Fuzzy logic besliskunde en leefbaarheid (3)     naar deel 1

Resultaatgericht onderzoek

(febr. 2011 enkele verbeteringen in dit artikel aangebracht. J.E.)

door Jan Everink

In de voorgaande twee essays over het onderwerp "Fuzzy logic besliskunde en leefbaarheid" heb ik het belang van relevantie toegelicht en heb ik gewezen op de noodzaak van een correcte probleemstelling en een duidelijke formulering van doelstellingen.
Dit derde en laatste artikel gaat over de theorie-vorming. Er zal pas daadwerkelijk met een onderzoek naar mogelijke oplossingen voor een probleem begonnen kunnen worden als er een voorlopige theorie of hypothese is geformuleerd.

Theorie-vorming

De hypothese heeft in de fuzzy logic benadering een andere functie dan in de gewone wetenschap. De hypothese heeft als doel: het speuren naar relevante informatie mogelijk te maken. Daartoe wordt op de probleemstelling een bewerking toegepast die we "introductie van vaagheid" noemen. We omschrijven in vage termen op welke wijze de probleem-situatie kan worden veranderd in een meer gewenste toestand.

Zoals reeds werd opgemerkt, heeft de probleemstelling in principe een tamelijk hoge zekerheid en een lage relevantie. Het introduceren van vaagheid heeft tot doel deze zekerheid te verminderen teneinde de relevantie te vergroten. We proberen een theorie te formuleren met maximale relevantie en dat is slechts mogelijk door met opzet vaagheid, ofwel onzekerheid, te introduceren.

Vage informatie met een hoge relevantie is in de hypothese veel belangrijker dan zekere informatie met lage relevantie. Daarom proberen we de minimale relevantie die in de probleemstelling aanwezig is zoveel mogelijk ten koste van de zekerheid te vergroten.

Doel van hypothese

In het geval van ons voorbeeld-probleem (uiteenlopende gezondheidsklachten bij het personeel in een werkomgeving) kan deze aanpak de volgende theorie opleveren: "Mogelijk kunnen de gezondheidsklachten worden bestreden door maatregelen ter verbetering van de luchtkwaliteit."

In deze hypothese komen diverse termen voor die onbepaaldheid uitdrukken, zoals "mogelijk", "maatregelen", "verbetering" en "luchtkwaliteit". Dit is de vaagheid die we bewust hebben geïntroduceerd, omdat we alleen op deze wijze een ware propositie kunnen formuleren met voldoende relevantie.

We omschrijven in deze propositie reeds hoe het probleem kan worden bestreden, terwijl we daarover in feite nog vrijwel niets weten. Omdat we willen dat onze theorie formeel juist is moeten we de onzekerheid van ons weten daarin tot uitdrukking brengen. Daarom formuleren we onze theorie met behulp van diverse woorden die vaagheid en onzekerheid uitdrukken.
Deze hypothese zegt in feite nog niets over hoe het probleem concreet bestreden zal kunnen worden. De hypothese is niets anders dan een afbakening van het gebied waarbinnen we naar mogelijk nuttige informatie willen zoeken.

Ook andere voorlopige theorieën kunnen worden opgesteld. Theorieën blijven bij deze aanpak altijd min of meer voorlopig en hypotheses blijven altijd slechts werkhypotheses. Het onderzoek is niet gericht op het bewijzen van een hypothese maar op het vinden van een werkbare oplossing voor een bestaand probleem. De hypothese dient om richting te geven aan het onderzoek.

Intuïtie

Bij het opstellen van een voorlopige theorie, die soms niet meer zal inhouden dan een vermoeden, kan intuïtie een belangrijke rol spelen. Dat intuïtie belangrijk kan zijn wordt treffend geïllustreerd door Heinrich Schliemanns ontdekking van de resten van het historische Troje. De verhalen van Homerus bevatten voor Schliemann geen feiten die anderen niet reeds eerder hadden kunnen lezen. Maar hij nam op grond van zijn intuïtie aan dat deze verhalen méér waren dan puur-literaire creaties. Zijn op basis van deze aanname opgestelde theorie gaf de richting aan bij zijn opgravingen, die zoals bekend tot dramatische archeologische vondsten bleken te leiden.

Het vervagen van bestaande probleem-informatie tot een theorie met grotere relevantie kan worden vergeleken met de manier waarop wij soms in de visuele perceptie afstand nemen van waargenomen details om het geheel te kunnen overzien. We hebben een probleem-omschrijving maar deze laat ons niet voldoende het geheel zien. Het geheel waarnaar we op zoek zijn is: een doeltreffende aanpak om van de probleem-situatie naar een gewenste situatie te komen. Daarom nemen we afstand van de probleem-beschrijving, zodat we deze kunnen plaatsen in een kader waarin ook het te realiseren doel een plaats heeft.

We zoeken naar een oplossing, een idee met hoge relevantie. Een oplossing is een geheel van min of meer zekere gegevens dat laat zien hoe de ongewenste situatie veranderd kan worden in een meer gewenste toestand.

