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谈谈计算数学(转自校内)

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hi,我是mzszrj,我是一名大三的学生,专业是数学与应用数学。希望与大家一起成长,请多多指教。
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发表于 2010-1-23 09:06 |只看该作者 |正序浏览
|招呼Ta 关注Ta
虽然不是我写的,但我觉得很好,希望与大家分享。以下的内容转自校内:
( w: G) Q- B3 \$ O
3 H+ o* f2 K0 o) v6 Y0 d从计算数学的字面来看,应该与计算机有密切的联系,也强调
& m0 P6 c9 S( h( U& O( V( C" P了实践对于计算数学的重要性。也许Parlett教授的一段话能3 r1 W4 A0 L: M: t. Z3 @
最好地说明这个问题:
5 Y9 b7 D1 c% |7 x# t  q, y+ T6 p' I9 ]2 r% j6 s
How could someone as brilliant as von Neumann think/ A, W/ S& y4 ^# |5 _
hard about a subject as mundane as triangular factoriz5 i, O, Q! h' |- y+ ~( P" W
-ation of an invertible matrix and not perceive that,  n& c& Z1 X( ]$ |4 y
with suitable pivoting, the results are impressively
8 X* f, D" q" j1 a; Zgood? Partial answers can be suggested-lack of hands-on- L- d7 K) r' @& n. M' b0 \. I  N
experience, concentration on the inverse rather than on
, l$ G' K0 L7 p0 y6 x1 J! Xthe solution of Ax = b -but I do not find them adequate.5 q+ Q9 q' F6 {) K' w- d
Why did Wilkinson keep the QR algorithm as a backup to a
; U% M) p# t$ l# Z# ?) }/ HLaguerre-based method for the unsymmetric eigenproblem$ D/ p" C  P, Q5 i, O
for at least two years after the appearance of QR? Why8 x& }+ A4 q8 n$ C8 n& t
did more than 20 years pass before the properties of+ R1 n% g+ C5 B
the Lanczos algorithm were understood? I believe that
9 b# a: q$ i2 J0 O) r: \the explanation must involve the impediments to" a; D( A4 q- M4 F# U: U
comprehension of the effects of finite-precision
, t+ O& n( w6 m) R8 m) h' A" f, karithmetic.(引自www.siam.org/siamnews/11-03/matrix.pdf)
7 v! E+ a2 p8 m7 M( a7 o) H7 a# k* [, f
+ A% V# F9 Q! U; q8 n6 W* g既然是计算数学专业的学生,就不能对自己领域内的专家不有所
$ n8 Z' q6 r+ l/ C$ c) E了解。早些年华人在计算数学领域里面占有一席之地是因为冯康3 E  t( R# K! W: s: A- i  {- L
院士独立于西方,创立了有限元方法,而后又提出辛算法。这里
4 O" C) i2 ^. o( }+ X. e. a只是列出几位比较年轻的华人计算数学专家,因为他们代表了当
7 V' a, D1 i, ?: `$ A' S前计算数学的研究热点,也反映华人对计算数学的发展的贡献。6 O8 P, u( r6 s# w9 j- S
* b( E' x! Y+ a
侯一钊(加州理工)
( m' o. E+ J) t研究方向:计算流体力学、多尺度计算与模拟、多相流
' @* s( V2 p9 ^5 Qhttp://www.acm.caltech.edu/~hou/ ( T5 y. I, _2 R0 X9 @
+ ~4 K" K- v) d- ~* P
鄂维南(Princeton大学)
0 a. W! L5 s6 _" p北京大学长江学者,研究方向:多尺度计算与模拟
; y* v5 U2 N. M, Y- Lhttp://ccse.pku.edu.cn/staff/weinane.htm & H  k% S6 i  A# e, X1 {+ s  j

