEL DE CATADORES DOMINIO NUMÉRICO TABLA 8: MEDIANAS OBTENIDAS - DOMINIO NUMÉRICO TABLA 9: EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ACEITE DE OLIVA - DOMINIO NUMÉRICO TABLA 10: ESCALA LINGÜÍSTICA DE 5 ETIQUETAS TABLA 11: VECTORES DE UTILIDAD POR EL PANEL DE CATADORES DOMINIO LINGÜÍSTICO DE 5 ETIQUETAS TABLA 12: MEDIANAS OBTENIDAS - DOMINIO LINGÜÍSTICO DE 5 ETIQUETAS TABLA 13: EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ACEITE DE OLIVA - DOMINIO LINGÜÍSTICO DE 5 ETIQUETAS TABLA 14: ESCALA DIFUSA DE 4 ETIQUETAS TABLA 15: VECTORES DE UTILIDAD POR EL PANEL DE CATADORES DOMINIO DIFUSO DE 5 ETIQUETAS TABLA 16: MEDIANAS OBTENIDAS - DOMINIO DIFUSO DE 4 ETIQUETAS TABLA 17: EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ACEITE DE OLIVA - DOMINIO DIFUSO DE 4 ETIQUETAS TABLA 14: ESCALA 2-TUPLA DE 5 ETIQUETAS TABLA 15: VECTORES DE UTILIDAD POR EL PANEL DE CATADORES DOMINIO 2-TUPLA DE 5 ETIQUETAS TABLA 16: EQUIVALENCIA ENTRE 2-TUPLAS Y NUMÉRICO TABLA 17: MEDIANAS OBTENIDAS - DOMINIO 2-TUPLA DE 5 ETIQUETAS TABLA 18: EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL ACEITE DE OLIVA - DOMINIO 2-TUPLA DE 5 ETIQUETAS TABLA 19: CAMPOS DE LA TABLA ATTRIBUTE TABLA 20: CAMPOS DE LAS TABLAS NUMATTRIBUTE, NUMATTRIBUTE_U, NUMATTRIBUTE_I TABLA 21: CAMPOS DE LA TABLA RANK TABLA 22: CAMPOS DE LA TABLA LINGATTRIBUTE TABLA 23: CAMPOS DE LA TABLA SCALE TABLA 24: CAMPOS DE LA TABLA SEMANTICS TABLA 25: CAMPOS DE LA TABLA LABEL TABLA 26: CAMPOS DE LA TABLA PROFILESHEET TABLA 27: CAMPOS DE LA TABLA USER TABLA 28: CAMPOS DE LA TABLA SAMPLE TABLA 29: CAMPOS DE LA TABLA TASTINGSESSION TABLA 30: CAMPOS DE LA TABLA LA_PS TABLA 31: CAMPOS DE LA TABLA NAU_PS TABLA 32: CAMPOS DE LA TABLA NAI_PS TABLA 33: CAMPOS DE LA TABLA USER_TASTINGSESSION TABLA 34: CAMPOS DE LA TABLA TASTINGSESSION_SAMPLE TABLA 35: EJEMPLOS DE METÁFORAS TABLA 36: TIPOS DE INSTRUCCIONES DDL TABLA 37: TIPOS DE INSTRUCCIONES DCL TABLA 38: TIPOS DE INSTRUCCIONES DML TABLA 39: TEST TABLA 40: TEST TABLA 41: TEST Escuela Politécnica Superior de Jaén 8
9 TABLA 42: TEST TABLA 43: TEST TABLA 44: RESULTADOS OBTENIDOS EN LOS TESTS Escuela Politécnica Superior de Jaén 9
10 CAPÍTULO 1 - INTRODUCCIÓN 1. Introducción al proyecto La evaluación es uno de los procesos más importantes en la industria, la alimentación, las empresas, etc., con multitud de disciplinas tales como: la evaluación sensorial, la evaluación de calidad, la evaluación de desempeño, etc. En todo proceso de evaluación se realiza un análisis de las características o indicadores del elemento que es objeto de evaluación. Este análisis es similar al que se realiza en los problemas de toma de decisiones [20,29,73], en los que antes de tomar una decisión, se lleva a cabo un proceso de análisis que permite a los decisores tomar decisiones de una forma coherente. Además, dicho análisis es responsable de realizar un estudio metódico y analítico que ayuda a analizar las alternativas, indicadores, etc., del elemento que se está estudiando. Nuestro interés en este proyecto fin de carrera se centra en la evaluación sensorial [3] debido a la gran utilidad que tiene a nivel industrial, siendo también fundamental para realizar controles de calidad de productos, destacando además a nivel comercial y de mercado para conocer la aceptación y la preferencia de los productos sobre los consumidores, entre otras aplicaciones. La evaluación sensorial es una disciplina científica que a través de sus métodos evalúa, mide, califica y describe los atributos sensoriales de un producto (alimentos, tejidos, perfumes, etc.), utilizando como herramienta analítica los sentidos de los seres humanos, la vista, el olfato, el oído, el gusto y el tacto, lo que conlleva que el tipo de información implicada en el proceso de evaluación sensorial presente vaguedad e incertidumbre. Este proyecto fin de carrera está enfocado en el ámbito de la evaluación sensorial del aceite de oliva. El objetivo de la evaluación sensorial del aceite de oliva es clasificar el aceite en una de las tres categorías existentes: Virgen Extra, Virgen y Lampante. Para ello, un conjunto de catadores evalúa las características sensoriales del aceite en una escala no estructura de 10 cm de longitud, interpretándose la valoración como un número real en el intervalo 0-10 [1]. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 10
11 Actualmente, el dominio de expresión utilizado para valorar las características sensoriales del aceite de oliva está sujeto a debate, ya que se les exige a los catadores un nivel de precisión muy elevado para expresar información que perciben a través de los sentidos, siendo esta información vaga e imprecisa. Por otro lado, no existen en el mercado aplicaciones informáticas que permitan gestionar la información presente en la evaluación sensorial del aceite de oliva. Aplicaciones informáticas en este ámbito permitirían realizar los procesos de evaluación sensorial de un modo más eficiente y eficaz. El objetivo de este proyecto fin de carrera es realizar una aplicación de escritorio para la clasificación de las muestras de aceite de oliva que ofrezca una flexibilización a la hora de expresar las valoraciones de los atributos sensoriales del aceite de oliva a través de diferentes dominios de expresión. Para ello, se va