Relational Galois connections between transitive fuzzy digraphs

Fuzzy-directed graphs are often chosen as the data structure to model and implement solutions to several problems in the applied sciences. Galois connections have also shown to be useful both in theoretical and in practical problems. In this paper, the notion of relational Galois connection is extended to be applied between transitive fuzzy directed graphs. In this framework, the components of the connection are crisp relations satisfying certain reasonable properties given in terms of the so-called full powering

Fuzzy relational Galois connections between fuzzy transitive digraphs

We present a fuzzy version of the notion of relational Galois connection between fuzzy transitive directed graphs (fuzzy T-digraphs) on the specific setting in which the underlying algebra of truth values is a complete Heyting algebra. The components of such fuzzy Galois connection are fuzzy relations satisfying certain reasonable properties expressed in terms of the so-called full powering. Moreover, we provide a necessary and sufficient condition under which it is possible to construct a right adjoint for a given fuzzy relation between a fuzzy T-digraph and an unstructured set.This research is partially supported by the State Agency of Research (AEI), the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MCIU), the European Social Fund (FEDER), the Junta de Andalucía (JA), and the Universidad de Málaga (UMA) through the research projects with reference PGC2018-095869-B-I00, PID2021-127870OB-I00, (MCIU/AEI/FEDER, UE) and UMA18-FEDERJA-001 (JA/ UMA/ FEDER, UE). B. De Baets was supported by the Flemish Government under the “Onderzoeksprogramma Artificiële Intelligentie (AI) Vlaanderen” programme. Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Fuzzy closure relations

The concept of closure operator is key in several branches of mathematics. In this paper, closure operators are extended to relational structures, more specifically to fuzzy relations in the framework of complete fuzzy lattices. The core of the work is the search for a suitable definition of (strong) fuzzy closure relation, that is, a fuzzy relation whose relation with fuzzy closure systems is one-to-one. The study of the properties of fuzzy closure systems and fuzzy relations helps narrow down this exploration until an appropriate definition is settled.This research is partially supported by the State Agency of Research (AEI), the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MCIU), the European Social Fund (FEDER), the Junta de Andalucía (JA), and the Universidad de Málaga (UMA) through the FPU19/01467 (MCIU) internship and the research projects with reference PGC2018-095869-B-I00, TIN2017-89023-P (MCIU/AEI/FEDER, UE) and UMA2018-FEDERJA-001 (JA/UMA/FEDER, UE). Funding for open access charge: Universidad de Málaga

Fuzzy closure systems: Motivation, definition and properties

The aim of this paper is to extend closure systems from being crisp sets with certain fuzzy properties to proper fuzzy sets. The presentation of the paper shows a thorough discussion on the different alternatives that could be taken to define the desired fuzzy closure systems. These plausible alternatives are discarded if they are proven impossible to be in a bijective correspondence with closure operators. Finally, a definition of fuzzy closure system is established and a one-to-one relation with closure operators is proved.The aim of this paper is to extend closure systems from being crisp sets with certain fuzzy properties to proper fuzzy sets. The presentation of the paper shows a thorough discussion on the different alternatives that could be taken to define the desired fuzzy closure systems. These plausible alternatives are discarded if they are proven impossible to be in a bijective correspondence with closure operators. Finally, a definition of fuzzy closure system is established and a one-to-one relation with closure operators is proved. Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Fuzzy closure structures as formal concepts

Galois connections seem to be ubiquitous in mathematics. They have been used to model solutions for both pure and application-oriented problems. Throughout the paper, the general framework is a complete fuzzy lattice over a complete residuated lattice. The existence of three fuzzy Galois connections (two antitone and one isotone) between three specific ordered sets is proved in this paper. The most interesting part is that fuzzy closure systems, fuzzy closure operators and strong fuzzy closure relations are formal concepts of these fuzzy Galois connections.This research is partially supported by the State Agency of Research (AEI), the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MCIU), the European Social Fund (FEDER), the Junta de Andalucía (JA), and the Universidad de Málaga (UMA) through the FPU19/01467 (MCIU) internship and the research projects with reference PGC2018-095869-B-I00, TIN2017-89023-P, PID2021-127870OB-I00 (MCIU/AEI/FEDER, UE) and UMA18-FEDERJA-001 (JA/ UMA/ FEDER, UE). Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Identifying Non-Sublattice Equivalence Classes Induced by an Attribute Reduction in FCA

The detection of redundant or irrelevant variables (attributes) in datasets becomes essential in different frameworks, such as in Formal Concept Analysis (FCA). However, removing such variables can have some impact on the concept lattice, which is closely related to the algebraic structure of the obtained quotient set and their classes. This paper studies the algebraic structure of the induced equivalence classes and characterizes those classes that are convex sublattices of the original concept lattice. Particular attention is given to the reductions removing FCA's unnecessary attributes. The obtained results will be useful to other complementary reduction techniques, such as the recently introduced procedure based on local congruences

The f -index of inclusion as optimal adjoint pair for fuzzy modus ponens

We continue studying the properties of the f -index of inclusion and show that, given a fixed pair of fuzzy sets, their f -index of inclusion can be linked to a fuzzy conjunction which is part of an adjoint pair. We also show that, when this pair is used as the underlying structure to provide a fuzzy interpretation of the modus ponens inference rule, it provides the maximum possible truth-value in the conclusion among all those values obtained by fuzzy modus ponens using any other possible adjoint pair.Partially supported by the Spanish Ministry of Science, Innovation and Universities (MCIU), State Agency of Research (AEI), Junta de Andalucía (JA), Universidad de Málaga (UMA) and European Regional Development Fund (FEDER) through the projects PGC2018-095869-B-I00 (MCIU/AEI/FEDER) and UMA2018-FEDERJA-001 (JA/UMA/FEDER). Funding for open access charge: Universidad de Málaga / CBU