, [) Q) A* v  w$ k包刚(Michigan州立大学)
( K3 a1 ]+ M7 l! L吉林大学长江学者,研究方向:光学与电磁场中的计算等
" X: x9 Z  [( j" Uhttp://www.mth.msu.edu/~bao/
( t2 a* t2 O5 p: v; a' a( o' O# m* {+ y, I0 @
金石(Wisconsin大学)2 o2 s7 W. r8 V. x; q& n# G6 A
清华大学长江学者,研究方向:双曲守恒律、计算流体力学、/ F% _& ?/ _5 B' E
动力学理论等- X/ L& F- x# Z$ E  l$ I* S
http://www.math.wisc.edu/~jin/ # _" M4 _' X4 a1 B
' Z. J4 a  T5 i" _  S6 h
汤涛(香港浸会大学)
& Y! Y; |; c9 I& B$ g( t7 K中科院,研究方向:移动网格法等/ \/ e, D. G% B( G2 `
http://www.math.hkbu.edu.hk/~ttang/
, j8 ~' v: k0 ?
' U' R5 }6 u- S舒其望(Brown大学)( Q# \2 B2 R0 G
中科大长江学者,研究方向:计算流体力学、谱方法
( S0 w- ^/ |' S5 J' khttp://www.dam.brown.edu/people/shu/home.html ) G5 S/ ^. A% p: ^5 W

; R' X- K- G: J2 Z) J陈汉夫(香港中文大学)
( O' U5 `1 L: @* L( X. e. h研究方向:数值线性代数+ j( ~- h3 F. w5 L8 f
http://www.math.cuhk.edu.hk/~rchan/
& N# }: s5 O* Q' O! ]$ a. I: I* u
# {% G& O# u' ?4 G+ S9 Q- ~许进超(Pennsylvania州立大学). `) D# j- \3 c: @2 a
北京大学长江学者,研究方向:有限元、多重网格法2 U% V: R" }- i2 Y2 j# w
http://www.math.psu.edu/xu/
0 X% l0 G/ N% L: f* @1 f# Q4 t% \% v
袁亚湘: Q; A! R4 V/ o3 A! J: _
中科院,研究方向为非线性最优化
9 U+ n+ s. A3 {http://lsec.cc.ac.cn/~yyx/
2 p7 [3 V0 t! l3 b: Y# \) |: V  R4 v, y, y  j- T5 z
张平文(北京大学)/ |2 T" R9 M. k0 ~. c, n! s
北京大学长江学者,研究方向为复杂流体的模拟、多尺度计算与0 o/ X! @+ R2 V0 h) C- M0 _
模拟、移动网格法等
- K, J/ V9 Q/ s) Thttp://www.math.pku.edu.cn/pzhang/index.html - ?( T7 C: v' y# P9 a