a dar la posibilidad de trabajar con los siguientes dominios de expresión: numérico e intervalar, tanto para valores reales como naturales positivos, y a través de variables lingüísticas, modelando dicha información a través de diferentes metodologías: basadas en el lógica difusa, enfoque lingüístico difuso y lingüístico 2-tuplas. A continuación, se presenta la estructura de la presenta memoria. En el capítulo 2 vamos a revisar los conceptos básicos sobre la toma de decisiones y el tipo de información involucrada en los procesos de evaluación sensorial. Así como las nociones de lógica difusa y teoría de conjuntos difusos, el enfoque lingüístico difuso y 2-tuplas. Además se indicará cómo se lleva a cabo la evaluación sensorial del aceite de oliva virgen según el método oficial que establece el Consejo Oleícola Internacional (COI). En el capítulo 3 se describen las diferentes fases que forman el ciclo de vida del software como son las especificaciones de requerimientos tanto funcionales como no funcionales, análisis del sistema, diseño del sistema, implementación y pruebas. En el capítulo 4 se indican unas conclusiones finales junto con posibles mejoras en trabajos futuros. Por último unos anexos que incluyen los manuales de instalación, desarrollador y de usuario tanto catador como administrador. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 11
12 2. Propósito El propósito de este proyecto es la implementación de una aplicación de escritorio con tecnología JAVA que permita realizar de forma automática la clasificación del aceite de oliva virgen utilizando para ello diferentes dominios de expresión: Enteros Original Reales Numérico Enteros Dominios de expresión Lingüístico Difuso Intervalos Reales Alfa original Dos tuplas Alfa modificado Figura 1: Tipos de dominios de expresión 3. Objetivos Los objetivos que se pretenden alcanzar son los siguientes: 1. Buscar y revisar fuentes bibliográficas. 2. Analizar el modelo existente sobre información heterogénea. 3. Implementar los diferentes dominios de expresión propuestos y el algoritmo que permite agregar toda la información de la sesión de cata. 4. Diseñar e implementar una base de datos que recoja la información generada en las sesiones de cata. 5. Diseñar e implementar de una interfaz de usuario amigable y usable. 6. Realizar manuales para el uso correcto de la aplicación. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 12
13 CAPÍTULO 2 - EVALUACIÓN SENSORIAL DEL ACEITE DE OLIVA Y MODELADO DE LA INFORMACIÓN 1. Toma de decisiones y Evaluación En este apartado se indicarán distintos conceptos y características de los problemas de toma de decisión Toma de decisión En un sentido amplio, tomar una decisión consiste en elegir la mejor opción o alternativa entre un conjunto de opciones o alternativas posibles. Los problemas de toma de decisión presentan los siguientes elementos básicos [20]: 1. Uno o varios objetivos por alcanzar. objetivos. 2. Un conjunto de alternativas o decisiones posibles para alcanzar dichos 3. Un conjunto de factores o estados de la naturaleza que definen el contexto en el que se plantea el problema de decisión. formados 4. Un conjunto de valores de utilidad o consecuencias asociados a los pares por cada alternativa y estado de la naturaleza. Dependiendo de las características de los elementos del problema de decisión, éstos podrán clasificarse atendiendo a distintos puntos de vista. Por otro lado, el tipo de información que define el marco del problema y su modelado influirían también en el modelo de resolución del problema de decisión. En las siguientes secciones, describiremos la clasificación de los problemas de toma de decisión según la teoría de decisión. Revisaremos el modelado de preferencias, Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 13
14 debido a su papel principal en los procesos de toma de decisión, ya que definirá cómo se expresa el conocimiento, los gustos, las afinidades, etc., que forman parte del problema de toma de decisión. Por último, veremos de forma breve un esquema básico de resolución de un problema de decisión Clasificación de los Problemas de Toma de Decisiones Ante la gran variedad de situaciones o problemas de decisión que se pueden presentar en la vida real, la teoría de la decisión [29, 73] ha establecido una serie de criterios que permiten clasificar los problemas de decisión atendiendo a diferentes puntos de vista: decisión. 1. Según el número de criterios o atributos que se han de valorar en la toma de 2. Según el ambiente de decisión en el que se han de tomar las decisiones. 3. Según el número de expertos que participan en el proceso de decisión. continuación. La descripción de cada punto de vista de dicha clasificación se muestra a A) Número de Criterios El número de criterios o atributos que se tienen en cuenta en los procesos de decisión para obtener la solución permite clasificar a los problemas de decisión en dos tipos [22, 23, 30, 31, 32, 46, 51, 52, 59, 62]: 1. Problemas con un sólo criterio o atributo. Problemas de decisión en los que, para evaluar las alternativas, se tiene en cuenta un único criterio o atributo que representa la valoración dada a esa alternativa. La solución se obtiene como la alternativa que mejor resuelve el problema teniendo en cuenta este único criterio. Supongamos un problema de decisión en el que nos planteamos cambiar de coche y nos ofrecen tres posibles alternativas, siendo el criterio de optimización de la Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 14
