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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:
: n3 g/ S' N; z8 P* C8 }: z; @5 M
2 D/ A5 _& x* b4 s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, \0 A4 q- N$ ?% U) i9 k# E/ h: i
了实践对于计算数学的重要性。也许Parlett教授的一段话能
8 b) w7 b: _! G" E) G& z1 g最好地说明这个问题:+ O2 x) k. d2 n3 N. v+ A
; ~4 m3 j, ?) I3 i+ J7 Y
How could someone as brilliant as von Neumann think
( p/ E# k* `: uhard about a subject as mundane as triangular factoriz
! V- Z0 }; _" C7 v8 u4 V-ation of an invertible matrix and not perceive that,8 O& s( U  E& t% j9 [1 d# @3 U
with suitable pivoting, the results are impressively
! q, s4 A3 K# K- [; `$ Q% J. [good? Partial answers can be suggested-lack of hands-on
, X* `2 }! `' _, x5 K, m4 q7 c; ?8 u" gexperience, concentration on the inverse rather than on* @" I) U) H+ `4 Q3 T
the solution of Ax = b -but I do not find them adequate.: [. p7 y- Y: ^0 k! T2 o7 R/ N
Why did Wilkinson keep the QR algorithm as a backup to a& K" h4 T" F: |. }6 k
Laguerre-based method for the unsymmetric eigenproblem# R0 _$ N" h4 i0 _! _# Q2 R  V; a
for at least two years after the appearance of QR? Why
' t, k# ^2 [' e( o, t+ ^did more than 20 years pass before the properties of
/ r2 ^, E- \( s! Zthe Lanczos algorithm were understood? I believe that
) O7 x2 N. p, H# ithe explanation must involve the impediments to
3 d& S: s" j' [" o& i, [comprehension of the effects of finite-precision" r. P4 v+ E+ V. y
arithmetic.(引自www.siam.org/siamnews/11-03/matrix.pdf)
$ `$ V- i# l  h8 e2 h6 T  g; K9 K2 D& _! R' ^
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' ~" B2 I$ j# u# v/ B- s' n
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+ g# T# `' ?5 ^, b: e9 G9 j( B: o
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" M; n: h# @& Q3 R6 _" l0 ~+ j
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
3 `( x, s2 ?/ a/ [+ F* N+ a3 ]6 X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 C3 a- I* z! H9 U! L$ m: A1 p3 F( B
侯一钊(加州理工)
+ ]- _  v/ s! F6 ~" [研究方向:计算流体力学、多尺度计算与模拟、多相流+ \, i- j' N0 g/ E
http://www.acm.caltech.edu/~hou/
7 X) @" y7 I, ^0 f
1 t5 E3 P4 C" s% M8 j鄂维南(Princeton大学)" l# [5 m6 [( [; ~& ~
北京大学长江学者,研究方向:多尺度计算与模拟
1 Z  y& Y* r( x) e2 B# k/ Shttp://ccse.pku.edu.cn/staff/weinane.htm
. ~3 a5 [0 r! l7 Q/ o* M0 @& _, Y9 H+ T, O
包刚(Michigan州立大学)7 u0 b' r2 p6 i2 r
吉林大学长江学者,研究方向:光学与电磁场中的计算等  z$ v+ Q) I" S+ u& F* f% \$ N/ A3 V
http://www.mth.msu.edu/~bao/ ; S! w; t4 l4 s5 u' S7 C

; ?! l9 u2 `) f# Q# L# `金石(Wisconsin大学)