% A- x/ T, {! r* ]/ u陈志明(中科院)
1 r& O3 z0 u1 P$ \) |9 D研究方向:科学计算与数值分析,主要为有限元法- t2 B. f' e5 m% _
http://lsec.cc.ac.cn/~zmchen/index-c.html
9 ?, W1 }: }' F) k; T, Y( ~2 b6 _0 ~! L/ g1 L1 D9 Z, D
其他还有黄维章、吴宗敏、Xu Kun、程今等人也非常突出
0 Y% w4 y& c- [6 H( _2 V$ _" e! w& b0 ~
作为计算数学专业的学生,经常阅读本专业中的主要杂志也许
% F) w2 K5 c" A% z是颇有裨益的。
$ o; F1 W4 w/ K# a) D+ T3 D: U理论:
3 U/ f' c6 n7 N+ e( a最好的基本是
- `# \8 W% p& i$ l* DMathematics of Computation
5 q: [; }, r: t3 }- u8 sNumerische Mathematik
# v2 G$ i9 a1 u) W  T0 o8 ASIAM Journal on Numerical Analysis- P! ]0 {7 H, z) X/ C3 \; T# {
SIAM Journal on Matrix Analysis & Applications
9 X0 I- [4 H2 Y) N4 @9 USIAM Journal on Scientific Computing& \9 Z% Y6 {& x4 P2 s! i8 }
较好的有:
7 w: O* G1 z/ qBIT( P! U) }+ \- f( Y% I
IMA Journal of Numerical Analysis8 U1 p/ j' z0 t( \( p6 A
Advances in Computational Mathematics
! y+ J4 T: R; m1 z* ]Inverse Problems
! a) t% L/ n* d1 ~# F6 S
& c, Z0 T" V# b9 ~: q, T$ d还有应用性质的杂志:
: U1 p2 l2 c! B3 Q7 nJournal of Computational Physics
' g6 o/ o' ], C; ]International Journal for Numerical Methods in Engineering' p; y" d' l& h
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering+ o# g! r+ D) c% x) w  n# q: s
International Journal for Numerical Methods in Fluids0 Z' a! r, g# u) p. u" h
Computers and Fluids% w* D6 Z4 X+ H) S1 k
Computational Mechanics
4 H2 G  m) l0 e还有很多带有Computational字眼的其他学科的期刊:Journal of
3 D; O3 j( }+ O: [# LComputational Chemistry,Computational Material Sciences8 d' u& I8 R* j
也可以浏览。
  D& \$ ~: C% _, S+ i9 s* y7 l2 ?; |
但是作为入门来说,大家的综述特别能帮助我们这些新人迅速把握) F% E. r3 x* E* x5 X
了解、把握一个领域,因而值得特别重视。这方面最好的是剑桥大
- m# {1 t) h8 w" C3 Y学出版社出版的Acta Numerica连续出版物。Acta Numerica每年出
; Y8 {. @$ Z  v2 A版一本,作者均是该领域的顶尖人物。比如说最近几年水平集方法
% c  Y4 \. j% b* Z非常热门,05年就有一篇水平集方法创始人之一的Stanley Osher写
3 w5 x1 S, \& `8 l的Level Set Method in Image Science。其他论题有:entropy
8 n- ?2 d# c1 g+ O1 J$ [( Tstability (Tadmor E),radial basis function (Buhmann MD)等
3 b7 E) a2 u, H& N等。该出版物我们学校没有订,不过可以从网上可以找到不少。我& S1 D4 V' P, N0 u3 c' p
这里大概也有二三十篇,可以提供上载。/ {. }5 D/ k8 U7 v9 I' [! Z4 k

) K# z0 s5 T+ S1 n另外一本就是SIAM Review。SIAM Review的每一期里面都有几篇文
# G7 n; @) z; }! c章关于计算数学的内容的,经常从实际问题引伸出计算的问题,或1 n# ?4 b( W: p1 E% L
者是介绍每一个领域的最新进展等。 SIAM News的每一期也有关于
3 @7 E: @- L% f  u# v2 T计算的有意思的短文,不妨浏览浏览。; E" @% u8 r0 ?

7 o7 h, Q, n9 `  L& ~1 R作为数学系的学生,无疑是需要读很多数学书。计算数学的书可以
) d- b1 X3 Y$ g  u' P! U5 ?称得上是汗牛充栋。以前在系版上提到过几本。现在再补充一些。
! @* A8 i2 t3 [; K' f* d5 ]5 h$ G* W/ N1 f! o3 E6 e$ r1 a, A
微分方程数值解是计算数学中的核心论题。传统的方法有有限差分
2 W8 \1 n; [- y5 N8 M法、有限元法、边界元法和谱方法。' Z7 n# [% d- Q; C7 E
( W1 Q% B. z2 F. R. r7 A
有限差分法想法最为简单,比较容易理解。李荣华的那本《微分方程
2 {8 q* n. f) s" {# ~. k数值解》就介绍了最基本的东西:收敛性、相容性和稳定性。
* F, o3 t0 Q7 @" h! w. S7 g6 JRichtmeyer & Morton的《Difference Methods for Initial-Value4 {6 C9 \9 i% _# W0 V
Problems》则是差分法方面的经典著作。R. LeVeque最近也有一本0 v7 ~' v; t' m- p' z# u
《Finite Difference Method for Differential Equations》也很+ q" u3 @: t6 }( `  p' n* P
有意思,介绍了差分方法的新的现代概念。LeVeque的书可以在他的; P) L$ l! z+ ~- D) p+ @6 ~
主页(http://www.amath.washington.edu/~rjl/)上下载,他的另! g3 ^: ?# M+ D
外一本书《Numerical Methods for Conservation Laws》是守恒律! A/ |: F( {- I: j' W  ]4 [: L! t
数值方法方面非常出色的著作。  T) Z- `# I8 D4 d- u