15 decisión el criterio precio. Este problema de decisión sería muy simple de resolver puesto que escogeríamos la alternativa con el menor precio. En los problemas de decisión de un único criterio, cada alternativa es caracterizada por un único valor. Sea X = {x 1, x 2,...; x n } el conjunto de alternativas del problema. Una forma de representación de la información del problema se muestra en la siguiente tabla: Tabla 1: Esquema general de un problema de toma de decisión con un único criterio Cada entrada, y i, de la tabla indica la valoración de la alternativa, x i. Según el marco de definición del problema, cada, y i, estaría valorada en un dominio de expresión determinado (numérico, lingüístico, etc.). 2. Problemas multicriterio o multiatributo. Problemas de decisión en los que, para evaluar las alternativas, se tienen en cuenta dos o más criterios o atributos que definen cada alternativa. La alternativa solución sería aquella que mejor resuelva el problema considerando todos estos criterios o atributos. Supongamos el problema presentado anteriormente. Éste se complicaría y el proceso para resolverlo sería diferente si, además de considerar el precio, también tuviésemos en cuenta otros criterios o atributos como el diseño y el consumo del coche. En este caso, nos enfrentaríamos a un problema en el que se consideran varios criterios o atributos para tomar una decisión y, por lo tanto, hablamos de un problema de decisión multicriterio o multiatributo. El número de criterios en un problema de decisión multicriterio se asume que es finito. Sean X ={x1, x2,..., xn} y C = {c1, c2,..., ch} el conjunto de alternativas y el conjunto de criterios respectivamente, que caracterizan una situación de decisión determinada, entonces una representación de la información del problema puede expresarse mediante la siguiente tabla: Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 15
16 Tabla 2: Esquema general de un problema de toma de decisión multicriterio Cada entrada, y ij, indica la preferencia de la alternativa, x i, respecto del criterio, cj. Los problemas de toma de decisión multicriterio son más complejos de resolver que los problemas en los que hay un solo criterio. Cada criterio puede establecer un orden de preferencia particular y diferente sobre el conjunto de alternativas. A partir del conjunto de órdenes de preferencia particulares, será necesario establecer algún mecanismo que permita construir un orden global de preferencia. En la literatura, podemos encontrar varios ejemplos [67, 73]. B) Ambiente de Decisión El ambiente de decisión viene definido por las características y el marco en el que se va a llevar a cabo la toma de decisión. La teoría clásica de la decisión distingue tres situaciones o ambientes de decisión [29, 73]: 1. Ambiente de certidumbre. Un problema de decisión está definido en un ambiente de certidumbre cuando son conocidos con exactitud todos los elementos o factores que intervienen en el problema. Esta situación permite asignar valores cuantitativos de utilidad a cada una de las alternativas presentes en el problema. Como ejemplo, supongamos que una directora debe mandar la impresión de unos programas para un festival musical. La directora conoce el objetivo impresión de los programas al mínimo coste y no tiene dificultad para comparar los presupuestos de las distintas imprentas locales para la impresión de los programas. En este caso, la directora conoce todos los factores que se han de tener en cuenta para tomar la decisión y puede elegir una imprenta y saber con certeza cuánto costará la impresión. 2. Ambiente de riesgo. Un problema de decisión está definido en un ambiente de riesgo cuando alguno de los elementos o factores que intervienen están sujetos a las Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 16
17 leyes del azar. En estos casos, los problemas pueden ser resueltos utilizando la teoría de la probabilidad. Supongamos el problema presentado anteriormente. La información presente no le servirá a la directora para saber Cuántos programas debe imprimir? Para tomar esta decisión debe considerar el hecho de que, si bien no quiere quedarse sin programas, ordenar demasiados programas es un gasto innecesario. Si el festival es el décimo evento anual que tiene en su población en esa época del año, la directora puede analizar los datos existentes para determinar, aunque con cierto riesgo, la cantidad de programas que probablemente se necesitarán y podrá basarse en estimaciones estadísticas de eventos anteriores. 