现代优化计算方法的发展历程

现代优化计算方法的发展历程

【摘要】：对具有代表性的现代优化计算方法：遗传算法、人工神经网络、模拟退火算法的产生、发展进行了详细的叙述，并对它们的应用领域和研究方向做了细致的介绍，最后对三种算法分别作了总结和展望。

【关键词】：遗传算法；人工神经网络；模拟退火算法；组合优化

随着20世纪80年代初期遗传算法、人工神经网络、模拟退火、禁忌搜索算法的兴起，科学工作者对这些算法的模型、理论和应用技术等一系列问题进行着深入的研究，并将这些算法统称为现代人优化算法。

1. 遗传算法

1.1 遗传算法的产生和发展

遗传算法是近年来迅速发展起来的一种全新的随机搜索与优化算法，其基本思想是基于Darwin 的进化论和Mendel 的遗传学说。该算法由密歇安大学教授Holland 及其学生于1975 年创建。其主要特点是采取群体搜索策略和在群体中个体之间进行信息交换，利用简单的编码技术和繁殖机制来表现复杂的现象，不受搜索空间的限制性假设的约束，不要求诸如连续性，导数存在和单峰等假设。此后，遗传算法的研究引起了国内外学者的关注。

1.2 遗传算法的应用领域和研究方向

遗传算法是多学科结合与渗透的产物，已经发展成一种自组织、自适应的综合技术，广泛应用在计算机科学、工程技术和社会科学等领域。其研究工作主要集中在基础理论、分布并行遗传算法、分类系统、遗传神经网络、进化算法。

1.3 遗传算法的展望

遗传算法的长期发展是一个不断跳跃的过程。做为一个优秀的老资格算法它的实用价值绝对值得肯定，但它也存在一些无法摆脱的算法局限性。例如遗传算法不能保证在多项式时间内找到NP完全问题的最优解，而它经常能找到组合问题很好的次优解。但可喜的是，新世纪的计算机数字时代遗传算法已经引起了计算机界人士的广泛注意。当今计算机科学的各个领域几乎都显示出向并行计算过渡这一趋势。在这场变革中，一个鼓舞人心的结果就是信的应用领域不断发展，诸如格子气流体,神经网络和遗传算法，这些领域的研究从一开始就是基于并行处理。遗传算法的实际应用效能将会扮演越来越重要的角色。在遗传算法的研究过程中还将会出现新的困难，但是人们不得不正视大量的研究成果为此研究领域所展示的巨大潜力。

2. 人工神经网络

现代优化方法综述

1.引言 优化设计英文名是optimization design，从多种方案中选择最佳方案的设计方法。它以数学中的最优化理论为基础，以计算机为手段，根据设计所追求的性能目标，建立目标函数，在满足给定的各种约束条件下，寻求最优的设计方案。 第二次世界大战期间，在军事上首先应用了优化技术。1967年，美国的R.L.福克斯等发表了第一篇机构最优化论文。1970年，C.S.贝特勒等用几何规划解决了液体动压轴承的优化设计问题后，优化设计在机械设计中得到应用和发展。随着数学理论和电子计算机技术的进一步发展，优化设计已逐步形成为一门新兴的独立的工程学科，并在生产实践中得到了广泛的应用。通常设计方案可以用一组参数来表示，这些参数有些已经给定，有些没有给定，需要在设计中优选，称为设计变量。如何找到一组最合适的设计变量，在允许的范围内，能使所设计的产品结构最合理、性能最好、质量最高、成本最低（即技术经济指标最佳），有市场竞争能力，同时设计的时间又不要太长，这就是优化设计所要解决的问题。一般来说，优化设计有以下几个步骤：①建立数学模型。②选择最优化算法。③程序设计。 ④制定目标要求。⑤计算机自动筛选最优设计方案等。 2.数学模型 优化设计的数学模型是对优化设计工程问题的数学描述，它包含设计变量、目标函数和设计约束三个基本要素。 2.1设计变量 2.1.1基本参数 a、定义：在设计过程中进行选择变化并最终确定的各项独立参数称为设计变量。 b、说明：在设计选择过程中，这些设计变量是变量，但它们一旦被确定后，设计对象也 就完全确定了。最优化设计是研究怎样合理地优选这些设计变量的一种现代设计 方法。在设计过程中，凡根据设计要求事先给定的，不是设计变量而是设计常量。 2.1.2设计方案的表现形式 a、设计空间：由n个设计变量为坐标所组成的时空间称作设计空间。 b、设计变量的表示法 （1）坐标表示法：一维问题→一个设计变量→数轴上的一个点 二维问题→两个设计变量→平面直角坐标系上的向量 三维问题→三个设计变量→空间直角坐标系的向量

零阶和一阶优化算法

本论文中用到的优化方法主要是零阶方法和一阶方法。 1 零阶优化方法（又称子问题逼近方法） 该方法仅需要因变量的数值，而不需要其导数信息；因变量（目标函数及状态函数）首先通过最小二乘拟合值近似，而约束极小化问题用罚函数转换成无约束问题，极小化过程在近似的罚函数上进行迭代，直至获得解得收敛。 由于该方法建立在目标函数及状态变量的近似基础上，故需要一定量的初始设计变量数据。初始数据可根据其它优化工具和方法直接生成，或随机生成。方法的第一步把极小化约束问题用近似方法描述每一个因变量，即 对目标函数，有 ?()()f f X f X ε=+ 对状态变量，有 ?()()?()()?()()g h w g X g X h X h X w X w X εεε=+=+=+ 具体的近似形式可取为有变量交叉项的全二次多项式。如对目标函数， 0 ?n n n i i ij i j i i j f a a x b a x =++∑∑∑ 近似表达的实际形式(即表达式中的系数)随迭代过程而变。一次迭代过 程中，近似表达式中的系数i a ，ij b 由加权最小二乘技术确定。如对目标函数， 最小二乘技术可描述为对其误差范数取极小来获得，即: ^2() ()()1min () n j j j j E f f αφ==-∑ 式中，()j φ =与设计变量J 相关的权系数； n α=现行设计集合数 权系数按下述方法之一确定： 有较小目标函数的那些设计集合有较高的权系数(基于目标函数)； 接近最佳设计的设计集合有高权值(基于设计变量值)； 可行设计集合权值高，而不可行设计集合权值低(基于可行性)； 基于上述三类权值的综合： 可取所有权值为1，即 ()1j φ=。 由上式知，需要一定量的设计集合来形成近似，否则需产生随机设计集合，即 当2n n α<+时，生成随机设计集合； 当2n n α≥+时，计算近似式（n 为设计变量维数）。 b ）极小化问题近似 由上述对函数的近似化，约束极小化问题可重写为：

