Applications of evolutionary computing(寻优计算应用)

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出版者:Springer; 1 edition
作者:
出品人:
页数:529 页
译者:
出版时间:2001年
价格:110.0
装帧:平装
isbn号码:9787835404197
丛书系列:
图书标签:
  • 进化计算
  • 寻优算法
  • 人工智能
  • 机器学习
  • 优化
  • 遗传算法
  • 粒子群优化
  • 差分进化
  • 神经进化
  • 工程应用
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具体描述

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This book constitutes the refereed proceedings of five application-oriented workshops held concurrently as EvoWorkshops 2001 in Como, Italy in April 2001.The 52 revised full papers presented were carefully reviewed and selected out of 75 submissions. The papers are organized in topical sections on graph problems, Knapsack problems, ant algorithms, assignment problems, evolutionary algorithms analysis, permutative problems, aeronautics, image analysis and signal processing, evolutionary learning, and evolutionary scheduling and timetabling.

好的,这是一份关于一本名为《寻优计算应用》的图书的详细简介,该书内容涵盖了计算科学、生物学、工程优化等多个领域,但不包含您提到的“Applications of evolutionary computing”(演化计算应用)这一特定主题。 --- 书名:寻优计算应用 作者:[此处可填入作者姓名或团队名称] 出版社:[此处可填入出版社名称] 出版年份:[此处可填入年份] --- 内容简介 《寻优计算应用》是一部深度聚焦于优化理论与实际工程问题解决的专著。本书旨在系统梳理和阐释解决复杂、多目标、非线性优化问题的核心计算范式,并将其应用于跨学科的实际场景中。全书的立足点在于“寻优”这一根本性的科学挑战,即如何在庞大的搜索空间中有效地定位最优或接近最优的解。 本书的内容体系围绕三大核心支柱构建:经典的确定性优化算法、随机与启发式搜索方法,以及特定领域的应用案例。我们刻意避开了基于生物学启发的演化算法(如遗传算法、粒子群优化等)的详细介绍,转而将重点放在了那些依赖于数学分析、结构化搜索、或是物理模拟的优化技术上。 第一部分:理论基础与经典算法 本部分为全书的理论基石,旨在为读者构建一个坚实的数学优化框架。我们将从最基本的线性规划(LP)和二次规划(QP)问题入手,详细阐述单纯形法、内点法等经典算法的原理、收敛性分析以及它们在资源分配和经济模型中的应用。 随后,我们将转向非线性优化领域。内容深入探讨了梯度下降法、牛顿法、拟牛顿法(如BFGS、DFP)的推导过程及其在光滑函数优化中的优势与局限性。读者将学习如何处理Hessian矩阵的计算、信赖域方法的设计,以及如何利用KKT条件来分析非线性约束优化问题的可行性与最优性。 此外,本部分还涵盖了凸优化理论的基础。重点讲解了凸集的性质、凸函数的判定标准,并详述了对偶理论在解决大规模优化问题中的强大能力。这一部分的学习将使读者能够对一个给定的优化问题进行分类,并选择最合适的确定性求解器。 第二部分:启发式与局部搜索策略 在许多实际工程问题中,目标函数可能不连续、不可微,或者搜索空间极其庞大,使得基于梯度的确定性方法失效。本部分因此专注于那些不依赖于函数解析性质的搜索策略。 我们详细介绍了模拟退火(Simulated Annealing, SA)算法的物理学基础和马尔可夫链理论,重点分析了退火日程表的设置如何影响解的质量与收敛速度。 接下来,本书深入探讨了禁忌搜索(Tabu Search, TS)的机制。TS通过构建动态记忆结构(禁忌列表)来有效避免陷入局部最优。书中不仅提供了算法的伪代码,还通过多个案例分析了如何设计有效的邻域结构和转移策略,以及如何动态管理禁忌期限。 本部分还将涉及基于构造性启发式的算法,例如在组合优化问题中常用的分支定界(Branch and Bound, B&B)和分支切割(Branch and Cut, B&C)方法。这些技术通过系统地划分问题空间并利用上界/下界信息来剪枝,是解决整数规划和混合整数规划(MIP)问题的标准工业工具。我们将重点分析如何有效实施这些剪枝策略,特别是对于大规模调度和路径规划问题的应用。 第三部分:面向特定行业的求解框架 本书的第三部分将理论与实践紧密结合,展示了如何将前两部分的技术应用于具体的工程和科学挑战中。 1. 结构优化与有限元分析耦合: 我们探讨了如何将结构强度、刚度、或频率响应作为目标函数,利用拓扑优化方法(如密度法,但侧重于数学描述而非生物启发)来设计轻量化、高性能的工程部件。内容包括形态学优化(Shape Optimization)与拓扑形态优化(Topology Optimization)的数学建模,以及如何与有限元分析(FEA)流程进行高效集成。 2. 信号处理与参数估计: 在通信和控制领域,优化常常用于信号的去噪、均衡和模型参数的识别。本章将重点介绍最小二乘法(Least Squares)、加权最小二乘(WLS)以及它们在观测误差模型下的应用。此外,还将介绍卡尔曼滤波等状态估计技术,它们本质上是通过最小化预测误差来实现对系统状态的在线寻优。 3. 机器学习模型的训练框架(非演化视角): 尽管现代机器学习高度依赖于演化算法,但本书将聚焦于基于梯度和非梯度方法的模型训练。我们将详细分析随机梯度下降(SGD)及其变种(如Adam、RMSProp)的收敛性,并将其置于大规模优化问题的视角下考察。内容还将涉及正则化技术(L1/L2)、支持向量机(SVM)的核方法求解,以及如何使用内点法求解大规模线性分类器。 总结与展望 《寻优计算应用》旨在为读者提供一套全面、深入且不局限于单一范式的优化工具箱。通过系统学习经典的确定性方法和强大的启发式搜索技术,读者将能够从数学和计算的角度深刻理解如何有效地解决现实世界中遇到的复杂寻优挑战,尤其是在工程设计、资源调度和数据建模等对效率和精度要求极高的领域。本书特别适合于应用数学、运筹学、计算机科学以及相关工程领域的高级本科生、研究生和专业工程师参考。 ---