3. Ambiente de Incertidumbre. Un problema de decisión está definido en un ambiente de incertidumbre cuando la información disponible sobre las distintas alternativas puede ser incompleta, vaga o imprecisa, lo que implica que la utilidad asignada a cada alternativa tenga que ser valorada de forma cualitativa. Esta incertidumbre surge a raíz del intento de modelar la imprecisión propia del comportamiento humano o la inherente a ciertos fenómenos que por su naturaleza son inciertos (imprecisos). Como ejemplo, supongamos la situación anterior. La directora quiere escoger el diseño de la portada del programa que más agrade a la población. En este caso, la directora se encuentra en un problema de decisión bajo un ambiente de incertidumbre. Problemas relacionados con la toma de decisión han sido tradicionalmente tratados, o bien con enfoques determinísticos, o probabilísticos. El primero ignora completamente la incertidumbre, mientras que el segundo asume que cualquier incertidumbre puede ser representada como una distribución de probabilidad. Sin embargo, en problemas reales (ingeniería, planificación, etc.) las decisiones han de tomarse bajo situaciones con información vaga, imprecisa e incierta. Habitualmente, la incertidumbre es de naturaleza no probabilística como, por ejemplo, la que puede surgir al intentar valorar fenómenos relacionados con las apreciaciones sensoriales. Esto ha generado la necesidad de recurrir a la definición de herramientas para tratar este tipo de incertidumbre, entre ellos se encuentran la teoría de los conjuntos difusos [27], rough sets [28, 34, 45], conjuntos difusos intuicionistas [6, 14, 15, 17, 69, 79], etc. La lógica difusa y el enfoque lingüístico difuso serán las herramientas que utilizaremos en esta memoria para el tratamiento de este tipo de incertidumbre, ya Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 17
18 que el uso de la información lingüística hace más flexibles y fiables los modelos de decisión bajo incertidumbre. C) Número de Expertos Finalmente, otro punto de vista, a la hora de clasificar los problemas de decisión, hace referencia al número de expertos o fuentes de información que toman parte en el problema de decisión. Un problema de toma de decisión, en el que participan varios expertos, es más complejo que otro en el que la toma decisión se realiza de forma individual. Sin embargo, el hecho de que intervengan varios expertos con puntos de vista diferentes puede ofrecer una solución más satisfactoria al problema [66, 73]. Atendiendo al número de expertos que toman parte en el proceso de Toma de Decisión, los problemas de decisión se pueden clasificar en dos tipos [38, 39, 40, 41, 42, 48, 60, 74, 76, 80]: 1. Unipersonales o individuales. Las decisiones son tomadas por un único experto. En los problemas de decisión unipersonales o individuales, cada alternativa es valorada por un único experto. Sea X = {x 1, x 2,..., x n } el conjunto de alternativas que son valoradas por el experto, e, entonces una forma de representación de la información del problema es la mostrada en la siguiente tabla: Tabla 3: Esquema general de un problema de toma de decisión con un solo experto Cada entrada, y i, de la tabla indica la valoración dada por el experto, e, sobre la alternativa, x i. Según el marco de definición del problema, cada y i estará valorada en un dominio de expresión determinado (numérico, lingüístico, etc.). 2. En Grupo o Multiexperto. La decisiones son tomadas en conjunto por un grupo de expertos que intentan alcanzar una solución, en común, al problema. El número de expertos en problemas de decisión multiexperto se asume que es finito. Sean X = {x 1, x 2, Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 18
19 ..., x n } y E = {e 1, e 2,..., e m } el conjunto de alternativas y el conjunto de expertos respectivamente, que valoran cada alternativa que caracteriza una situación de decisión determinada, entonces una forma de representación de la información del problema puede verse en la siguiente tabla: Tabla 4: Esquema general de un problema de toma de decisión multiexperto Cada entrada, y ij, de la tabla indica la preferencia del experto, e j, sobre la alternativa, x i. Una situación de decisión habitual son los problemas de decisión multiexperto multicriterio, en los que cada experto expresa las preferencias sobre distintos criterios que definen cada alternativa [73]. Estas situaciones están relacionadas con los procesos de evaluación sensorial, donde un conjunto de jueces expresan sus valoraciones sobre las características sensoriales de un producto y es necesario fusionar todas ellas para obtener la valoración global del producto. Tabla 5: Esquema general de un problema de toma de decisión multicriterio Cada experto, e i, proporciona la entrada de la tabla, y i jk, que indica la preferencia de la alternativa, x j, respecto del criterio, c k. Luego en este proyecto nos encontramos con un problema de toma de decisión caracterizado por ser: multicriterio, en un ambiente de incertidumbre y multiexperto. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 19