中药现代化的发展历程

特约专稿江苏中医药2004年第25卷第10期 中药现代化发展历程的回顾与思考丁安伟 (南京中医药大学 ,南京210029) 提要自1996年国家正式启动中药现代化发展战略以来 ,中药学的研究和产业均取得了较大发展 ,但也存在着一些亟待解决的问题。本文回顾中药现代化发展的历程 ,充分认识中药及其产业的现状和存在的问题 ,提出中药现代化的基本原则和目标 ,明确中药现代化的内容和任务 ,并建议采取积极而有效的措施 ,加速推进中药现代化的进程。 关键词中药现代化发展战略措施中图分类号 R28 文献标识码 A 文章编号 1672 - 397X(2004) 10 - 0001 - 04 中药学是中华民族优秀文化的结晶。千百年来 ,中药为中华民族的繁衍昌盛做出了不朽贡献。随着经济的高速发展和医药卫生事业的进步 ,中药在现代医药学领域的地位日显重要 ,在“回归自然”的世界性潮流中 ,中药越来越受到世人的关注。中药学是以传统中医药理论为理论基础的一门学科。由于历史和文化背景等原因 ,长期以来 ,学科及其产业化发展均较为缓慢 ,逐渐拉大了与现代科学的距离。改革开放以来 ,我国中药产业持续发展 ,已初步形成了一定规模的产业体系 ,成为我国国民经济和社会发展中具有较强发展优势和广阔市场前景的战略性产业。但与此同时在学科发展方面相对落后的现状亦日益突出 ,为此 ,国家自 1996 年以来启动了中药现代化发展战略 ,并在此基础上 ,于 2002 年 11 月由国家科技部、计委等八部委联合制定了“中药现代化发展纲要(2002 - 2010年)”,极大地推进了中药现代化的进程。1 . 中药及其产业的现状与存在问题 1.1 中药及其产业的现状1.1.1中药资源丰富 20世纪90年代全国中药资源普查结果表明 ,我国现有的中药资源种类达 12807 种 ,其中药用植物 11146 种 ,药用动物 1581 种 ,药用矿物80种。全国药材种植面积超过 580 万亩 ,药材生产基地600 多个 ,具有一定规模的栽培药材达 200 余种。自国家推进中药代化工程实施以来 ,各地陆续组建培育了一批地产中药材的标准化示范种植基地 ,将一些名贵道地药材的生产 ,加工由零星的不规范状态 ,逐渐向集约化、规范化、优质化发展 ,为全面推进 GAP打下了一定基础。此外 ,在野生变家种方面 ,尤其是对珍稀濒危野生动植物品种的人工养殖和种植研究取得了一系列积极成果。 1.1.2 科学研究力量较强多年来 ,我们培养了一大批中药科研人员 ,形成了具有较高教育背景和学术水平的科技队伍 ,中药的学科建设初具规模。此外 ,现代高新技术手段和研究方法正在中药研究和开发过程中 重点研究实验室和工程技术研究中心 ,扶持了一批骨干制药企业 ,以加强中药的基础理论研究和新药的研究开发 ,仪器设备、生产条件有较大的改善 ,初步形成了中药科研、开发、生产相结合的体系。在数千年的医疗实践中 ,我国历代积累了丰富的中药临床应用经验 ,中医药文献浩如烟海 ,仅可统计的秘方、验方即达30余万首 ,有记载的就有 6 万余首 ,被国际药学界称为人种药理学的原始资料。对这些珍贵资料的发掘和整理工作也取得了较大成功 ,一批中药文献数据库已经建成。 1.1.3 中药标准化及规范化建设业已起步近年来国家在中药质量标准研究方面采取了一系列措施 ,如“九五”至“十五”期间组织进行了“中药材质量标准的规范化研究”以及“中药饮片的炮制工艺及质量标准的规范化研究”等攻关研究。自1985年《中华人民共和国药品管理法》正式施行以来 ,我国在药品研究与生产的规范化方面做了大量工作 ,此后又陆续制定了《新药审批方法》及有关中药部分的一系列补充规定 ,对中药的分类、药物安全性的非临床研究与临床试验内容以及要求均有明确和详细规定 ,为我国中药规范系统的建立奠定了基础1988年国家科委颁布的《实验动物管理条例》与卫生部的《医学实验动物管理条例实施细则》、《实验动物标准》 ,以及1993年国家科委推行的《药品非临床安全性研究质量管理规定(试行)》,标志着我国按照国际通行标准实施的 GLP 正式启动。1982 年卫生部颁布了《药品生产质量管理规范(GMP)》,1999年颁布了《药物临床试验质量管理规范(GCP)》和《药物非临床研究质量管理规范(GLP)》。这