" Y( p1 i8 l" [3 k: i有限元法方面自然是推荐使用Ciarlet的《The Finite Element Method) u/ j8 ~9 C  i
for Elliptic Problems》。这也是系里专业科的教材,另外Brenner7 D! ]/ j& `! {# y
& Scott的《Mathematical Theory of the Finite Element5 h) ~* g' L6 V
Method》据说也是不错的。
" P8 d6 r$ H6 w8 n5 }3 R  Q# [6 ?7 ]( t- l, g: i( @* q  ]
谱方法对于规则区域上的问题往往是最为有效的方法。华东师大的) p2 Y/ D0 D0 B- Q! ?2 P" ?3 \; C
郭本瑜教授在这方面做过很好的工作,他的《Spectral Methods
- E4 ^/ n  `4 w1 Y. M  P4 n0 Z2 Land Their Applications》广受好评。Purdue大学的沈捷教授也有1 w  z! c6 O6 {, T( q0 i" ]0 x
很出色的工作,他的一个讲义可从他的主页(http://www.math.purdue.edu/~shen/* g. K. N7 a% i3 T7 r" O
( c4 ^0 e% F& K. Q& \
上下载,同时还有相关的Matlab和Fortran程序。谱方法方面最好的
2 w4 ]0 ]) ~/ y6 Z' a5 H入门书为Trefethen的《Spectral Methods in Matlab》,其他的还- E7 B) ?- f  L/ n! T% c
有Canuto等人的《Spectral Methods in Fluid Dynamics》,不过
6 H; ^+ [7 g- Y不知道能不能再学校里找到。( V/ ^1 G; W4 f

" q# [" L# \" S除了上面这些方法之外,还有近年来比较热门的无网格方法,这些可
) X+ d7 m) z2 e: G以参考张雄和刘岩的《无网格方法》(清华大学出版社,2003,50¥)。
6 K/ \9 D' t/ u& c; o
! l3 }: h, ^& N  M0 q4 ?+ j计算数学的主要工具是泛函分析。一般推荐的Yoshida的《Functional
1 R+ P" B0 J! c  s: VAnalysis》(有中译本:吉田耕作,《泛函分析》)或者Rudin的
2 F& E& Z8 B' E' p7 U6 e3 I8 o《Functional Analysis》。这两本书都是非常难的,但是也是非常
" l4 x) U9 Z2 o经典的书,可能当字典比较合适。但是,泛函分析里面重要的定理
/ z( E# W$ O) q0 j6 m2 Q6 y. I在计算里面并不见得特别有用,所以我们要甄别那些可能有用的东
9 k+ Z  L8 e5 k# C8 J  O西,Sawyer的《数值泛函分析引论》也许是比较合适的入门读物。
4 Q  O/ C0 @7 d, q2 i- n这本书里面介绍了一些泛函分析概念的来由,如Holder不等式的导
$ M6 J  S, C4 @, q出,也有泛函分析在计算数学中的应用,比如Kantorovich迭代收敛8 ?1 G' W; T) N' O  Y5 H4 K
性准则的解释。张恭庆的《泛函分析》强调泛函分析的应用,里面
) e! A! y7 e/ M( Z, r也有一些应用于数值计算的例子,比如Lax等价定理,值得读一下。0 A; H( W; \5 v- X+ [7 y$ W  A0 O9 q

* q+ s! _% U. Z* o7 ?# f: W0 ?计算数学还有其他许多重要的分枝,如矩阵计算、反问题、计算流
' T$ R3 L7 n( v! E$ j# Y; B体力学、最优化、逼近论等。由于这方面本人涉略甚少,这里也没$ H; i8 |. |3 d% Z
有什么好说的了。希望计算数学这些方向的其他同许能补充上去。) L. {" O  P+ ]
7 Q! P2 C: |  x* L) t( {
最后补充一句,订阅mailing list也是不错的,可以迅速获得关于
* v( q- |2 y- R" X+ j; F' T& W计算数学会议、新出版文章等的信息。中文的推荐使用CAM,可在下. S" n: ?8 b+ c5 F& w
面的网址注册1 w$ E% R% E! D6 ]/ `0 r8 ~0 _. Z' \
http://www.math.hkbu.edu.hk/cam-net/indexcn.html & Q' {, |3 o& b/ q9 V. H/ P
英文的推荐订阅Clever Moler的NA Digest,可在下面的网址注册
' B5 d4 d) b- d( o+ E) Jhttp://www.netlib.org/na-net 5 d, r! V+ P- y2 W: E0 h( b4 W