20 Modelado de Preferencias en Toma de Decisión El modelado de preferencias juega un papel fundamental en los procesos de toma de decisión ya que se utiliza para que los expertos, en base a su conocimiento, experiencias y creencias, expresen sus valoraciones sobre el conjunto de alternativas y establezcan una preferencia sobre la idoneidad de cada una ellas como solución al problema. Un modelado de la información adecuado permite que los expertos expresen mejor sus preferencias. Factores como la naturaleza de la alternativa y los criterios que la definen, junto con la formación y el conocimiento del experto, influirán en cómo modelar la información en cada problema. Para hacer una revisión breve sobre el modelado de preferencias, vamos a considerar dos puntos de vista diferenciados pero igualmente importantes: a) El dominio de expresión. Conjunto de valores utilizados por los expertos para expresar sus preferencias. b) La estructura de representación. Estructura usada en el problema para almacenar las preferencias de los expertos. Ambos puntos de vista se revisan a continuación. A) Dominios de Expresión de Preferencias En problemas de decisión entendemos por dominio de expresión de preferencias al conjunto de valores utilizado por los expertos para emitir sus preferencias. En los problemas de decisión, la elección de un dominio de información para expresar las preferencias puede deberse a varios motivos: 1. Naturaleza cuantitativa o cualitativa de la información. La naturaleza del atributo puede condicionar el dominio utilizado para su valoración. Atributos de naturaleza cuantitativa se adecúan mejor a valoraciones de tipo numérico que aquellos de naturaleza cualitativa en los que al tratarse, por ejemplo, de sensaciones o percepciones subjetivas, el uso de otro tipo de valoraciones como palabras o términos lingüísticos (bueno, malo, mejor, etc.) suele ser más apropiado. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 20
21 2. Pertenencia de los expertos a diferentes áreas de conocimiento. Siempre que sea posible, cada experto tenderá a utilizar un dominio de información que le resulte cercano al tipo de información con el que esté acostumbrado a trabajar en su respectiva área de trabajo. Así, expertos pertenecientes a áreas técnicas se sentirán cómodos utilizando valoraciones numéricas. Sin embargo, aquellos pertenecientes a áreas sociales pueden preferir utilizar otro tipo de valoraciones no numéricas como las lingüísticas. 3. Expertos con diferente grado de conocimiento sobre el problema. La experiencia de los expertos en la resolución de problemas similares puede implicar que unos expertos opten por elegir dominios de expresión precisos como, por ejemplo, escalas con un elevado número de valoraciones, frente a otros expertos con menos experiencia y que se sientan más habituales utilizando escalas con un menor número de valoraciones. Adaptar el modelado de preferencias al marco en el que se desarrolla el problema de decisión logra que los expertos se sientan más cómodos y seguros a la hora de valorar sus preferencias y, por lo tanto, que la solución final tenga mayor fiabilidad. En la literatura, encontramos que en los problemas de toma de decisión la información puede ser expresada en distintos dominios, siendo los más comunes los siguientes: 1. Dominio Numérico [29 61, 62]. 2. Dominio Intervalar [12, 16, 38, 50, 77]. 3. Dominio Lingüístico [19, 36, 37, 70, 76, 80]. En proyecto, nos centramos en procesos de evaluación sensorial, donde las preferencias de los expertos son percibidas a través de sus órganos sensoriales. Este hecho hace que el conocimiento sobre los atributos sensoriales evaluados sea vago e impreciso. Dicha incertidumbre no es probabilística y el uso de información lingüística para modelar esta información nos da mayor flexibilidad y fiabilidad, entre otras razones, porque los expertos se sienten más cómodos al valorar lingüísticamente atributos de naturaleza cualitativa relacionados con percepciones. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 21
22 B) Estructuras de Representación de Preferencias Una vez conocidos los dominios de expresión más comunes en problemas de toma de decisión, vamos a revisar qué tipos de estructuras son más comunes en los problemas de decisión para representar las preferencias: 1. Órdenes de Preferencia. Este formato de representación de preferencias establece un ranking u orden de alternativas que representa la idoneidad de cada alternativa como solución al problema de decisión según el punto de vista de cada experto. Las preferencias de un experto, ei Є E, sobre un conjunto de alternativas, X, se describen mediante un orden de preferencias individual, O i = {o i (1),...,; o i (n)}, donde o i ( ) es una función de permutación sobre el conjunto de índices, {1,...,n}, para dicho experto [57, 68, 71, 72]. De esta forma, un experto, de acuerdo a su punto de vista, proporciona un vector de alternativas ordenado de mejor a peor. Para todo orden de preferencia, O i, supondremos, sin pérdida de generalidad, que cuanto menor es la posición de una alternativa en dicho orden, mejor satisface dicha alternativa el objetivo del experto que proporciona dicho orden y viceversa. Por ejemplo, sea E = {e1,..., em} (m 2) un conjunto finito de expertos que han de expresar sus preferencias sobre un conjunto finito de alternativas X = {x1,..., xn} (n = 4). Si el experto e2 proporciona el siguiente orden de preferencia {x2; x4; x1; x3}, entonces o 2 (1) = 2; o 2 (2) = 4; o 2 (3) = 1; o 2 (4) = 3, lo que significa que la alternativa x 2 es la mejor para dicho experto, mientras que la alternativa x 3 es la peor. 2. Vectores de Utilidad. Los valores de utilidad han sido un formato de representación de preferencias muy utilizado en la literatura clásica [21, 26, 75]. En este caso, las preferencias de un experto, ei Є E, sobre un conjunto de posibles alternativas, X, se describen mediante un vector de n valores de utilidad en un dominio D, U i = {u i 1,...,u i n}, u i j Є D. Este formato de representación de preferencias es más fino que los anteriores, por lo que un experto puede utilizarlo para representar correctamente sus preferencias sobre las alternativas, siendo necesario que el experto sea capaz de evaluar cada alternativa de manera global con respecto a las demás. Por ejemplo, sea E = {e1,..., em} Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 22