中药现代化 进程

“中药现代化”的演进 中药现代化概念历经30多年发展，直到20世纪末才逐渐形成。从1973年，国务院发布的第一个我国关于中成药发展的国家级文件国发（121）号文件《关于改进中成药质量的报告》，我国才开始其真正意义上转变中药生产方式，在政府的领导推动下，积极改善设备，使中成药的生产逐步实现机械化、半机械化。20世纪80年代，中药行业逐步吸收了现代医药的管理理念，随着成套设备的研制和应用，中成药生产向工业化过渡。1996年，在全国卫生工作会议上，中共中央国务院明确提出了“实现中药与中药生产现代化”的目标，中药现代化上升到国家产业的高度。1997年1月，中共中央国务院下发《中共中央国务院关于卫生改革与发展的决定》【中发（1997）3号文】，明确提出了积极发展中药产业，推进中药生产现代化。1997年底，按照“中药现代化科技产业行动计划”（国家新药研究与开发协调领导小组）提出的计划要求和国务院领导的指示精神，科技部将“中药现代化研究和产业开发”列为95国家科技攻关“重中之重”项目。在国家的重点扶持和政策的有力保障下，我国的中药现代化取得了显著的进步。最近十几年来，凡谈中药发展必称中药现代化。 二、中药现代化思潮可分为三类： 一、实施环境类。该类思潮主要是围绕目标，政府管理政策措施提出的意见和建议。政府管制度层面的东西，也称为中药现代化实施的环境时，将政府的政策和制度本身也作为思潮来加以表述。 二、整体阐释类。该类思潮把中医药作为一个认识，认为中医药是不能分开的统一体，中药 必须也包含中医药理论的现代化，否则没有中药现代化可言。只有解决中医药理论的现代认知问题，中药现代化的目标才能实现。在此种观点的指导下，提出一些解决问题的方法论。 三、技术实施类。该类思潮主要是抓住上述主要矛盾的某一方面或几个方面，提出解决措施，偏重于技术工具类。实施环境类 2002年10月10日，科技部、国家计委、经贸委、卫生部、药品监管局、知识产权局、中医药局、中科院联合发布了《中药现代化发展纲要》。该纲要明确了中药现代化发展的指导思想、基本原则、战略目标、重点任务和主要措施。该纲要是对于若干年来中药现代化发展的经验和教训的总结，对于指导今后中药现代化发展具有重要意义。 (l)纲要明确了“……继承和发扬中医药学理论，运用科学理论和先进技术，推进中药现代化发展”、“继承和创新相结合”、“与中医现代化协调发展。…实现相互促进、协同发展”、“重视中医药基础理论的研究与创新，特别是与中药现代化发展密切相关的理论研究，如征候理论、组方理论、药性理论…”等，充分表明了中药现代化与中医现代化并重的发展观，它对于“医药并举”的强调，具有特别重要的意义。鉴于它是以政府文件的方式颁布，医药并举论就有了官方的性质，对于回答中药现代化发展中出现的中药西化、中药植化化等背离中医药理论的观点，具有判断性的标杆作用。当然，应当看到的是医药并举论在宏观层面是不存在争议的，一旦进人微观操作层面，则各种偏颇就都会存在和发生。 (2)纲要突出强调了中药现代化的市场意义。统揽纲要，将市场价值作为中药现代化的必然内涵一目了然。“…立足国内市场，积极开拓国际市场…以市场为导向，…实现中药产品结构调整和产业升级，形成具有市场竞争优势的现代中药产业”、“政府引导和企业为主共同推进。…企业根据市场的需求和发展，围绕国家战略目标，不断创新”、“…扩大高附加值、高科技含量中药产品的出口份额，争取2—3个中药品种进人国际医药主流市场”、“…形成具有市场竞争优势的现代中药产业。重点扶持一批拥有自主知识产权、具有国际竞争力的大型企业或跨国集团”、“…提高企业的核心竞争力，加快中药产品产业化进程，促进中药大品种、大市场、大企业的发展”、“…扩大中成药的出口比例，促进产业结构升级，拓展中药国际市场”、“…推进市场机制下的企业兼并重组，…使企业成为中药现代化的主体”等等，纲要对中药现代化赋予了明确的市场价值属性，一方面顺应和适合了市场经济体制发展的客观要求，规定了中药现代化在战略和策略层面对于市场手段的应用，另一方面对于中药现代化的发展方向有了可以具体衡量的坐标体系。 (3)纲要以创新作为中药现代化的基本手段。“…充分利用中医药资源优势、市场优势和人才优势，构筑国家中药创新体系，通过创新和重大关键技术的突破，…”、“继承和创新相结合”、“不断创新，积极开发具有自主知识产权的中药创新品种”、“坚持继承创新、跨越发展的方针，依靠科技进步和技术创新，构筑国家现代中药创新体系”、“开发出一批疗效确切的中药新产品”、“创新平台建设。…建立和完善中药研发平台”等等，以创新促发展，以创新促市场，是纲要的基本精神之一。它明确了创新在中药现代化发展中的核心和关键地位。(4)纲要明确了政府在中药现代化中应处的地位。“政府通过制订国家战略目标、创造良好的发展环境，引导中药现代化发展的方向”。在纲要“主要措施”一节，通篇是对政府层面实施中药现代化的责任要求和引导性条款，究其实乃是对于创造良好环境的注解。这个纲要到2010年止，此间这些主要措施的落实，将对中药现代化的发展发挥重要的作用。 2002年11月3—5日，四川成都，中医药现代化国际科技大会，国家科技部副部长李学勇发表了新世纪中药现

结构优化方法研究综述

结构优化方法研究综述 结构优化方法研究综述 【摘要】建筑结构优化对建筑整体的稳定性、可靠性、耐久性有非常重要的作用。文章针对建筑结构优化设计的主要因素，以及结构优化的方法等方面做简要的分析，以提高建筑结构的整体的稳定性、耐久性等性能。 【关键词】结构设计；结构优化；结构类型 0引言 建筑结构优化，即在一些建筑结构的设计方案中选取最优的或最适宜的设计方案，它参照数学中的模型最优化原理应用到建筑工程结构设计方案的优化比选中。研究发现，建筑结构在使用过程中是否稳定、耐久、合理等，主要决定于在建筑结构设计时选定的结构类型是否最优、是否最符合工程结构的需要。对于同一座建筑工程项目，不同的结构设计师知识储备不同，因此可能会设计出不同的结构类型、结构体系，但经过结构方案的优化、从而选取最优化的结构类型，提高建筑结构的使用寿命、稳定性能。 1建筑结构优化的主要因素 1.1荷载设计 研究发现，任何一座建筑结构都需要受到水平力和竖向荷载的作用，同时建筑还要承受较大的风荷载、地震力的作用等。当建筑结构的整体高度比较低时，由结构本身的重力引起的竖向荷载对结构的作用比较明显，而水平荷载作用在结构上，产生的内力和位移比较小，往往在计算时不考虑水平荷载的作用；若在较高层建筑设计中，虽然所受到的竖向荷载仍对结构产生较大程度的影响，但水平荷载对建筑结构本身的影响比竖向荷载产生的影响更加强烈。研究表明，随着建筑结构整体高度的逐渐增加，水平荷载对建筑结构产生的影响越将会越来越大，因此，在建筑结构高度较高时，结构所承受的水平荷载对结构的影响则不可忽视。 1.2选取结构类型较轻的