- s* q) l+ Y7 R清华大学长江学者,研究方向:双曲守恒律、计算流体力学、' O: R+ W3 \" o7 X+ e
动力学理论等3 n: l, O3 R- _4 S$ @
http://www.math.wisc.edu/~jin/
7 E  j# |  w; ?, u0 Y4 [
5 p7 x! e3 Y  j6 j; n3 x7 p7 c3 k, k汤涛(香港浸会大学)
  z* ~: B5 o7 V" i9 p( W中科院,研究方向:移动网格法等7 W7 R  a- o' \; }5 u2 ]& c$ B+ {
http://www.math.hkbu.edu.hk/~ttang/
2 l  k; W7 {9 E; _7 @5 t1 G
! s' D/ K- {& R/ o& J舒其望(Brown大学)+ ~8 p; V1 n( a, u8 B; g
中科大长江学者,研究方向:计算流体力学、谱方法
. a: L& Y) N; c2 Xhttp://www.dam.brown.edu/people/shu/home.html - Q8 z, R- j5 W1 j( U5 `  n

7 |' i8 U; c5 X& |, Q* C0 `2 |陈汉夫(香港中文大学)4 T) e+ N  r2 M( E/ ?; U
研究方向:数值线性代数  j5 j2 \4 C3 }
http://www.math.cuhk.edu.hk/~rchan/
) R& F8 e' O: q4 n! }9 ?1 w0 d$ V, Z2 k
  P9 k- \  W7 L; S许进超(Pennsylvania州立大学)
% z; V8 Z2 l1 b. I( {4 S( ^北京大学长江学者,研究方向:有限元、多重网格法8 b  Q% N9 a, |* z" {& y
http://www.math.psu.edu/xu/
  t' o3 Q% f4 @! ^; M2 \9 z
* X, J* k; n7 v% T4 Z, @袁亚湘6 z* k4 X3 R2 T& s/ {- T
中科院,研究方向为非线性最优化4 W( G4 @0 k! G$ z
http://lsec.cc.ac.cn/~yyx/
9 g0 V) s% D  K& N, M! f; Q8 t( f7 r5 T& n5 e# _
张平文(北京大学): f4 t, q2 H: h
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
6 j7 b8 `! X% J/ H模拟、移动网格法等
/ U' z9 r( t" E7 {; R9 I. ohttp://www.math.pku.edu.cn/pzhang/index.html
0 T2 V* w5 v- m; k. U, {) e: M! G) m! e" s- M% t  W
陈志明(中科院)( G1 r: {  @, a- h, C- B
研究方向:科学计算与数值分析,主要为有限元法
) \) v% `# p! z2 [' D3 v) uhttp://lsec.cc.ac.cn/~zmchen/index-c.html
! `3 U# D2 `0 q; ]% T# I4 V" B
, h' w$ H& n4 d$ f8 H5 v其他还有黄维章、吴宗敏、Xu Kun、程今等人也非常突出, F! c6 n: T( c+ ?% t5 y

$ Q/ u8 V' B; @. y8 U  D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
3 j, u: @3 w1 }, U: e6 l是颇有裨益的。) D1 T5 v+ |1 ]' C4 Z& f# f. f
理论:
1 N+ n: e8 k3 Y  q' Y6 a- ^最好的基本是
) b& C) s" B; k9 H* MMathematics of Computation
' n9 ^% y% A% K. j1 e' qNumerische Mathematik8 ]3 a+ z7 X; L8 V7 `
SIAM Journal on Numerical Analysis% V! F1 Y3 C, l# K
SIAM Journal on Matrix Analysis & Applications
- H; |) A; a5 j9 j8 ~& o5 P0 a) NSIAM Journal on Scientific Computing# {4 E, U( y# @* P, V
较好的有:
' j/ j! ]& a$ }6 w1 `* Y  T3 J+ S6 lBIT. `6 v+ H& t! `0 \+ b+ }8 o- u
IMA Journal of Numerical Analysis; ^$ P. G3 ~$ p0 e6 E6 C9 o  e1 A4 _
Advances in Computational Mathematics( w; e# h, I& c9 w
Inverse Problems5 E; n& K( N+ x1 m- n  K/ u$ {+ U" \) I

0 c5 [5 F+ _2 G. G还有应用性质的杂志:3 j5 r- U' P3 s( g, f' A$ e
Journal of Computational Physics
9 Z( K% g7 l& p) BInternational Journal for Numerical Methods in Engineering
3 v7 p( l; f. C" a4 [* mComputer Methods in Applied Mechanics and Engineering. s& W. z  t1 Y: `. C6 d