23 (m 2) un conjunto finito de expertos que han de expresar sus preferencias sobre un conjunto finito de alternativas X = {x1,..., xn} (n = 4). Si el experto e2 proporciona el siguiente vector de utilidad: U 2 = {0.3,0.7, }, significará que, desde su punto de vista, la alternativa x1 es la peor de todas y que x3 es la mejor. Este proyecto, el cual está centrado en procesos de evaluación sensorial, los catadores utilizarán vectores de utilidad para expresar sus preferencias, debido a que la forma habitual de evaluar un producto en evaluación sensorial es valorar cada uno de los atributos sensoriales que lo definen. Por ello, en los modelos de evaluación sensorial que proponemos en esta memoria, las preferencias de los catadores serán recogidas a través de vectores de utilidad y en un dominio de expresión lingüístico. 3. Relaciones de Preferencia. En la Teoría Clásica de Preferencias [65], las preferencias sobre un conjunto de alternativas, X = {x1,..., xn}, se pueden modelar a través de una relación binaria R definida como sigue: x l Rx k " xl no es peor que xk" Esta definición considera una relación binaria como una relación de preferencia débil, e implica que dicha relación, R, es reflexiva. Con esta definición, es natural asociar un número real, llamado valoración y denotado R(xi; xj) Є R, el cual representa el grado de verdad de la afirmación " xl no es peor que xk"., o grado de preferencia de la alternativa xi sobre la alternativa xj. Cuando el conjunto de alternativas es finito, podemos asociar una matriz PR a la relación R, tomando como elemento ij{ésimo el valor R(xi; xj) [47, 58, 69, 72]. Sea E = {e1,..., em} (m 2) un conjunto finito de expertos que han de expresar sus preferencias sobre un conjunto finito de alternativas X = {x1,..., xn} (n = 4). Una relación de preferencia individual se representa como una matriz Pei С X x X, donde el valor μpei (x l, x k ) = p lk i representa el grado de preferencia de la alternativa xl sobre la alternativa xk. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 23
24 Procesos de Resolución de Problemas de Toma de Decisiones A pesar de la existencia de los distintos tipos de problemas de decisión, se propone un esquema básico de resolución [24, 30, 64] para los mismos, basado en dos fases: (a) agregación y (b) explotación, que son descritas a continuación. a) Fase de Agregación. Se lleva a cabo a partir de las preferencias individuales de los expertos sobre el conjunto de alternativas para obtener una preferencia global, que agrega sus propiedades. El problema de la agregación de información ha sido estudiado en profundidad y existe gran cantidad de publicaciones al respecto [8, 9, 10, 18, 25, 33, 56, 81, 82, 83]. b) Fase de Explotación. A partir de las preferencias colectivas, se aplica un grado de selección para generar el conjunto solución de alternativas del problema [5, 35, 58, 63]. Podemos ver gráficamente este proceso en la Figura Análisis de Decisión y Procesos de Evaluación A continuación, vamos a mostrar con mayor detalle dicho proceso de resolución y notaremos cuáles son las fases que están directamente relacionadas con un proceso de evaluación. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 24
25 Figura 2: Resolución de un problema de toma de decisión La toma de decisión, como señalan Keeney y Raiffa [49], intenta ayudar a los individuos a tomar decisiones difíciles y complejas de una forma racional. Esta racionalidad implica el desarrollo de métodos y modelos que permitan representar fielmente cada problema y analizar las distintas alternativas con criterios objetivos. Sin embargo, no todo problema de decisión se resuelve por medio de un proceso completamente racional [7,44]. De hecho, muchos factores externos y subjetivos afectan a un problema de decisión. Por lo tanto, la solución puede variar si las condiciones en las que se presenta el problema cambian. El esquema de resolución de un problema de toma de decisión puede descomponerse en 8 fases [24], que se muestran gráficamente en la Figura 3, siendo denominado el conjunto formado por las 7 primeras fases Proceso de Análisis de Decisión. Figura 3: Esquema de un proceso de toma de decisión Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 25