在建筑结构优化过程中，要尽量选取结构体较轻的。在现代结构优化设计中，设计人员越来越重视选用轻质高强材料，从而做大程度上减轻整体结构的自重。由于在多层建筑结构中，水平荷载对结构产生的影响处于较次要地位，结构所承受的主要荷载是竖向荷载。由于多层建筑楼层较少，整体高度相对比较低，结构自重相对来说较轻，对材料的强度要求不是特高。 但随着建筑结构高度的增加，在较多的楼层作用下，结构产生的自重荷载则会比较大，使得建筑结构对基础产生较大的竖向荷载，同时在水平荷载的作用下，结构的竖向构件（柱）中会产生较大的水平剪力和附加轴力。为了使得结构满足刚度和强度的要求，通常采取加大结构构件的截面尺寸，但是加大构件的截面尺寸会使得结构的整体自重增加。因此在高层建筑结构首先应该考虑如何减轻结构的自重。 研究表明，当在高层或超高层建筑结构优化设计时，选用结构强度高、自重较轻的钢结构、高强混凝土结构可以很大程度上减小建筑结构的自重。 1.3 侧向位移 据相关资料表明，建筑结构的侧向位移随着建筑高度的增加而逐渐增大，因此，在建筑结构的优化设计中，对层数较少、高度较低的结构，可以不考虑其侧向位移对结构的影响。但随建筑结构高度的增加，整体结构的侧移对结构产生的影响则不可忽视。 研究表明，由于水平荷载对结构作用产生的侧移随着建筑高度的增加而逐渐增大，且侧移量与结构高度成一定的关系。 在进行高层建筑结构优化设计时，既需要充分考虑建筑结构整体是否具有足够的承载能力，能否承受风荷载的冲击作用，又要求结构具有足够的抗侧移性能，当建筑结构受到较大的水平力作用下，其可以很好地控制产生过大的侧移量，确保结构整体的稳定性能。 与低层或多层建筑相比，高层建筑结构的刚度稍微差一些，在发生地震灾害时，结构的侧向变形更大。为了确保高层建筑结构在进入塑性阶段后，结构整体仍具有较强的抗侧移性能，保持结构的稳定性，则需要在高层建筑结构的构造上采取合适的措施，确保结构具有足够的延性，从而满足结构的刚度要求。

现代优化设计方法的现状和发展趋势

M ac hi neBuil di ng Auto m atio n,D ec2007,36(6):5~6,9 现代优化设计方法的现状和发展趋势 王基维1,熊伟2,李会玲1,汪振华3 (1.宁波职业技术学院,浙江宁波315800;2.湖南生物机电职业技术学院,湖南长沙410126; 3.南京理工大学,江苏南京210094) 摘要:优化设计是近年来发展起来的一门新学科,为机械设计提供了一种重要的科学设计方 法。优化设计在解决复杂设计问题时,能从众多设计方案中寻到尽可能完美或最适宜的设计 方案。对现代优化设计方法进行了概括和总结,展望了现代优化设计的发展方向和发展趋势。 关键词:优化设计;机械设计;发展趋势 中图分类号:T H122文献标识码:B文章编号:167125276(2007)0620005202 Develop ing T rend on M odern O pt im a l Design M ethods WANG J i2wei1,XI ONG W ei2,LI H u i2li ng1,WANG Zhen2hua3 (1.Ni ngbo Voca ti on Te chno l ogy C o ll e ge,N i n gbo315800,C h i na; 2.Huna n B i o l ogy Me c ha ni c a la nd E l e c tri c a lP ro f e ss i ona lTe chno l ogy C o ll ege,C ha ngsha410126,C h i na; 3.Na n ji ng Un i ve rs ity o f S c i e nc e a nd Te chno l o gy,Na n ji ng210094,C h i n a) Abstr ac t:As a new d i s c i p l i ne,o p tm i a l de s i gn p rov i de s an m i p o rtan t sc i en tifi c de s i gn m e t h od f o r e ng i nee https://www.sodocs.net/doc/9a15810293.html, i ng op tm i a ld es i gn, t he y can fi nd o ut a nea rl y pe rf e ct o r op tm i um des i gn s ch em e fr om l o ts o f feas i b l e ap p r o ache s.T he p ape r s um m a ri ze s t he de ve l o p i ng trend a nd d ir e cti o n o f t he m ode rn op tm i a l des i gn m e t hod s. K ey word s:op tm i a ld es i g n;m a ch i n e des i gn;de ve l o p t re nd 0引言 机械设计与制造是机械工程领域中最重要的内容,而机械设计又是机械制造的前提。优化设计(opti m a l de2 si gn)是近年来发展起来的一门新的学科,优化设计为机械设计提供了一种重要的科学设计方法,在机械设计上起着重要的作用,使得在解决复杂设计问题时,能从众多的设计方案中寻到尽可能完美的或最适宜的设计方案[1]。实践证明,在机械设计中采用优化设计方法,不仅可以减轻机械设备质量,降低材料消耗与制造成本,而且可以提高产品的品质和工作性能[2]。文中初步论述了机械优化设计方法的发展现状和趋势。 优化设计方法[3]是数学规划和计算机技术相结合的产物,它是一种将设计变量表示为产品性能指标、结构指标或运动参数指标的函数(称为目标函数),然后在产品规定的性态、几何和运动等其它条件的限制(称为约束条件)的范围内,寻找满足一个目标函数或多个目标函数最大或最小的设计变量组合的数学方法。优化设计方法已成为解决复杂设计问题的一种有效工具。 1优化设计方法及应用现状 优化设计的基础和核心是优化理论和算法。迄今为止,己有上百种优化方法提出,这里重点介绍以下几种优化方法[4,5]。 a)线性逼近法:线性逼近法SLP是将原非线性问题转化为一系列线性优化问题,通过求解线性优化问题得到原问题的近似解。根据形成线性优化的方法不同,可以得到不同的线性逼近法。常用的线性逼近法有近似规划法和割平面法; b)遗传算法[2,6,14]:遗传算法GA(genetic a l gorith m s)是一种基于生物自然选择与遗传机理的随机搜索算法。它是1962年首先由美国密执安大学的J.H.H olland教授提出、随后主要由他和他的一批学生发展起来的[7],并在1975年的专著中作了介绍,首先提出了以二进制串为基础的基因模式理论,用二进制位串来模拟生物群体的进化过程。进化结束时的二进制所对应的设计变量的值即为优化问题的解。GA方法的主要优点是具有很强的通用优化能力,它不需要导数信息,也不需要设计空间或函数的连续性条件,其优化搜索具有隐性并行性,可以多点同时在大空间中作快速搜索,因此有可能获得全局最优解。由于G A有着其他优化算法不可比拟的优点,因此,GA的应用非常广泛,取得大量研究应用成果。在结构优化设计方面的如离散结构的遗传形状优化设计[8]、悬臂扭转结构和梁结构的优化设计[9]、桁架和薄壁的结构优化问题[10]等。在文献[11]中对平面四杆机构的遗传优化设计进行了研究。文献[12]介绍了一个用于ZL40装载机的直齿圆锥齿轮差速器的优化设计问题,用GA中的实数编码进行优化求解,取群体大小为50,交叉率为0.2,变异率为0.5,经过120代的进化并经圆整后得到最优解。文献[15]中通过把机械方案设计过程看作是一个状态空间的求解问题,用遗传算法控制其搜索过程,完善了新的遗传编码体系,为了适应新的编码体系重新构建了交叉和变异等遗传操作,并利用复制、交换和变异等操作进行一次次迭代,最终自动生成一组最优的设计方案。 此外,G A还应用在函数优化、机械工程、结构优化、电工、神经网络、机器学习、自适应控制、故障诊断、系统工程调度和运输问题等诸多领域中[13]; #5 #

