《最優(yōu)化方法》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程號(hào)網(wǎng)絡(luò)空間安全與計(jì)算機(jī)學(xué)院課程名稱(中文)最優(yōu)化方法(英文)OptimizationMethods課程性質(zhì)必修考核類型2課程學(xué)時(shí)課程類別專業(yè)發(fā)展課程(專業(yè)核心課)先修課程大學(xué)數(shù)學(xué)C適用專業(yè)(類)人工智能二、課程描述及目標(biāo)(一)課程簡(jiǎn)介《最優(yōu)化方法》是人工智能專業(yè)本科生的一門專業(yè)核心課程。最優(yōu)化方法是近幾十年發(fā)展和形成的一門新興的應(yīng)用學(xué)科，它應(yīng)用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及其它科學(xué)的新成就研究各種系統(tǒng)和實(shí)際問(wèn)題的優(yōu)化設(shè)計(jì)，控制和管理的途徑及策略，為決策者和管理者提供科學(xué)決策的理論依據(jù)和實(shí)際操作手段與方法，是集理論性與應(yīng)用性為一體的學(xué)科，它在生產(chǎn)管理和工程技術(shù)等許多領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用背景與前景。通過(guò)對(duì)該課程的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用數(shù)學(xué)工具解決實(shí)際問(wèn)題的能力。掌握最優(yōu)化的基本理論，了解求解各類最優(yōu)化問(wèn)題的不同算法的優(yōu)缺點(diǎn)，了解常用算法的收斂性理論。培養(yǎng)學(xué)生具有比較熟練的數(shù)值計(jì)算能力和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題的能力，能熟練運(yùn)用所學(xué)算法和Matlab工具箱求解最優(yōu)化問(wèn)題，為學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決有關(guān)實(shí)際最優(yōu)化問(wèn)題奠定一定的理論基礎(chǔ)和計(jì)算技能。同時(shí)，通過(guò)結(jié)合課程的進(jìn)展，介紹學(xué)科發(fā)展前沿研究動(dòng)態(tài)，開闊學(xué)生眼界，啟迪他們的思使學(xué)生了解該學(xué)科國(guó)內(nèi)外有關(guān)最新研究成果。加深他們對(duì)最優(yōu)化理論和算法的理工2解和認(rèn)識(shí)。使之有利于提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和能力。并為從事最優(yōu)化理論與算法研究或最優(yōu)化方法解決實(shí)際問(wèn)題打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。(二)教學(xué)目標(biāo)通過(guò)本課程，學(xué)生將會(huì)了解到最優(yōu)化理論和方法的基本知識(shí)，具備應(yīng)用各種最優(yōu)化方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力。課程目標(biāo)1:做到使學(xué)生掌握最優(yōu)化的基本概念和基本理論，掌握實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的基本數(shù)值計(jì)算方法，使學(xué)生從理論、方法、能力三方面得到訓(xùn)練，初步掌握應(yīng)用最優(yōu)化方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，鼓勵(lì)有余力的同學(xué)在掌握基本方法的同時(shí)，提高自己在建立模型算法分析的水平能力。課程目標(biāo)2:做到使學(xué)生深刻理解最優(yōu)化理念的普遍性，并通過(guò)具體算法的學(xué)習(xí)，了解人類為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化方法的目標(biāo)所做出的艱苦努力，學(xué)習(xí)從更高的起點(diǎn)和不同的角度看待物理世界和社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的最優(yōu)化問(wèn)題，并由此完善提高自己認(rèn)識(shí)世界的方法論。課程目標(biāo)3:做到培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)素養(yǎng)和人文素養(yǎng)，通過(guò)數(shù)學(xué)的嚴(yán)格規(guī)范訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)態(tài)度，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的學(xué)風(fēng)、善于質(zhì)疑和獨(dú)立思考的習(xí)慣；做到培養(yǎng)學(xué)生從計(jì)算機(jī)的離散角度來(lái)看待和處理實(shí)際問(wèn)題的連續(xù)性，培養(yǎng)學(xué)生均衡地理解離散世界的連續(xù)世界的能力。