Gericht zoeken naar informatie

Bij het zoeken naar informatie gaat het er nu om de hypothese in te vullen met feiten die niet alleen hoge relevantie maar ook hoge duidelijkheid en zekerheid hebben. Het is daarbij niet onmogelijk dat de theorie tijdens het onderzoek aangepast blijkt te moeten worden, of zelfs overboord moet worden gegooid en door een andere vervangen.

Het is, nogmaals, niet de bedoeling een hypothese te bewijzen. Aangezien we de onzekerheid in de hypothese zélf hebben geformuleerd is de propositie formeel immers reeds correct. Het bewijzen van de theorie als zodanig is dus niet nodig.

Waar het wél om gaat is: binnen het kader van de voorlopige theorie feitelijke gegevens te vinden die de theorie invullen, de theorie duidelijker en concreter maken en zo het gestelde doel dichterbij brengen. We speuren naar gegevens met zowel hoge zekerheid als hoge relevantie.

Als we deze methode toepassen in ons voorbeeld-onderzoek stuiten we op de informatie dat in sommige gebouwen het schoonmaken van de airconditionings-kanalen tot vermindering van soortgelijke klachten heeft geleid. We evalueren de zekerheid en de relevantie van dit gegeven en komen tot de conclusie dat het een werkbare oplossing biedt.

Een werkbare oplossing is een met de beschikbare middelen uitvoerbare werkwijze waarmee het gestelde doel gerealiseerd of dichterbij gebracht kan worden, of waarmee een bestaande wenselijke toestand gehandhaafd, verbeterd of uitgebreid kan worden.

Blijven zoeken

Omdat het schoonmaken van de airconditionings-kanalen wel enige verbetering brengt maar nog niet tot volledige opheffing van de problemen blijkt te leiden wordt het onderzoek tevens verder voortgezet. Als nieuw relevant gegeven vinden we dan dat in onze airco-installatie tamelijk grove luchtfilters worden toegepast, die alle vuildeeltjes kleiner dan één micron in doorsnede gewoon doorlaten.

We introduceren de nodige vaagheid en formuleren de hypothese: mogelijk kunnen fijnere filters méér verontreinigingen uit de lucht halen en zo bijdragen tot de oplossing van het probleem. Ook nu weer hebben we de relevantie verhoogd ten koste van de zekerheid. Met deze nieuwe, aanvullende, theorie zoeken we naar informatie over de grootte van lucht-verontreinigende deeltjes en over luchtfilters.  

We stuiten zo op het gegeven dat een Amerikaanse onderzoeker heeft vastgesteld dat doorgaans meer dan 99% van de stofdeeltjes in de lucht kleiner is dan één micron. Met andere woorden: de bestaande filters van onze luchtbehandelings-installatie laten het meeste stof gewoon door. Dit gegeven is zeer relevant, want in het kader van onze aanvullende theorie betekent het dat de toepassing van fijnere filters zeer waarschijnlijk tot veel betere luchtreiniging zal leiden, en onze hoofd-theorie zegt immers dat betere kwaliteit lucht tot minder klachten leidt. Ook dit gegeven evalueren we dus als mogelijk werkbare oplossing.

Een ander gegeven dat onze aandacht heeft getrokken is dat volgens onderzoekingen de lucht door wrijving met het metaal van de airco-kanalen een positieve elektrische lading krijgt, en dat dergelijke positief geïoniseerde lucht uiteenlopende gezondheidsklachten kan veroorzaken. Dit levert het vage maar relevante gegeven op: "Mogelijk kunnen maatregelen die positieve lucht-ionisatie tegengaan of teniet doen de lucht-kwaliteit verbeteren."

Als we hiermee gaan zoeken blijkt dat er betaalbare apparaten zijn die negatieve lucht-ionen genereren, en dat deze blijkens onderzoek niet alleen de invloed van positieve ionen compenseren maar bovendien diverse gunstige uitwerkingen hebben op de psychische en lichamelijke conditie van mensen en andere levende wezens. We evalueren deze informatie als voldoende zeker en relevant, dus mogelijk werkbaar.

Oplossing in praktijk testen

We zien hoe belangrijk het stellen van een concreet doel in deze hele aanpak is. Het doel bepaalt de relevantie.
Prof. Dr. R.C. Kwant schreef eens in het tijdschrift Filosofie in Bedrijf: "Wie een verkeerd doel nastreeft is radicaal op de verkeerde weg. Wie een verantwoord doel langs een verkeerde weg probeert te bereiken kan wellicht nog een andere weg kiezen." (Ref.1) Alleen door onszelf een duidelijk doel te stellen kunnen we uit de elektronisch toegankelijk gemaakte informatie-overvloed zinvolle selecties maken, om op basis daarvan werkbare oplossingen te ontwikkelen.