中药的发展史

中药的发展史 1. 1. 中药的发展史 中医药是中华民族的瑰宝，也是世界传统医学的重要组成部分。中药的历史可追溯到五千多年前的炎帝神农氏。由于中药,草类占大多数，所以记载药物的书籍称为“本草”。据考证，现知的最早本草著作为《神衣本草经》。该书总结了战国时期的许多用药经验，经秦汉医家不断抄录、增补而成。到了南北朝，梁代陶弘景（公元452～536年）著有《名医别录》。每药之下不但对原有的性味、功能与主治有所补充，并增加了产地、采集时间和加工方法等，大大丰富了《神农本草经》的内容。中药还经历了唐.宋.元.明.清.中华民国几个时代的发展，新中国成立以后，对中医药事业高度重视，先后制定了许多有利于中药发展的措施，中医药的教育、科研事业也有了空前的发展。中医药学的中、外交流逐渐增加，近三十年来这种交流尤为频繁。凡此种种，无不标志着中药科学在社会主义中国前所未有的发展，同时也展示了中药事业光辉而广阔的前景。 2.影响中药发展的因素

2.1中药开发所存在的问题 n 中药原料来自自然，又多为人工分散采收、加工，受天气、地域差别及人为影响因素很大；过度开发使一些宝贵的中药材资源濒临枯竭；大宗中药材品种栽培技术研究推广不够；生产管理粗放，单产低、质量差的现象较为普遍；对珍贵的种质资源保护和优质中药材的引种和栽培还缺乏统一的组织和协调；一些珍稀濒危药材代用品的研究还比较薄弱；对中药有效成分分析、毒理药效检测、质量检测、包装、贮存等方面尚无统一的标准和科学的方法，缺乏严格的质量监控标准和良好的监控方法，很难保证产品质量的均一、稳定性；对人工种植的中草药，重金属含量、农药残留量等超标。这些因素直接影响了中成药的质量。并且中药现代化程度不高。虽然传统的中医药煎煮法疗效相对显著，但是现代快节奏的生活方式使人们的生活习惯大为改变。并且其有浓重点中药味的汤剂和体积过大的中药丸，而且中药汤剂的煎熬过程和火候也是西方人难以掌握的。凡此种种都影响中药的发展。 2.2中药行业所存在问题极其措施 问题主要有： 1.研究能力有限。我国药用资源丰富，以药用植物为例，有一

经典优化算法1

经典优化算法：单纯形法、椭球算法(多项式算法)，内点法、无约束的优化算法包括：最速下降法（steepest）、共轭梯度法、牛顿法（Newton Algorithm）、拟牛顿法（pseudo Newton Algorithms）、信赖域法。约束优化算法包括：拉格朗日乘子法（Augmented Lagrangian Algorithms），序列二次规划（ＳＱＰ）等 现代：遗传算法、蚁群算法、模拟退火算法、禁忌搜索、粒子群算法、现代优化算法是人工智能的一个重要分支，这些算法包括禁忌搜索（tabu search)、模拟退火(simulated annealing)、遗传算法(genetic algorithms)人工神经网络(nearal networks)。 贪婪算法和局部搜索、模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm），人工神经网络（Artificial Neural Network），禁忌搜索（Tabu Search）相继出现。最近，演化算法（Evolutionary Algorithm）, 蚁群算法（Ant Algorithms），拟人拟物算法，量子算法、混合算法 经典优化算法和启发式优化算法都是迭代算法，但是，它们又有很大区别：1.经典算法是以一个可行解为迭代的初始值，而启发式算法是以一组可行解为初始值；2.经典算法的搜索策略为确定性的，而启发式算法的搜索策略是结构化和随机化；3.经典算法大多都需要导数信息，而启发式算法仅用到目标函数值的信息；4.经典算法对函数性质有着严格要求，而启发式算对函数性质没有太大要求； 5.经典算法的计算量要比启发式算法小很多。比如，对于规模较大且函数性质比较差的优化问题，经典算法的效果不好，但一般的启发式算法的计算量太大。 优化算法的主要由搜索方向和搜索步长组成。搜索方向和搜索步长的选区决定了优化算法的搜索广度和搜索深度。经典优化算法和启发式优化算法的区别主要是由其搜索机制不同造成的。经典算法的搜索方向和搜索步长是由局部信息（如导数）决定的所以只能对局部进行有效的深度搜索，而不能进行有效广度搜索，所以经典的优化算法很难跳出局部最优。启发式优化算法，为了避免像经典优化算法那样陷入局部最优，采用了相对有效的广度搜索，不过这样做使得在问题规模较大的时候计算量难以承受。 纵观优化算法的发展，完美的算法是不存在的。我们评价算法好坏的标准： （１）算法收敛速度； （２）算法使用范围（普适性）；