三、課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求的支撐關(guān)系畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)1-2具有人工智能領(lǐng)域需要的數(shù)據(jù)分析能力，能針對(duì)具體的對(duì)象建立數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)求解課程目標(biāo)1方法，調(diào)研和分析人工智能領(lǐng)域中復(fù)雜工程問(wèn)題的解決方案；納總結(jié)的能力、提出問(wèn)題的能力，批判性思維和創(chuàng)造性能力；教學(xué)方式以課堂教學(xué)為主，結(jié)合實(shí)驗(yàn)課程來(lái)掌握最優(yōu)化理論和方法，講授過(guò)程中適當(dāng)開展討論和設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以培養(yǎng)學(xué)生的時(shí)間能力。沒(méi)漲課程都會(huì)安排一定量的課堂練習(xí)和課后作業(yè)，幫助學(xué)生理解、消化、掌握該章的知識(shí)點(diǎn)和主要方法。3五、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)(一)教學(xué)重點(diǎn)線性規(guī)劃的單純形法、對(duì)偶理論，無(wú)約束優(yōu)化的最速下降法、共軛梯度法、牛頓法、擬牛頓法和直接法，約束優(yōu)化的罰函數(shù)法與乘子法、投影梯度法與簡(jiǎn)約梯度法。(二)教學(xué)難點(diǎn)線性規(guī)劃的對(duì)偶理論，無(wú)約束優(yōu)化的最速下降法、共軛梯度法的，約束優(yōu)化的罰函數(shù)法與乘子法、投影梯度法與簡(jiǎn)約梯度法的基本原理。六、教學(xué)內(nèi)容、基本要求與學(xué)時(shí)分配序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)1第1章緒論2講授課程目標(biāo)12第2章線性規(guī)劃掌握整數(shù)規(guī)劃的求解方法講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)23及一維搜索使學(xué)生理解約束最優(yōu)化問(wèn)無(wú)約束最優(yōu)化問(wèn)題的下降算法的收斂性4講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34第4章無(wú)約束最優(yōu)化數(shù)值算法法和直接法的基本算法原束最優(yōu)化問(wèn)題講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)35使學(xué)生理解罰函數(shù)法與乘利用算法解決約束最優(yōu)化問(wèn)題8講授課程目標(biāo)1課程目標(biāo)2課程目標(biāo)34序號(hào)教學(xué)內(nèi)容基本要求學(xué)時(shí)教學(xué)對(duì)應(yīng)課程目標(biāo)合計(jì)七、學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)和課程考核(一)考核類型：?考試□考查(二)考核方式：□開卷考試?閉卷考試口課程論文□課程報(bào)告口其它：(三)成績(jī)?cè)u(píng)定：考核依據(jù)建議分值(百分比)考核/評(píng)價(jià)細(xì)則考核出勤課程目標(biāo)1小測(cè)握課程目標(biāo)1期末考核期末考試考核評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)課程目標(biāo)1八、課程目標(biāo)達(dá)成評(píng)價(jià)課程目標(biāo)的實(shí)際達(dá)成效果計(jì)算方式如下，達(dá)成值越高，教學(xué)效果越好。畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)達(dá)成度=九、教材與教學(xué)參考書《最優(yōu)化方法》,李學(xué)文，閆桂峰，李慶娜編著,北京理工大學(xué)出版社，2018.4,(二)教學(xué)參考書《最優(yōu)化理論與方法》,袁亞湘，孫文瑜編著,科學(xué)出版社，2007.1,第1版，《最優(yōu)化理論與方法》,陳寶林編著,清華大學(xué)出版社，2005.10,第2版，5《最優(yōu)化方法》,宋巨龍王香柯馮曉慧編著,西安電子科技大學(xué)出版社，2012.