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读后感

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用户评价

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这本书的排版和图表质量也严重拖了后腿,这在技术书籍中是不可原谅的疏忽。大量的曲线图和热力图模糊不清,坐标轴的标签常常难以辨认,更有甚者,图例与实际的曲线颜色未能对应,这使得我不得不花费大量时间去猜测作者试图展示的数据趋势。例如,在对比三种不同搜索策略的收敛速度时,展示的图表线条交织在一起,清晰度极低,根本无法判断哪条线代表的算法更快或更稳定。一本关于“应用”的书,其核心价值之一就是通过直观、准确的视觉信息来传达复杂结果的差异性,但《寻优计算应用》在这方面交了白卷。这种粗糙的制作水平,不仅影响了阅读体验,更重要的是,它暗示了编纂过程中可能存在的疏忽和对读者体验的不重视,使得我对书中其他内容的严谨性也产生了深深的怀疑。

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这本名为《寻优计算应用》的书籍,初拿到手时,我对它的期待值其实颇高,毕竟“进化计算”这个领域在现代优化问题求解中占据着核心地位。然而,在阅读了前几章后,我发现这本书的侧重点似乎完全偏离了我所理解的“应用”范畴。书中花了大量的篇幅去阐述那些非常基础、甚至是教科书级别的内容,比如遗传算法(GA)的基本操作流程、粒子群优化(PSO)的数学模型推导,这些内容在任何一本入门级的群智能算法教材中都能找到,而且往往讲解得更为精炼和深入。对于一个期望了解如何将这些强大工具应用于实际工程、生物信息学或者金融建模的读者来说,这本书提供的信息量显得非常单薄。我真正想看到的是那些经过精心挑选的、具有挑战性的实际案例,比如如何利用多目标进化算法解决复杂的供应链优化问题,或者如何结合深度学习框架来加速复杂的参数寻优过程。很遗憾,这些令人兴奋的“应用”场景,在这本书中几乎找不到踪影,仿佛作者认为只要列出算法名字,就等于完成了“应用”的使命,这使得整本书的阅读体验更像是一次对过时知识点的重温,而非对前沿应用的探索。

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读完这本书,我最大的感受是内容严重“失焦”。作者似乎在极力想涵盖所有已知的优化算法,从早期的模拟退火到近年的鲸鱼优化算法,几乎无所不包,但每一项都只是蜻蜓点水般地提及,缺乏深入的剖析和批判性的对比。以“约束处理”这一优化中的关键环节为例,书中仅用了一段话含糊地提到了惩罚函数法,却完全没有探讨更先进的、在实际应用中更为鲁棒的进化策略,比如修复机制或约束处理的演化机制。这种广而不精的叙述方式,使得读者在面对真实的、复杂的工程优化问题时,依然束手无策。我期待的是针对特定行业痛点,详细论述哪种算法在精度、收敛速度和鲁棒性上表现最佳,并提供可复现的代码框架作为参考,但本书并未提供任何这样的实践指导。它更像是一份算法的目录索引,而不是一本指导实践的工具书,这对于致力于将理论转化为生产力的工程师和研究人员来说,无疑是一种资源的浪费。

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这本书的结构安排也让我感到困惑和挫败。它似乎将不同领域的案例生硬地拼凑在一起,缺乏一条清晰的主线来贯穿始终,使得章节之间的逻辑跳跃性极大。例如,前一章还在讨论航空发动机叶片的拓扑优化,下一章立刻跳跃到社交媒体用户兴趣的聚类分析,两者之间没有建立任何关于算法迁移或适应性调整的桥梁。我本以为作者会围绕一个核心的优化挑战(比如高维性、多模态性或动态性)来组织章节,分别展示不同计算范式如何应对这些挑战,从而让读者能够建立起一套解决问题的思维框架。然而,这种期望落空了。结果就是,每个章节都像是一篇独立的、未完成的研讨会论文摘要,缺乏整合性,更遑论提供一个系统性的知识体系。阅读过程需要不断地在不同领域间切换思维模式,极大地增加了认知负荷,降低了学习效率。

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从技术表达的角度来看,本书的语言风格显得过于学术化和晦涩,却在关键的实现细节上显得含糊不清。虽然引用的参考文献似乎很新,但许多核心公式和算法描述的上下文衔接处理得非常糟糕。例如,在介绍一种新型的自适应变异策略时,作者直接抛出了一个复杂的参数调节公式,但对这个公式中各个系数的物理或计算意义没有给出直观的解释,也没有提供任何仿真结果来佐证其有效性。对于想深入理解算法“黑箱”内部运作机制的读者,这样的描述无异于天书。更让人难以接受的是,书中大量使用了未加说明的缩写和符号,仿佛默认读者已经对特定子领域了如指掌。这本书的受众定位似乎存在偏差,它既没有足够的基础性来服务初学者,又因缺乏深度和清晰度而无法满足高级研究人员的需求,最终落入了一个尴尬的“高不成低不就”的境地。

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