启发式优化算法综述

启发式优化算法综述 一、启发式算法简介 1、定义 由于传统的优化算法如最速下降法，线性规划，动态规划，分支定界法，单纯形法，共轭梯度法，拟牛顿法等在求解复杂的大规模优化问题中无法快速有效地寻找到一个合理可靠的解，使得学者们期望探索一种算法:它不依赖问题的数学性能，如连续可微，非凸等特性; 对初始值要求不严格、不敏感，并能够高效处理髙维数多模态的复杂优化问题，在合理时间内寻找到全局最优值或靠近全局最优的值。于是基于实际应用的需求，智能优化算法应运而生。智能优化算法借助自然现象的一些特点，抽象出数学规则来求解优化问题，受大自然的启发，人们从大自然的运行规律中找到了许多解决实际问题的方法。对于那些受大自然的运行规律或者面向具体问题的经验、规则启发出来的方法，人们常常称之为启发式算法（Heuristic Algorithm）。 为什么要引出启发式算法，因为NP问题，一般的经典算法是无法求解，或求解时间过长，我们无法接受。因此，采用一种相对好的求解算法，去尽可能逼近最优解，得到一个相对优解，在很多实际情况中也是可以接受的。启发式算法是一种技术，这种技术使得在可接受的计算成本内去搜寻最好的解，但不一定能保证所得的可行解和最优解，甚至在多数情况下，无法阐述所得解同最优解的近似程度。 启发式算法是和问题求解及搜索相关的，也就是说,启发式算法是为了提高搜索效率才提出的。人在解决问题时所采取的一种根据经验规则进行发现的方法。其特点是在解决问题

时,利用过去的经验,选择已经行之有效的方法，而不是系统地、以确定的步骤去寻求答案，以随机或近似随机方法搜索非线性复杂空间中全局最优解的寻取。启发式解决问题的方法是与算法相对立的。算法是把各种可能性都一一进行尝试，最终能找到问题的答案，但它是在很大的问题空间内，花费大量的时间和精力才能求得答案。启发式方法则是在有限的搜索空间内，大大减少尝试的数量，能迅速地达到问题的解决。 2、发展历史 启发式算法的计算量都比较大，所以启发式算法伴随着计算机技术的发展，才能取得了巨大的成就。纵观启发式算法的历史发展史： 40年代：由于实际需要，提出了启发式算法（快速有效）。 50年代：逐步繁荣，其中贪婪算法和局部搜索等到人们的关注。 60年代: 反思，发现以前提出的启发式算法速度很快，但是解得质量不能保证，而且对大规模的问题仍然无能为力（收敛速度慢）。 70年代：计算复杂性理论的提出，NP问题。许多实际问题不可能在合理的时间范围内找到全局最优解。发现贪婪算法和局部搜索算法速度快，但解不好的原因主要是他们只是在局部的区域内找解，等到的解没有全局最优性。由此必须引入新的搜索机制和策略。 Holland的遗传算法出现了（Genetic Algorithm）再次引发了人们研究启发式算法的兴趣。 80年代以后：模拟退火算法（Simulated Annealing Algorithm），人工神经网络（Artificial Neural Network），禁忌搜索（Tabu Search）相继出现。 最近比较火热的：演化算法（Evolutionary Algorithm）, 蚁群算法（Ant Algorithms），拟人拟物算法，量子算法等。

中药的发展史

中药的发展史 1. 1.中药的发展史 中医药是中华民族的瑰宝，也是世界传统医学的重要组成部分。中药的历史可追溯到五千多年前的炎帝神农氏。由于中药,草类占大多数，所以记载药物的书籍称为“本草”。据考证，现知的最早本草著作为《神衣本草经》。该书总结了战国时期的许多用药经验，经秦汉医家不断抄录、增补而成。到了南北朝，梁代陶弘景（公元452?536年）著有《名医别录》。每药之下不但对原有的性味、功能与主治有所补充，并增加了产地、采集时间和加工方法等，大大丰富了《神农本草经》的内容。中药还经历了唐.宋.元.明.清.中华民国几个时代的发展，新中国成立以后，对中医药事业高度重视，先后制定了许多有利于中药发展的措施，中医药的教育、科研事业也有了空前的发展。中医药学的中、外交流逐渐增加，近三十年来这种交流尤为频繁。凡此种种，无不标志着中药科学在社会主义中国前所未有的发展，同时也展示了中药事业光辉而广阔的前景。 2.影响中药发展的因素 2.1中药开发所存在的问题 n

中药原料来自自然，又多为人工分散采收、加工，受天气、地域差别及人为影响因素很大；过度开发使一些宝贵的中药材资源濒临枯竭；大宗中药材品种栽培技术研究推广不够；生产管理粗放，单产低、质量差的现象较为普遍；对珍贵的种质资源保护和优质中药材的引种和栽培还缺乏统一的组织和协调；一些珍稀濒危药材代用品的研究还比较薄弱；对中药有效成分分析、毒理药效检测、质量检测、包装、贮存等方面尚无统一的标准和科学的方法，缺乏严格的质量监控标准和良好的监控方法，很难保证产品质量的均一、稳定性；对人工种植的中草药，重金属含量、农药残留量等超标。这些因素直接影响了中成药的质量。并且中药现代化程度不高。虽然传统的中医药煎煮法疗效相对显著，但是现代快节奏的生活方式使人们的生活习惯大为改变。并且其有浓重点中药味的汤剂和体积过大的中药丸，而且中药汤剂的煎熬过程和火候也是西方人难以掌握的。凡此种种都影响中药的发展。 2.2中药行业所存在问题极其措施 问题主要有： 1.研究能力有限。我国药用资源丰富，以药用植物为例，有一定应用记载的约有5000余种，但做过一定化学或药学研究的不过20%，研究较深入的不过一、二百种。在600多种中药中，不少还是知其然不知其所以然的药物，多数不能跻身国际市场。