26 Por ejemplo, supongamos que un varón (cercano a los cuarenta años, de ciudad, padre de familia de clase media) se dispone a cambiar de coche. Un coche es muy costoso y hay que analizar detenidamente las alternativas para realizar la mejor adquisición posible, así que el sujeto intenta recabar toda la información posible, busca en Internet, lee folletos de vehículos de distintas categorías, compra revistas de automovilismo, estudia análisis comparativos, etc. Dado que la mayor parte de sus desplazamientos son urbanos y en compañía de sus hijos, el análisis de las distintas alternativas indica que un coche familiar de bajo consumo es el más adecuado, pero finalmente el sujeto compra un coche deportivo, potente, de espacio reducido y mayor consumo. El motivo de esta decisión es que el sujeto, aunque haya hecho un análisis racional, ha tomado una decisión emocional, basada, por lo general, en factores ajenos a la razón. Por tanto, podemos ver que aunque el análisis de decisión (parte racional del proceso de toma de decisión) no sea seguido siempre por los decisores a la hora de tomar sus decisiones (parte emocional del proceso de toma de decisión), sí es responsable de realizar un estudio metódico y analítico que ayuda a los expertos a analizar las alternativas, indicadores, etc., de los elementos que se están estudiando, siendo éste el objetivo de los procesos de evaluación. Dado que el campo de interés de este proyecto es la evaluación sensorial, debemos señalar que la evaluación es un proceso cognitivo complejo que implica diversos mecanismos en los cuales es necesario identificar los elementos que van a ser evaluados, fijar el marco en el que se va a realizar la evaluación, recopilar la información necesaria y, finalmente, obtener una valoración de los elementos evaluados. El objetivo de cualquier proceso de evaluación es obtener una valoración de un artículo (producto, servicio, material, etc.) para mejorarlo o compararlo con otros artículos y, así, saber cuál es mejor. En la literatura científica, podemos encontrar cómo el uso de técnicas de análisis de decisión [2, 13, 46, 53] ha producido buenos resultados en la resolución de procesos de evaluación. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 26
27 2. Información involucrada en el proceso de evaluación sensorial 2.1. Percepciones La evaluación sensorial es una disciplina de la evaluación donde la información proporcionada por un panel de personas (panel de expertos) es percibida por los órganos sensoriales de la vista, el olfato, el oído, el gusto y el tacto. Este tipo de información implica siempre subjetividad, imprecisión, vaguedad,... Por ello, se propone el uso de la aproximación lingüística difusa para modelar este tipo de información en lugar del uso de información precisa, ayudando a los expertos que participan en el proceso de evaluación sensorial a expresar sus percepciones. Sin embargo, se considera que el aparato sensorial humano muestra grados de variación sensorial de persona a persona y que la sensibilidad que puede ser influenciada fácilmente por circunstancias externas o del medio. Esto implica que uno de los grandes problemas asociados al análisis sensorial sea conseguir que la respuesta humana sea precisa. Por lo tanto, pueden existir situaciones en las que los expertos necesiten distintas escalas lingüísticas para expresar sus percepciones hacia un mismo indicador sensorial. En estos casos, nos encontramos ante un proceso de evaluación sensorial con múltiples escalas lingüísticas. De la misma manera, pueden ser necesarias este tipo de escalas cuando evaluamos un objeto o producto donde estén involucrados varios índices sensoriales. Los atributos sensoriales son, en general, todo lo que se percibe a través de los sentidos. Se puede hacer una división de los atributos de acuerdo con los sentidos por los que son percibidos: Apariencia, color y forma mediante la vista. Consistencia y las características relacionadas (fluidez, viscosidad, dureza, fibrosidad, crujiente, flexibilidad) mediante el tacto y el oído. Aroma mediante el olfato. Sensaciones gustativas mediante el gusto. Sabor mediante una combinación del olfato, gusto y tacto. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 27
28 Algunas de las aplicaciones que tiene el análisis sensorial en la industria se detallan a continuación: Control del Proceso de Fabricación: influencia en el cambio de materia prima, ingredientes o cambios en las condiciones del proceso. Desarrollo del producto. Estudios de vida útil. Establecimiento de los límites y grados de calidad. Caracterización del producto (establecimiento perfil sensorial). Estudio comparativo de muestras, estudio de aceptación con consumidores. En este proyecto, aplicaremos uno de los modelos de evaluación sensorial a la caracterización del aceite de oliva en una de las categorías existentes (extra, virgen y lampante) Modelado de información que presenta incertidumbre Nuestro interés se centra en los procesos de evaluación sensorial donde la información proporcionada por los jueces ha sido percibida a través de los sentidos, lo que implica incertidumbre e imprecisión. Dicha incertidumbre no tiene un carácter probabilístico, ya que está asociada a la imprecisión de las valoraciones de los jueces [55]. El uso de la Lógica Difusa y el Enfoque Lingüístico Difuso facilita el tratamiento de este tipo de información. Por tanto, consideramos que el uso de un modelado adecuado para el tratamiento de la incertidumbre e imprecisión mejorará los resultados en los procesos de evaluación sensorial. El uso del enfoque lingüístico difuso ha producido buenos resultados a la hora de modelar la información vaga e imprecisa en diversos campos de aplicación [4, 11, 42, 43, 54, 78]. Dicha aproximación está basada en la teoría de conjuntos difusos Conjuntos difusos Conjuntos difusos y funciones de pertenencia La noción de conjunto refleja la tendencia a organizar, generalizar y clasificar el conocimiento sobre los objetos del mundo real. El encapsulamiento de los objetos es una colección cuyos miembros comparten una serie de características o propiedades Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 28