International Journal for Numerical Methods in Fluids, B, K8 B0 C  d% E6 K; p+ v3 @
Computers and Fluids
& I! f& Q3 n8 K' S1 g" Q, zComputational Mechanics
& _. [' m" z6 [/ B9 T; j还有很多带有Computational字眼的其他学科的期刊:Journal of
- K$ s6 o" f& L+ @  ]0 p5 YComputational Chemistry,Computational Material Sciences* J  s1 ?" U0 n3 e* o$ F0 h6 C
也可以浏览。! n1 q: y  h" L. V7 `* v3 t

! M3 K$ Y3 n* N* k" C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
2 u  H: D4 {# ]2 b1 W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8 w! G; J9 E( R4 q+ X
学出版社出版的Acta Numerica连续出版物。Acta Numerica每年出
1 f  u1 n- J9 u9 u5 ]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& _' h7 x2 Q4 R
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 {& n4 Q9 W9 m& i. P的Level Set Method in Image Science。其他论题有:entropy4 y4 m2 v* L- Z0 s6 Z1 B
stability (Tadmor E),radial basis function (Buhmann MD)等! x) p- R" y) X$ C7 C( v4 v' m$ ^
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0 d: v8 E7 h; U4 H. l5 h7 [
这里大概也有二三十篇,可以提供上载。
: K8 L. ~0 o# k4 a6 c3 `
5 q8 F5 o& Y: F! Z$ q  }另外一本就是SIAM Review。SIAM Review的每一期里面都有几篇文" g; @& ]2 c3 [& R! A! y& e4 U
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+ j& E) `8 v8 v8 r! D8 w# G
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
8 l" E4 u7 q' E; l' b& \计算的有意思的短文,不妨浏览浏览。7 y* t! i7 p+ L; h: ?+ X3 ?, Z

$ s( h, }" h+ X1 z5 C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
7 T+ Y1 ^/ X8 O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。
& A# ?5 `1 n; w+ @) B: ?6 b) {! q6 S' s: U! P7 l) h
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
9 r$ z5 @! Q' e0 n" {法、有限元法、边界元法和谱方法。, I/ J. j4 T% i- l6 A2 P0 D0 A
9 m  f$ }" F" {0 X9 i* U/ L! E
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
6 w: }; T, H8 t数值解》就介绍了最基本的东西:收敛性、相容性和稳定性。
& q- L' b5 k; _7 H5 @2 a+ W5 PRichtmeyer & Morton的《Difference Methods for Initial-Value0 Y, A9 w/ R- S
Problems》则是差分法方面的经典著作。R. LeVeque最近也有一本4 V, W$ ~6 ]9 \9 b* A
《Finite Difference Method for Differential Equations》也很* ~7 M) }% L3 P" X6 J9 U& Y
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
. R  b6 Q8 E6 a! Y- ]4 V3 L5 [' q& s主页(http://www.amath.washington.edu/~rjl/)上下载,他的另% I2 s6 o* p, u
外一本书《Numerical Methods for Conservation Laws》是守恒律
5 o& E: u( a7 S8 y2 Z7 v+ ^4 Y数值方法方面非常出色的著作。
: \: m7 d8 k% y8 U/ W  N7 Z0 Z0 I$ J! v. U
有限元法方面自然是推荐使用Ciarlet的《The Finite Element Method
$ R0 z; m3 q2 Y* h1 i  s$ Tfor Elliptic Problems》。这也是系里专业科的教材,另外Brenner