中药现代化发展的文献综述

中药现代化发展的文献综述 专业：中药学姓名：宋敏学号：201018590120 摘要：文章主要以中药的现代化发展为本体对象，试图理清中药自古以来的发展，以及中药在现代的发展形势和趋势。通过文章初步了解中药的发展历史与中药现代化的发展趋势，以期对中药的发展作一次简单的回顾性综述。 关键词：中药现代化发展文献综述 引言： 中药从中国古代开始缘起，在中国的医药历史上占据着不可取代的地位，是中国的国粹之一。随着社会的发展，中药渐渐暴露出其本身很多不足的地方，但这并不代表中药有被西药取代的可能。中药仍是中国医药的特色。发展中药有了新的方向，中药应与现代科技相结合，发展现代化中药，以弥补中药的不足之处。 1中药的起源 在人类求生存找寻食物的过程中，当采集野生植物的了果实、枝叶、根类或狩猎野兽肉类、捕鱼等所获得食物等充饥时，偶尔误食了一些具有强烈生理反应的食物而引起中毒症状，特别是对胃肠和神经系统症状的出现，如呕吐、腹泻、麻木和昏迷等，由此发现和认识了一些有毒植物或动物。由于在自然界活动中，人类主观能动性的增强，对外界事物反映的加深，进而在继续找寻食物时就会有意识地加以选择和取舍了。这种在生存活动中的偶然遭遇，积累了原始保健的意识，许多动植物被逐渐作为抗病的药物了。所以古代曾称药物为“毒药”。继后随着人类对天然药物的发现和药物对机体作用意识的积累，同时人类在长期生产劳动的过程中，为了改善生活条件，相继创造了农耕畜牧的方法和技术，进而在有意识种植谷物和蔬菜及驯化家禽过程中，主动地去识别和尝试各种动植物，以分辨哪些动植物无毒可供食用，哪些动植物是有毒的，有毒的则选作药用，所以有“神农尝百草发明医药“之说。就此可知天然药物的发现，亦就是用药医病的开端，这些与原始人类的生产劳动和农耕畜牧技术的发明分不开的。【1】 药物起源有两大途径，一是起源于人类先天的本能，即人类继承了动物（类人猿）所用的药物；二是人类从后天获得。后者来源有三：有来源于食物，即药食同源；有来源于有病找寻非食物也非已知药物的天然物质来治疗而发现药物；有从动物自己治病用药得到启发而发现药物。【2】 从大量的文献看来，中药起源很早，从原始人类开始。由此可见，中药在古代的中国医药方面有着悠久的历史和不可替代的地位，发挥着重要的作用。 2 中药在中国历史上的地位与作用 中药是中国的国粹，特别是在还未对外开放的中国，没有西医西药的年代，人们治病都靠传统中医，均以服用中药为主。中药发挥着巨大的作用，在中国历史上有着治病救人，养生保健的中药作用，在中国历史的医学界有着崇高的地位。 中药是中医学的中药组成部分，也是中医理论的表达工具。回顾中药发展的历史，早在《神农本草经》中记载有365种药物，明朝李时珍《本草纲目》已收录了1892种，其中植

中医现代化的现状与发展

中医现代化的现状与发展 摘要：阐述了中医现代化对中医药事业发展的重要性，对目前我国中医的现状进行了分析，对于中医现代化的发展趋势提出了一些观点及见议。 关键词：中医现代化，中医现代化人才培养，中西医结合的探索 中医药学是我国医学科学的特色，是中华民族优秀的传统文化的重要组成部分，是中国传统科学中沿用至今的，具有民族特色，系统的理论，独特的诊疗方法和显著的临床疗效等特征，是我国医疗卫生保健体系中独具特色的重要组成部分[1]。中医现代化，应是以发掘，完善中医学理论，全面引入现代病因病理学说，在保持和充分发挥自身优势的同时，有效利用现代科学技术的方法和手段，丰富和发展中医理论，建立现代中医科学技术创新体系，使中医的学术理论体系和诊疗水平更加科学化，促进中医药产业的发展。 1．中医现代化的现状 1.1现代中医教育对人才的培养 20世纪50年代以前，师承教育是中医人才培养的主要形式，仅有很少数的私立中医学校，经过50多年的发展，目前我国有高等本专门科中医院校40余所，全国有120多所高等医学院校和综合性院校设置了中医药学院，系或专业，大批名中医在高等中医药院校任教，建设了一批中医药精品课程，教育模式向多元化，规模化高等教育模

式转变，从单一教育层次向多种教育层次转变，从单纯的医疗人才培养向中医药与理，工，文，管多学科复合人才培养转变。 1.2中医药逐步被世界接受 目前，我国与超过60个国家签订了有关中医药领域的合作协议。随着西方国家对中医，针灸的兴起，西方教育界对中医高级格专业人才的培养也重视起来，许多国家开始和国内高等中医院校合作办学，自1992年皇家墨尔本理工大学与南京中医药大学合作开创了西方正规大学第一个中医专业本科教育，澳大利亚又先后有4所公立大学开设了中医学教育。1996年英国的Middesex University与北京中医药大学合作开设了全英，乃至全欧洲第一个中医学士课程，现在英国已经有11所正规大学在其卫生学院开设了中医，针灸本科或硕士课程，占全英开设卫生学院大学的22%。[2] 1.3中医技术在中医现代化发展中的作用 中医的望，闻，问，切四诊是中医的主要诊断技术，代表传统中医诊断技术水平，历经数千年的积累与发展，中医学临床诊疗技术日益成熟并形成了自成一体的理法方药辨证体系。近50年来，在政府主管部门领导下，中医行业和相关领域的科学技术人员开展了中医技术研究与开发工作，中医药事业“十五”计划进一步重视了中医药诊疗疾病的新技术探索，在广大中医中药科研人员的努力下，我国已自主开发出了一批具有知识产权，领先于世界先进水平的中医药技术成果，中医在防治艾滋病、肝炎、风湿性疾病、糖尿病等现代难治性疾病、亚健康状态调节等方面已经显示出巨大发展前景。 2.