0 o0 `% S) @# N/ j" L6 V5 z2 X4 B; n+ r: U" O, G8 S5 m3 q
6 b7 T- x! B( u: Y- x
先订正一个错误:Sawyer的那本书的题目我
7 r, z+ Y" ?" P0 }" n记错了,应该叫《数值泛函分析初览》,系资料室和图书馆3 ^9 [: p% I# e4 P+ Q5 E" k% o! L3 x: E) w
都有中译本的。6 t4 x1 }6 X6 ~8 F9 d" o+ n0 Y  J  z' s' J

; f. N8 Q$ S0 H0 L: y* t; q7 F接下来介绍几本矩阵计算方面的书的。浙大的张振跃老师* s( f! X2 C; r/ k" i6 K. B0 @8 k
在这方面有很出色的工作,中科院的白中治,北京大学的徐8 f0 C$ v+ \8 h1 L0 ?7 ^
树方,复旦的魏益民和曹志浩,澳门大学的金小庆都是这方4 f. T: R6 W, O  G8 Y
向的,还有复旦出去的柏兆俊。肯定还有许多学者在这方面; _" O" r8 K7 x) `/ Y/ f
有很突出的工作,可惜我基本上没什么涉略,这里也不能列
( @# M7 g/ v" N2 `4 t7 S0 S出来。
4 K' }9 v4 d. y( N
* z  z, q! p; d# I国外的大牛有Golub,很多这个方向的大家都是他的学生。
8 l: B5 V. `+ Y! @; X5 D1 P8 G# J! NKahan, James Demmel, Peter Stewart, L N Trefethen,
0 A* z: l- N: e" a8 I3 E$ IHigham,这个名单可以列的很长,这些人是矩阵计算方面9 Y# Y  g3 _0 q* J* P- Q/ I
的大家。
  K; S6 k8 [0 g- E0 A6 ]. Z1 [6 p; Y' p9 e# ^* b. p" G  p5 T
矩阵计算方面最经典的书应该是J H Wilkinson的《The
4 Y- J  V; g  h% _/ p7 F% EAlgebraic Eigenvalue Problem》(有中译本,石钟慈等7 E) T4 ~$ ?/ l3 `+ ~
人译,《代数特征值问题》,科学出版社,学校图书馆有,
3 l, Z9 ?5 |7 H1 s! r8 q+ V+ l系里有英文版的)。这本书虽然老,但是据说读一下还是
9 r) \% q- ]$ Y! F& Q很有启发的。现在的经典是Golub和5 O7 W/ Q& d5 Z8 n  b& c
van Loan的《Matrix Computation》(有中译本,袁亚湘译,9 W. M4 R6 @) l- }
《矩阵计算》,科学出版社),英文版的电子版可以在网上
3 Y$ X8 G! C! v找到的。其他的书有Demmel的《Applied Numerical Linear
4 W, n0 A$ ~! J5 T" i6 t2 uAlgebra》,Trefethen & Bau 的
, u5 q6 d3 i7 z; G3 o9 _《Numerical Linear Algebra》据说也是很好的。Yousef  p; X% d* B1 f
Saad有两本书《Iterative methods for sparse systems》& P+ |- v9 {. }- Z
和《Numerical methods for large eigenvalue problems》,
$ H+ R/ U' {9 B写的挺有意思的,在他的主页
( E; m2 S0 N5 \$ _/ i( j) Ohttp://www-users.cs.umn.edu/~saad/7 j  v5 y4 ^" o; K3 m; g1 I. \
上可以down。说到矩阵计算,还得提到Householder的一本老
+ D3 Q5 O; [: Q" F# X书,《The theory of matrices in numerical analysis》; _- W* W# _: O  `9 v# u
(有中译本,系里中英文版的都有)。) g8 W6 E$ l2 n+ k