% `: y- u) {$ D) \, O* }& Scott的《Mathematical Theory of the Finite Element' q. I& T% X) }" n
Method》据说也是不错的。
, Y: a; V) M/ ~( h9 i0 s$ E* @/ ]/ q1 H
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- O# q2 z+ y5 Y8 a, s
郭本瑜教授在这方面做过很好的工作,他的《Spectral Methods
; L- n( W: M- {- p, u- C. ]3 }5 Kand Their Applications》广受好评。Purdue大学的沈捷教授也有
, v* M2 f) |2 d, J很出色的工作,他的一个讲义可从他的主页(http://www.math.purdue.edu/~shen/
( R5 X: e8 ]5 v7 _1 ^4 h
: M5 `& F* @: X, s上下载,同时还有相关的Matlab和Fortran程序。谱方法方面最好的
  H- B/ a$ `* a0 B( a( D, i: x' W入门书为Trefethen的《Spectral Methods in Matlab》,其他的还7 ]3 `% y) M1 |
有Canuto等人的《Spectral Methods in Fluid Dynamics》,不过4 m$ c9 C: V7 {$ e. E+ z2 y
不知道能不能再学校里找到。
' I+ z3 i/ g+ h5 {1 n; ?1 a$ w2 \- `% o1 d9 i- ^: G+ r
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
/ p9 C: x7 b; W" y5 U- e以参考张雄和刘岩的《无网格方法》(清华大学出版社,2003,50¥)。
5 ~, f3 H8 h5 m1 h) {, |+ p  u* T2 H  p# z  r( i6 N1 d
计算数学的主要工具是泛函分析。一般推荐的Yoshida的《Functional
: p* \- m3 f8 P7 b) V8 U7 L; |4 bAnalysis》(有中译本:吉田耕作,《泛函分析》)或者Rudin的
+ K( \$ R4 s9 J9 r1 G! \( d《Functional Analysis》。这两本书都是非常难的,但是也是非常
$ v" M& R6 Q3 o5 v$ x* ?3 H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
) P0 h: j) E7 l! o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
) h9 B; b0 w4 F0 J西,Sawyer的《数值泛函分析引论》也许是比较合适的入门读物。
$ [  \* V& \2 w9 ~/ y# J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
2 B3 ~! F* \' t( m) U- y出,也有泛函分析在计算数学中的应用,比如Kantorovich迭代收敛
. U- c! j' k8 E3 M- n  F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2 Y# j$ H$ |+ }9 S
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。
' ?) M7 u: U5 B7 i, y
& [4 Y3 T" b) A+ w7 Q% M4 @5 I# A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
% ^0 J( k1 l0 v. q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, q- ^" I; ^* C: D0 V0 A0 K- ~
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。
. f; p0 Y& @* K8 ~/ q3 t2 D; N0 W
& ]# y+ L) E- Q- J5 Y最后补充一句,订阅mailing list也是不错的,可以迅速获得关于
! a& g5 @# b8 I/ p7 Z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1 e* k4 S3 u4 u% w- ]5 b
面的网址注册
5 w% |1 M7 {2 l/ s5 a  B. ?+ R! shttp://www.math.hkbu.edu.hk/cam-net/indexcn.html
( G7 p, v4 m% m7 H, x- H! _, `( E英文的推荐订阅Clever Moler的NA Digest,可在下面的网址注册
3 o% v# g: f, Y+ Lhttp://www.netlib.org/na-net
- \* h& ^: v9 x  g! j
; [; x% P9 k8 b( {! @8 d6 H. T! z+ ^. \
) s) M$ |) B# W% R: G
先订正一个错误:Sawyer的那本书的题目我5 M0 Z( |6 _8 S- W# c5 W
记错了,应该叫《数值泛函分析初览》,系资料室和图书馆2 \5 w" N5 {3 V: Y
都有中译本的。
7 l$ R) _+ r7 _' Y% h7 {* [! t6 k
( O3 y. r4 H; I# H$ D- i接下来介绍几本矩阵计算方面的书的。浙大的张振跃老师$ `4 Q9 |/ E( n