Aangezien we in ons voorbeeld nu drie mogelijk werkbare methodes hebben gevonden om het genoemde probleem te bestrijden kunnen we besluiten het onderzoek hiermee voorlopig af te sluiten. Essentieel is dat we dat doen met een duidelijke rapportage, want het gaat er immers om dat de door ons voorgestelde oplossingen ook werkelijk worden toegepast. Fuzzy logic onderzoek is in hoge mate praktijkgericht, want de uiteindelijke werkbaarheid van fuzzy logic oplossingen kan alleen in de praktijk worden uitgetest.

Het feit dat enigszins complexe oplossingen niet door dubbelblindproeven kunen worden getest betekent niet dat we de duidelijkheid en zekerheid van deze methodes niet tot grote hoogte kunnen opvoeren. Zoals door Spinoza in zijn "Vertoog over de zuivering van het verstand" is betoogd zal een niet volkomen zeker en helder concept altijd door de waarneming worden gecorrigeerd. Ware voorstellingen bevestigen zichzelf, zegt hij, en trekken nieuwe ware voorstellingen aan. Onware voorstellingen zijn van nature niet bestendig.

Aan dit belangrijke inzicht van Spinoza zou eigenlijk nog toegevoegd kunnen worden: "indien volgens de betreffende inzichten wordt gehandeld". Alleen door praktische toepassing zal kunnen blijken in hoeverre de gevonden oplossingen inderdaad volledig en afdoend zijn.

Experiment kan praktijk niet vervangen

Fuzzy logic onderzoekers kunnen er heel goed mee leven dat het verificatie-principe van de logisch-positivisten moeilijk op complexe theorieën toegepast kan worden. Het experiment heeft zijn nut, zeggen ze, als het om eenvoudige primaire verschijnselen gaat, maar enigszins complexe oplossingen kunnen alleen in de realiteit worden beproefd. Het is in principe mogelijk daarbij risico's uit te sluiten en voldoende zekerheid te verkrijgen om handelen verantwoord te maken.

Het ten koste van de relevantie streven naar kennis met hoge zekerheid heeft absurde vormen aangenomen en daardoor heeft dit streven grote onzekerheid gebracht. Indien wetenschappelijk onderzoek altijd van meet af aan gericht zou zijn op leefbaarheids-doelstellingen zou de kernfysica vandaag de dag mogelijk minder ver ontwikkeld zijn. Over dat gemis aan kennis zou niemand hoeven te treuren, want kennis over mogelijkheden om miljoenen mensen te doden is niet in het belang van enig levend wezen. Dergelijke kennis mag dan grote zekerheid hebben, de relevantie in verband met het streven naar een leefbare wereld is buitengewoon laag, zelfs negatief.

Toen Semmelweis in 1847 ontdekte dat kraamvrouwenkoorts kon worden voorkomen door het medisch personeel te instrueren regelmatig de handen te wassen werd hij niet au sérieux genomen. Deze ontdekking was niet wetenschappelijk zei men, want hij was te vaag en strookte niet met de absolute zekerheden van die tijd. Desondanks bleek dat de eenvoudige hygiënische maatregel van het handen wassen het percentage sterfgevallen door kraamvrouwenkoorts terugbracht van 20 tot 1,3 procent. (Ref.2) Semmelweis was een fuzzy logic onderzoeker die zijn tijd ver vooruit was. Hij begreep dat hetgeen telt de resultaten zijn en niet de zekerheid van irrelevante gegevens.

Helaas heeft de officiële wetenschap zijn voorbeeld niet ter harte genomen. Veel meer volgt men nog steeds de denkwijze van Diderot, de man die ongeveer 100 jaar vóór Semmelweis een poging ondernam het hele universum in één 18-delige Encyclopedie te beschrijven. Een dergelijk project zou bij de huidige stand van de wetenschap als onrealistisch worden beschouwd, maar nog steeds gaan wetenschappers uit van de onbewezen stelling dat het universum in wezen volledig ordelijk is, en zien ze het als de taak van de wetenschap die orde aan het licht te brengen.

Fuzzy logic onderzoekers zijn niet meer overtuigd van de vanzelfsprekendheid van een bestaande orde in de onbezielde materiële wereld. Ze liggen er niet wakker van dat sommige feiten maar niet willen passen in het universele model dat de natuurwetenschappen overeind trachten te houden en nog verder willen verfijnen. De alles-omvattende maar uitzichtloze materiële orde is mogelijk slechts schijn, zeggen ze. Of wellicht bestaat er aan de basis van de oneindige complexiteit van het universum wel een fundamentele orde maar is het door de beperktheid van onze perceptie ten enenmale onmogelijk deze te herkennen.
Hoe dan ook zullen we er mee moeten leven dat het universum zich meestal chaotisch aan ons voordoet. Alleen het bewust denkende, onderzoekende en handelende subject kan zin kan geven aan de materiële realiteit. Het is de mens als creatief wezen die inhoud kan geven aan het vage maar relevante concept van een leefbare wereld.

Referenties:

1) Prof. Dr. R.C. Kwant: "Mens, ordening en organisatie"; Filosofie in Bedrijf 91/1.

2) Dr. L.J.B. Jaszmann: "Nieuw licht op Semmelweis"; Medisch Contact, nr.16, 18-4-1980.