现代优化计算方法的发展历程

现代优化计算方法的发展历程 【摘要】：对具有代表性的现代优化计算方法：遗传算法、人工神经网络、模拟退火算法的产生、发展进行了详细的叙述，并对它们的应用领域和研究方向做了细致的介绍，最后对三种算法分别作了总结和展望。 【关键词】：遗传算法；人工神经网络；模拟退火算法；组合优化 随着20世纪80年代初期遗传算法、人工神经网络、模拟退火、禁忌搜索算法的兴起，科学工作者对这些算法的模型、理论和应用技术等一系列问题进行着深入的研究，并将这些算法统称为现代人优化算法。 1. 遗传算法 1.1 遗传算法的产生和发展 遗传算法是近年来迅速发展起来的一种全新的随机搜索与优化算法，其基本思想是基于Darwin 的进化论和Mendel 的遗传学说。该算法由密歇安大学教授Holland 及其学生于1975 年创建。其主要特点是采取群体搜索策略和在群体中个体之间进行信息交换，利用简单的编码技术和繁殖机制来表现复杂的现象，不受搜索空间的限制性假设的约束，不要求诸如连续性，导数存在和单峰等假设。此后，遗传算法的研究引起了国内外学者的关注。 1.2 遗传算法的应用领域和研究方向 遗传算法是多学科结合与渗透的产物，已经发展成一种自组织、自适应的综合技术，广泛应用在计算机科学、工程技术和社会科学等领域。其研究工作主要集中在基础理论、分布并行遗传算法、分类系统、遗传神经网络、进化算法。 1.3 遗传算法的展望 遗传算法的长期发展是一个不断跳跃的过程。做为一个优秀的老资格算法它的实用价值绝对值得肯定，但它也存在一些无法摆脱的算法局限性。例如遗传算法不能保证在多项式时间内找到NP完全问题的最优解，而它经常能找到组合问题很好的次优解。但可喜的是，新世纪的计算机数字时代遗传算法已经引起了计算机界人士的广泛注意。当今计算机科学的各个领域几乎都显示出向并行计算过渡这一趋势。在这场变革中，一个鼓舞人心的结果就是信的应用领域不断发展，诸如格子气流体,神经网络和遗传算法，这些领域的研究从一开始就是基于并行处理。遗传算法的实际应用效能将会扮演越来越重要的角色。在遗传算法的研究过程中还将会出现新的困难，但是人们不得不正视大量的研究成果为此研究领域所展示的巨大潜力。 2. 人工神经网络

中药现代化发展纲要(2002年-2010年)

中药现代化发展纲要(2002年－2010年) 【法规类别】中药管理 【发布部门】科学技术部国家发展和改革委员会(含原国家发展计划委员会、原国家计划委员会)国家经济贸易委员会(已变更)卫生部(已撤销)国家食品药品监督管理局(原国家药品监督管理局)（已撤销）国家知识产权局国家中医药管理局中国科学院 【发布日期】2002.10.10 【实施日期】2002.10.10 【时效性】现行有效 【效力级别】XE0303 中药现代化发展纲要(2002年－2010年) （2002年10月10日科技部、国家计委、国家经贸委、卫生部、药品监管局、知识产 权局、中医药局、中科院发布） 科技部、国家计委、国家经贸委、卫生部、药品监管、知识产权局、中医药局、中科院： 改革开放以来，我国中药产业持续发展，己初步形成了一定规模的产业体系，成为我国国民经济和社会发展中一项具有较强发展优势和广阔市场前景的战略性产业。但是总体上看，我国中药的质量标准体系还不够完善，质量检测方法及控制技术比较落后；中药生产工艺及制剂技术水平较低；中药研究开发技术平台不完善，创新能力较弱；中药企

业管理水平普遍较低，市场竞争力不强，缺乏国际竞争力。为加强科技进步和技术创新，推进中药现代化，特制订本纲要。 一、指导思想、基本原则和战略目标 (一)中药现代化发展的指导思想 中药现代化发展的指导思想是：以江泽民同志“三个代表”重要思想为指导，继承和发扬中医药学理论，运用科学理论和先进技术，推进中药现代化发展；立足国内市场，积极开拓国际市场；以科技为动力，以企业为主体，以市场为导向，以政策为保障，充分利用中医药资源优势、市场优势和人才优势，构筑国家中药创新体系，通过创新和重大关键技术的突破，逐步实现中药产品结构调整和产业升级，形成具有市场竞争优势的现代中药产业。 (二)中药现代化发展的基本原则 1．继承和创新相结合。继承和发扬中医药学特色和优势，充分利用科学理论和先进技术手段，借鉴现代医药和国际植物药的开发经验，努力挖掘中医药学宝库，不断创新，积极开发具有自主知识产权的中药创新产品，全面提高中药的研究开发能力和生产水平。2．资源可持续利用和产业可持续发展。在充分利用资源的同时，保护资源和环境，保护生物多样性和生态平衡。特别要注意对濒危和紧缺中药材资源的修复和再生，防止流失、退化和灭绝，保障中药资源的可持续利用和中药产业的可持续发展。 3．政府引导和企业为主共同推进。政府通过制定国家战略目标、创造良好发展环境，引导中药现代化发展的方向。企业根据市场的需求和发展，围绕国家战略目标，不断创新。 4．总体布局与区域发展相结合。充分考虑总体布局，同时根据各地区实际情况，发挥区域优势，"促进区域经济发展。配合西部大开发战略的实施，通过中药现代化的发展，促进改善西部的生态环境，发展生态经济，提高西部地区的综合经济实力。