【正文】 智 能 優(yōu) 化 計 算 計算機科學與工程學院 趙彤洲 課程名稱 智能計算 教師聯(lián)系方式 辦公地點：實驗樓 2408， Tel：13871511971 Email： 上課時間地點 周四 3－ 4節(jié)， 2408 智能計算 課程定位 解決的問題：優(yōu)化問題 解決的方法：智能方法 數(shù)學工具 實用方法 考核方式 筆試或報告 智能計算 內(nèi)容安排 最優(yōu)化問題概述 禁忌搜索算法 (Tabu search) 模擬退火算法 (Simulated Annealing) 遺傳算法 (Geic Algorithm) 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化算法 (Neural Network) 群智能算法，包括蟻群算法 (Ant Colony Optimization)、粒子群算法 (Particle Swarm Optimization) 廣義領(lǐng)域搜索算法及其統(tǒng)一結(jié)構(gòu) 智能計算 參考書 [1] 邢文訓 , 謝金星 . 現(xiàn)代優(yōu)化計算方法 . 北京 : 清華大學出版社 , 2022. [2] 王凌 . 智能優(yōu)化算法及其應(yīng)用 . 北京 : 清華大學出版社 , 2022. [3] 閻平凡 , 張長水 . 人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模擬進化計算 . 北京 : 清華大學出版社 , 2022. 智能計算 參考書 [4]王小平 , 曹立明 . 遺傳算法 —— 理論、應(yīng)用與軟件實現(xiàn) . 西安 : 西安交通大學出版社 , 2022. [5]黃席樾等 . 現(xiàn)代智能算法理論及應(yīng)用 . 北京：科學出版社 , 2022. [6]高尚 , 楊靜宇 . 群智能算法及其應(yīng)用 . 北京 : 中國水利水電出版社 , 2022. 智能計算 第一章 緒論 智能計算 引言 優(yōu)化問題 傳統(tǒng)優(yōu)化方法 現(xiàn)代優(yōu)化方法 最優(yōu)化問題及其分類 函數(shù)優(yōu)化問題 組合優(yōu)化問題 啟發(fā)式算法 啟發(fā)式算法的定義 啟發(fā)式算法的分類 啟發(fā)式算法的性能分析 計算復雜性與 NP完全問題 計算復雜性的基本概念 P,NP,NPC和 NPhard 引言 智能計算 優(yōu)化技術(shù)？ 以數(shù)學為基礎(chǔ)，解決各種工程問題優(yōu)化解 優(yōu)化技術(shù)的用途 系統(tǒng)控制 人工智能 模式識別 生產(chǎn)調(diào)度 …… 優(yōu)化問題 引言 智能計算 最優(yōu)化問題的描述 最優(yōu)化問題的數(shù)學模型的一般描述： 優(yōu)化問題 Dxxgtsxf?? ,0)( ..)( m i n即：討論求函數(shù) f(x)的最小值問題， 即確定 x€D,使 F(x*)=minF(x), g(x)= ??????????????????nxxFxxF)(...)(1g(x)是 F(x)的梯度， H(x)是 F(x)的Hesse矩陣。 引言 智能計算 待解決的問題 連續(xù)性問題，以微積分為基礎(chǔ)，規(guī)模較小 傳統(tǒng)的優(yōu)化方法 理論上的準確與完美，主要方法：線性與非線性規(guī)劃、動態(tài)規(guī)劃、多目標規(guī)劃、整數(shù)規(guī)劃等；排隊論、庫存論、對策論、決策論等。 傳統(tǒng)的評價方法 算法收斂性、收斂速度 傳統(tǒng)優(yōu)化方法 引言 智能計算 待解決的問題 離散性、不確定性、大規(guī)模 現(xiàn)代的優(yōu)化方法 啟發(fā)式算法（ heuristic algorithm） 追求滿意（近似解） 實用性強（解決實際工程問題） 現(xiàn)代的評價方法 算法復雜性 現(xiàn)代優(yōu)化方法 最優(yōu)化問題及其分類 （函數(shù)優(yōu)化和組合優(yōu)化） 智能計算 數(shù)學表述 難點 高維 多峰值 函數(shù)優(yōu)化問題 的定義域），上的有界子集（即變量為令 nRS域上在維實值函數(shù)，所謂函數(shù)為 SfnRSf ?:在使得全局最小化就是尋求點 )( m i nm i n XfSX ?。域上全局最小，即 )()(: m i n XfXfSXS ??? 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù)（ Benchmark問題） （ 1） Sphere Model 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 100|| ,)(12 ?? ??inii xxXf0)0,0,0())(m i n ( * ?? ?fXf 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù) （ 2） Schwefel’ s Problem 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 0)0,0,0())(m i n ( * ?? ?fXf10|| ,||||)(1 1??? ? ?? ?ininiii xxxXf 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù) （ 3） Schwefel’ s Problem 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 0)0,0,0())(m i n ( * ?? ?fXf100|| ,)()(21 1?? ? ?? ?iniijj xxXf 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù) （ 4） Schwefel’ s Problem 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 0)0,0,0())(m i n ( * ?? ?fXf100|| | } ,{|m a x)( 1 ?? ? iini xxXf 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù) （ 5） Generalized Rosenbrock’ s Function 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 30|| ,])1()(100[)( 112221 ????? ???? iniiii xxxxXf0)1,1,1())(m i n ( * ?? ?fXf 最優(yōu)化問題及其分類 智能計算 測試函數(shù) （ 6） Step Function 其最優(yōu)狀態(tài)和最優(yōu)值為 函數(shù)優(yōu)化問題 ? ? 100|| ,)()(12 ??? ?