5 r6 q- a. H+ F4 TLN Trefethen现在是剑桥大学的教授,他写的每一本书都很经典,8 A+ q+ [% [4 L
前面已经到过他的几本书了,《Spectral Method in Matlab》,  q$ R  M, ?1 G+ Q" H
《Numerical Linear Algebra》,还有《Finite Difference% R: e  D9 O& t' Y
and Spectral methods》(在他的主页上可以1 f5 u- |$ e  O- N5 h
down,http://web.comlab.ox.ac.uk/oucl/work/nick.trefethen/
$ K6 Y0 a0 k: ^' o。读他的书和文章感觉也是人生的一大享受。+ b5 M& d/ v' J4 \0 Y7 W5 {6 [

, R. a1 J8 z: Z6 d' d' v他在Cornell大学任教时,曾上过一门课,就是阅读数值计算的经
; B3 o8 T. W- J4 n( e4 \( y7 |典文献。为此他写过一个短文,列举了数值计算中的十三篇经典文
+ n0 |: s5 `5 ]. _. ~献,也许对大家有点启发。, M# J! }' D5 r( u4 S

# Q! |# V/ a% f2 S1. Cooley & Tukey (1965) the Fast Fourier Transform
6 E$ `/ Q0 N( s( b2. Courant, Friedrichs & Lewy (1928) finite difference methods for PDE+ T9 U0 H# ?  U: H# M* K
3. Householder (1958) QR factorization of matrices- r' {$ D; v5 S/ v: d
4. Curtiss & Hirschfelder (1952) stiffness of ODEs; BD formulas
0 w) A2 r- z; Y5 M4 I; r& E5. de Boor (1972) calculations with B-splines
* Z- L7 L$ e( b6 u: E6. Courant (1943) finite element methods for PDE
" _. s' @2 m3 x7. Golub & Kahan (1965) the singular value decomposition
6 C  o" j% g7 S) `' s8. Brandt (1977) multigrid algorithms
/ b4 |  r* c" B( T% F8 Q% }# B9 F9. Hestenes & Stiefel (1952) the conjugate gradient iteration+ p- [7 X5 I3 G% n+ E8 }0 x
10. Fletcher & Powell (1963)optimization via quasi-Newton updates
( a4 D$ \2 I( O- h6 j11. Wanner, Hairer & Norsett (1978) order stars and applications to ODE
" ]4 t) M! n% y. t9 \0 |7 U12. Karmarkar (1984)interior pt. methods for linear prog.9 q, i% G# w+ v9 u: C
13. Greengard & Rokhlin (1987) multipole methods for particles
! R; z5 j! B2 t' x6 R0 H% k9 g4 r8 v' y. z* F- i' X; R, X- ?( q+ ~
他的remark也很有意思,We were struck by how young many
* z& D2 o0 C5 j0 ]# J2 ?of the authors were when they wrote these **s (average. s+ y) B* F0 @3 q- ^" i
age: 34), and by how short an influential ** can be
6 }$ U  {, e8 a) Q$ \(Householder: 3.3 pages, Cooley & Tukey: 4.4).这说明大家0 i0 N3 d7 f/ k
都还是很有希望的,呵呵。
; @2 o, |- g* V  l! X& I' K7 S: O% F( @5 t+ }
- o" j6 d8 ^$ I3 E; j
反问题无疑是计算数学中最热门的方向之一。该方向现在有如下
" b, i$ Q) d! J/ T" z9 ~7 R% H; V8 U7 G* D2 z/ R; j( t
几本杂志:Inverse Problems,Journal of Inverse and Ill-posed
/ K! x& P3 x4 e# [$ h" W  U$ n* Q' D: s+ S9 j6 c5 c( O3 w# p
Problems, Inverse Problems in Sciences and Engineering(以前
! ?' i8 E/ v" f+ E% k
1 O# |' a1 o# c9 e, y  W$ U叫Inverse Problems in Engineering).第一本杂志最好,第二本杂
) T' K9 n! \8 i/ @% n" `1 b/ n9 u! X6 E& l6 Y7 m) r9 {* Y; {
志上面有很多苏联人的工作,第三本偏向于应用。在很多高档次的
4 Q: n$ R4 @6 N* N
/ b  x4 L0 G2 K& y7 s3 }杂志中都有反问题方面的文章,比如SIAM Journal on Numerical
) T# U+ [3 X  c0 k8 f( z* q% }7 K% K# g+ X
Analysis,SIAM Journal on Mathematical Analysis, SIAM! ?$ a3 p1 D$ }! l$ O5 w