29 que implican la noción de conjunto. Los conjuntos introducen una noción de dicotomia, que en esencia es una clasificación binaria: o se acepta o se rechaza la pertenencia de un objeto a una categoría determinada. Habitualmente la decisión de aceptar se denota como 1 y la de rechazar como 0. Esta decisión de aceptar o rechazar se expresa mediante una función característica, según las propiedades que posean los objetos del conjunto. La Lógica Difusa se fundamenta en el concepto de conjunto difuso [25] que suaviza el requerimiento anterior y admite valores intermedios en la función característica, que se denomina función de pertenencia. Esto permite una interpretación más realista de la información, puesto que la mayoría de las categorías que describen los objetos del mundo real, no tienen unos límites claros y bien definidos. Un conjunto difuso puede definirse como una colección de objetos con valores de pertenencia entre 0 (exclusión total) y 1 (pertenencia total). Los valores de pertenencia expresan los grados con los que cada objeto es compatible con las propiedades o características distintivas de la colección. Formalmente podemos definir un conjunto difuso como sigue. Definición 2.1: Un conjunto difuso A sobre un dominio o universo de discurso U está caracterizado por una función de pertenencia que asocia a cada elemento del conjunto el grado con que pertenece a dicho conjunto, asignándole un valor en el intervalo [0,1]: Así, un conjunto difuso A sobre U puede representarse como un conjunto de pares ordenados de un elemento perteneciente a U y su grado de pertenencia, A = {(x, μa(x)) / x U, μa(x) [0, 1]}. Por ejemplo, consideremos el concepto persona alta, en un contexto donde la estatura oscila entre 1 y 2 m. Como es de suponer, alguien que mida 1,30 m. no se puede considerar como persona alta por lo que su grado de pertenencia al conjunto de personas altas será de 0. Por el contrario, una persona que Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 29
30 mida 1,90m. si la consideramos alta por lo que su grado de pertenencia al conjunto es de 1. La representación de una función de pertenencia puede adoptar distintas formas, cumpliendo propiedades especificas, pero es el contexto de la aplicación lo que determina la representación más adecuada en cada caso. Puesto que las valoraciones lingüísticas dadas por los usuarios son únicamente aproximaciones, algunos autores consideran que las funciones de pertenencia paramétricas son suficientemente buenas para capturar la imprecisión de tales valoraciones lingüísticas. La representación paramétrica es obtenida a partir de una 4-tupla (a, b, α,β ), ver figura 4, donde a y b indican el intervalo en que el valor de pertenencia es 1, con α y β indicando los limites izquierdo y derecho del dominio de definición de la función de pertenencia trapezoidal. Un caso particular de este tipo de representación son las valoraciones lingüísticas cuyas funciones de pertenencia son triangulares, es decir, a = b, por lo que se representan por medio de una 3-tupla (α,a,β ). La siguiente figura muestra la descripción y la representación grafica de un ejemplo de función de pertenencia trapezoidal. Figura 4: Ejemplo de función de pertenencia Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 30
31 Definiciones básicas Definición 2.2: Se define el soporte de un conjunto difuso A en el universo U, como el conjunto formado por todos los elementos de U cuyo grado de pertenencia a A sea mayor que 0: sup(a) = {x Є U / μ A (x) > 0} Definición 2.3: La altura de un conjunto difuso A se define como el mayor grado de pertenencia de todos los elementos de dicho conjunto: h(a) = max{μ A (x) / x Є U} Definición 2.4: El α -corte de un conjunto difuso A es el conjunto formado por todos los elementos del universo U cuyos grados de pertenencia en A son mayores o iguales que el valor de corte α Є [0, 1]: A a = {x Є U / μ A (x) α } Definición 2.5: Se denomina conjunto de niveles de un conjunto difuso A, al conjunto de grados de pertenencia de sus elementos: L( A ) = {a / μ A (x) = a, x Є U} Operaciones con conjuntos difusos Al igual que en la lógica tradicional, las operaciones lógicas que se pueden establecer entre conjuntos difusos son la intersección, la unión y el complemento. Al igual que el resultado de operar dos conjuntos clásicos es un nuevo conjunto clásico, las mismas operaciones con conjuntos difusos nos darán como resultado otros conjuntos también difusos. Hay muchas formas de definir estas operaciones. Cualquier operación que cumpla las propiedades de una t-norma puede ser usada para hacer la intersección, de igual manera que cualquier operación que cumpla las propiedades de una t-conorma puede ser empleada para la unión. La tabla siguiente muestra las propiedades que deben cumplir las dos familias de funciones y algunos ejemplos. Capítulo II - Evaluación Sensorial del Aceite de Oliva y Modelado de la Información 31
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