Automatic Construction of Implicative Theories for Mathematical Domains

Implication is a logical connective corresponding to the rule of causality "if ... then ...". Implications allow one to organize knowledge of some field of application in an intuitive and convenient manner. This thesis explores possibilities of automatic construction of all valid implications (implicative theory) in a given field. As the main method for constructing implicative theories a robust active learning technique called Attribute Exploration was used. Attribute Exploration extracts knowledge from existing data and offers a possibility of refining this knowledge via providing counter-examples. In frames of the project implicative theories were constructed automatically for two mathematical domains: algebraic identities and parametrically expressible functions. This goal was achieved thanks both pragmatical approach of Attribute Exploration and discoveries in respective fields of application. The two diverse application fields favourably illustrate different possible usage patterns of Attribute Exploration for automatic construction of implicative theories

Congruencias y factorización como herramientas de reducción en el análisis de conceptos formales

Desde su introducción a principios de los años ochenta por B. Ganter y R. Wille, el Análisis de Conceptos Formales (FCA, de sus siglas en inglés) ha sido una de las herramientas matemáticas para el análisis de datos que más desarrollo ha experimentado. El FCA es una teoría matemática que determina estructuras conceptuales entre conjuntos de datos. En particular, las bases de datos se interpretan formalmente en esta teoría con la noción de contexto, que viene determinado por un conjunto de objetos, un conjunto de atributos y una relación entre ambos conjuntos. Las herramientas que proporciona el FCA permiten manipular adecuadamente los datos y extraer información relevante de ellos. Una de las líneas de investigación con más importancia es la reducción del conjunto de atributos que contienen estos conjuntos de datos, preservando la información esencial y eliminando la redundancia que puedan contener. La reducción de atributos también ha sido estudiada en otros ambientes, como en la Teoría de Conjuntos Rugosos, así como en las distintas generalizaciones difusas de ambas teorías. En el FCA, se ha demostrado que cuando se lleva a cabo una reducción de atributos de un contexto formal, se induce una relación de equivalencia sobre el conjunto de conceptos del contexto original. Esta relación de equivalencia inducida tiene una particularidad, sus clases de equivalencia tienen una estructura de semirretículo superior con un elemento máximo, es decir, no forman estructuras algebraicas cerradas, en general. En esta tesis estudiamos cómo es posible complementar las reducciones de atributos dotando a las clases de equivalencia con una estructura algebraica cerrada. La noción de congruencia consigue este propósito, sin embargo, el uso de este tipo de relación de equivalencia puede desembocar en una gran pérdida de información debido a que las clases de equivalencia agrupan demasiados conceptos. Para abordar este problema, en esta tesis se introduce una noción debilitada de congruencia que denominamos congruencia local. La congruencia local da lugar a clases de equivalencia con estructura de subretículo convexo, siendo más flexible a la hora de agrupar conceptos pero manteniendo propiedades interesantes desde un punto de vista algebraico. Se presenta una discusión general de los principales resultados relativos al estudio y aplicación de las congruencias locales que se han obtenido a lo largo de la investigación desarrollada durante la tesis. En particular, se introduce la noción de congruencia local junto con un análisis de las propiedades que satisface, así como una relación de orden sobre el conjunto de las clases de equivalencia. Además, realizamos un análisis profundo del impacto que genera el uso de las congruencias locales en el FCA, tanto en el contexto formal como en el retículo de conceptos. En este análisis identificamos aquellas clases de equivalencia de la relación inducida por una reducción de atributos, sobre las cuales actuaría la congruencia local, realizando una agrupación de conceptos diferente para obtener subretículos convexos. Adicionalmente, llevamos a cabo un estudio sobre el uso de las congruencias locales cuando en la reducción de atributos considerada se han eliminado todos los atributos innecesarios del contexto, obtienen resultados interesantes. Presentamos diversos mecanismos que permiten calcular congruencias locales y aplicarlas sobre retículos de conceptos, detallando las modificaciones que se realizan sobre el contexto formal para proporcionar un método de reducción basado en congruencias locales. Por otra parte, otra de las estrategias que nos permite reducir la complejidad del análisis de los contextos formales son los mecanismos de factorización. Los procedimientos utilizados para factorizar permiten dividir un contexto en dos o más subcontextos formales de menor tamaño, pudiéndose estudiar por separado más fácilmente. Se presenta un estudio preliminar sobre la factorización de contextos formales difusos usando operadores modales, que no se ha publicado aún en una revista. Estos operadores modales ya han sido utilizados para extraer subcontextos independientes de un contexto formal clásico obteniéndose así una factorización del contexto original. En esta tesis estudiamos también diversas propiedades que nos ayudan a comprender mejor cómo funciona la descomposición de tablas de datos booleanos, para luego realizar una adaptación de dichas propiedades al marco de trabajo multiadjunto. El estudio de estas propiedades generales en el marco de trabajo multiadjunto será de gran relevancia para poder obtener en el futuro un procedimiento que nos permita factorizar contextos formales multiadjuntos. Por tanto, la obtención de mecanismos de factorización de contextos multiadjuntos será clave para el análisis y tratamiento de grandes bases de dato