2 x( r' Y. g* D) CJournal on Matrix Analysis and Applications,SIAM Journal on
4 j3 X# X! O* G
: N. L* M' a  `! A+ ^& u( ~4 _Scientific Computing上也有不少反问题方面的文章。( G5 O8 _6 ^- a- w: Q+ w
- A9 N  g0 a) h
在国内做反问题做的最好的应该是复旦大学的程晋老师,他在反问  R& ]  `" [  X% C+ u
0 e" j4 A% D; |( [# x- B
题的理论估计方面有不少工作,南京大学的金其年老师也有不少好
3 G0 C7 {2 T- y! B# d) _
7 T$ h+ ?- J" r* a2 Q* v1 c! d的结果(很年轻!),哈工大有几个人是做应用方面的工作的(他
' m0 j) x# G% h6 a2 T3 Y6 m9 T+ F) E5 d& B: u# H; r: M
们的前校长就是做地球物理中的反问题的)。国际上知名的有HW
: r2 [8 a% N9 C9 E1 [- N
: m3 r1 |) a8 R- ?6 jEngl(澳大利亚),Yamamoto(日本), Kress(德国), Martin
5 u3 x. D7 X3 o7 f$ e; z4 Z4 K* j9 B' z& {1 j+ U
Hanke(德国), Isakov(美国)等。& l) J2 \) a3 h% P  {# s
6 D; y8 e: Q$ n8 M* B7 _
反问题的一个重要特点就是与实际问题联系特别紧密,往往需要根
7 \, ~; l% d) Q( {  a/ _
$ ~0 d8 X4 E) W据问题的特点设计专门的算法,这也是反问题的难点所在。很多应
. D9 M1 N4 j) N5 r' j' X3 l$ H& D- f0 G7 X5 R) v5 A
用领域与反问题结合之后成为一个单独的研究领域,如EIT。* U  {" h6 R, }& U) x; d
5 S, c+ s1 m( }2 a
水平集方法应用于反问题似乎是当前反问题算法研究中的一个热点。明尼苏达大学, c. w3 M( v5 V& H- z
的Fadil Santosa最早将水平集方法应用于求解反问
" y6 y! _; z4 k( V, H! M
4 x/ Z$ X4 A1 I1 G- n4 d0 h- Y题,但是没有很大的反响。Engl的学生Martin Burger在2000年将水+ ^/ M5 W4 c- }/ e! k% k  x1 [% B
) ~! s) K) Z+ S  H' J- N
平集方法应用于反问题(发表在Inverse Problems上),在国际上
* n5 a/ J. i9 M% C/ @5 Y7 I1 V/ U: u" l/ Z% ]
有很大的反响。Martin Burger在博士毕业后就被邀请到UCLA的Osher
4 S) G! ~: B" t, |5 ^9 Z2 z8 z9 Y* s( `8 h+ e% V
的小组作研究,并和Osher一起就水平集方法在反问题的应用作了一0 A7 s: R2 b! e2 a, I/ s

/ w7 V0 Y4 p0 l; t7 v$ y1 C6 V. [个综述和展望,值得参考。( N1 V- N# f! T2 }" i+ f# p) f) k
9 E8 b. y# R' c, o
反问题反面最为经典的当属Tikhonov和Arsenin的《Solutions of
; d" ?6 O5 e# ^Ill-posed Problems》(有中译本,《不适定问题的解法》,学
+ G/ T3 {( ~' R0 ?8 H5 ?校里有,英文版的系里有)。现在反问题反面每篇重要的文章基7 t( [1 s, `* A4 Z% `& s- H$ h
本上都要引用这本书。这本书比较抽象,算法方面有所涉及,但
8 E4 T. ?6 t6 q; Q& m; i是不多。后来Tikhonov和Yogola等人一起写过非线性反问题反问
/ U9 z+ o3 P' a题理论方面的书,还写过一本算法方面的书,可惜书名我已经忘
" }' }" V0 p: g记的。个人感觉Groetsch的《The theory of Tikhonov
* q# @& `9 }# k  O) yregularization for Fredholm equation of the first kind》
6 Q' P1 A% P6 T4 T, S是比较好的入门书,这本书比较薄,也比较容易读懂。读了这本. i: V" f6 Y- i# {+ f2 S$ W+ m
书之后,阅读反问题理论方面应该不会有很大问题。Kress的
) X' P) G0 j3 g5 \( b# W. E8 C0 }: ^《Linear Integral Equations》和Kirsch的《An Introduction
! x2 Z! v/ f& xto the Mathematical Theory of Inverse Problems》也是不错
7 i6 E7 Y+ i# U3 i- ~7 j, J的入门书。这些书在系资料室里都能找到。Engl等人的) J% }! y" ^" K
《Regularization of Inverse Problems》广受好评,应该可以3 ?- g( v7 F2 j, ~! U$ ~
作为进一步阅读的材料。专门的著作有很多,如Isakov的$ ^4 o' Z* F  w2 C
《Inverse problems for partial differential equations》,# ~$ T# d" X/ `" g! w
Martin Hanke的《Conjugate Gradient Type Methods for
$ d+ O7 P& v6 l% D. k1 p, r) Z2 N0 \; IIll-posed Problems》应该也是不错的。- R8 B! Z7 I3 A0 v6 f

6 W* f# W, y' E* k% T# i( R在反问题的数值算法方面的书籍不多,只有Hansen的《Rank-, O2 W+ Q& t" _
deficient and discrete ill-posed problems》和 Vogel的" X4 ?8 {7 x* f% G
《Computational Methods for Inverse Problems》。两本) ?) \" g! E& T9 j9 A
书都是非常棒的,要求的基础基本上类似,对矩阵计算的基
& S. h( c8 X# ?- @: T本概念非常熟悉。但是侧重点有所不同,Hansen的书容易阅9 J' j  o' u3 i. O. S: g
读,所以在工程师里面也是很popular。Vogel的书稍微数学  q$ I- s3 a7 `4 L5 @1 S0 y  v
化,涉及的范围也稍微广一点,比如说很重要的Total( p/ L" ?1 l1 A9 v" s0 A
Variation regularization在Hansen的书里就不讨论,但是
$ p$ h( j: }/ Z+ r" {! ZVogel的书里做了非常详细的讨论。Tikhonov的算法书应该$ g2 W! H# ~5 a$ l  V
也有很大的参考价值,可惜我没办法搞到,所以也没法评论
1 ^4 ]" X3 {. `1 Q- a了。! X' M0 K, J6 j7 V3 a: S( e; M
. D+ i( k4 X4 n  C, t
反问题的reading list 可以在下面的链接中找到:: x7 M3 R% p7 `
http://infohost.nmt.edu/~borchers/geop5 ... dings.html
: u- `( L3 Y$ W% E3 C& z6 {0 b2 }! ^' B( s& L5 }3 Q
计算的热点似乎有两个特点:
, u2 R$ Q0 h8 o4 F8 b0 b一个是与具体的应用结合形成新的学科,比如说计算流体力学、
6 b, F0 ^6 T. H; g: `% s5 J+ J2 l计算空气动力学、计算力学、计算物理。这里强调的是为新的学  A0 |: c) x4 E0 a9 T
科的发展做出贡献,也就是所谓的作为除实验和理论之外的第三
+ |  r$ G+ K7 K种研究手段。材料和生物中的计算问题似乎将是以后的计算数学
7 g: [. F, E' c1 x% o. T中的一个热点,可以参考鄂维南老师的评论文章。
/ r9 |! C. e$ _- n$ S" P4 p. W9 F* K
一个是应用新的数学工具。比如说应用Lie群理论构造保格式的微; u* B9 {7 D: F. F* h
分方程数值解法,拓扑引出的continuation method。其缘由可能
  ~8 E0 t& w. X  t# u  @是基于某种物理上的考虑,但是可以通过引入新的数学工具来解决。
3 s' i' f( _) |" d& Q" {( m这也应该是一个值得注意的地方。
zan
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