在这方面有很出色的工作,中科院的白中治,北京大学的徐
, d2 h# c" m3 Q! s, h; j5 H树方,复旦的魏益民和曹志浩,澳门大学的金小庆都是这方
0 B7 S4 ~: {1 M/ T" e8 }向的,还有复旦出去的柏兆俊。肯定还有许多学者在这方面9 a, A, _. i. F& g: s( v/ i
有很突出的工作,可惜我基本上没什么涉略,这里也不能列
+ N. b, ]! p3 _7 v# X, j出来。
) c# ?/ l4 r4 C# X' y9 |0 c2 _4 c# Y/ l  v4 @
国外的大牛有Golub,很多这个方向的大家都是他的学生。
( z& {/ B* m' W6 s- a& {8 oKahan, James Demmel, Peter Stewart, L N Trefethen,, k# J4 |7 U1 f" D! Z5 u
Higham,这个名单可以列的很长,这些人是矩阵计算方面- `3 Q- a6 i' d1 h' S1 N- A
的大家。
. n8 t  b3 a  M- p! P7 y& p, K8 F9 ?; K, j# w
矩阵计算方面最经典的书应该是J H Wilkinson的《The
" {& B9 ?) }3 I- T' O0 A2 \Algebraic Eigenvalue Problem》(有中译本,石钟慈等8 ^1 g4 p. i2 W3 F/ M- o. [
人译,《代数特征值问题》,科学出版社,学校图书馆有,# [0 [. O. Y( W8 P- R) p  F
系里有英文版的)。这本书虽然老,但是据说读一下还是
1 K& q8 U0 U% s. n很有启发的。现在的经典是Golub和
2 ]1 \$ D$ c: Q, hvan Loan的《Matrix Computation》(有中译本,袁亚湘译,% N4 k( m4 G4 N0 Z7 H: s; z
《矩阵计算》,科学出版社),英文版的电子版可以在网上* V+ R$ J  O. b4 S* N
找到的。其他的书有Demmel的《Applied Numerical Linear
* W3 ^% Q0 }8 `Algebra》,Trefethen & Bau 的
, K* O( I) l2 S/ Z  i- J《Numerical Linear Algebra》据说也是很好的。Yousef
/ J$ j. C; g0 t$ D& G1 uSaad有两本书《Iterative methods for sparse systems》- o( [0 W& y! y  n2 j8 g% h5 {6 g
和《Numerical methods for large eigenvalue problems》,  V" A( R0 i3 _. O6 }+ Q
写的挺有意思的,在他的主页
) T  B/ w. m/ D/ ^+ x" Lhttp://www-users.cs.umn.edu/~saad/! L- Q8 O8 i' E4 F$ H: i) ~' r$ M
上可以down。说到矩阵计算,还得提到Householder的一本老4 I& ?( ]* S. ~) D5 {
书,《The theory of matrices in numerical analysis》
. x2 Y; Z! R& D- r$ [0 U* v(有中译本,系里中英文版的都有)。+ K& A2 Z" L+ Y) ?# L0 ]% d  V7 ?
& F/ Y. p+ ?$ H0 I2 }5 Y" N
LN Trefethen现在是剑桥大学的教授,他写的每一本书都很经典,6 ?! w) u; W' ?) b2 Q$ Q9 V4 G+ O5 b
前面已经到过他的几本书了,《Spectral Method in Matlab》,
9 y6 y) A& n2 @) h1 c8 t《Numerical Linear Algebra》,还有《Finite Difference
) g/ H1 @' e5 `and Spectral methods》(在他的主页上可以
. b) k0 K+ Y9 H. [$ M( Fdown,http://web.comlab.ox.ac.uk/oucl/work/nick.trefethen/
" A- S) O9 t) X5 k。读他的书和文章感觉也是人生的一大享受。8 a% {6 k' M  f/ r; R0 a
; P- j" `0 U3 I! G7 w
他在Cornell大学任教时,曾上过一门课,就是阅读数值计算的经
" L$ ^3 t; X8 Q9 m0 V/ E$ N& `1 H- D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& g# z" {9 c, r4 Q( A' V
献,也许对大家有点启发。
' E! J0 V! W! c9 O0 T! j
# ~$ e& C: A9 w4 L5 n- e3 I* p1. Cooley & Tukey (1965) the Fast Fourier Transform. O1 n. m* {' ~7 Y6 U" _9 P
2. Courant, Friedrichs & Lewy (1928) finite difference methods for PDE) u- L5 z5 l/ \! y& ~* ?
3. Householder (1958) QR factorization of matrices
1 ]- i: c% |! Q. q/ L4 n! Q1 y4. Curtiss & Hirschfelder (1952) stiffness of ODEs; BD formulas4 Z$ x6 U$ X8 t  p9 a5 D; k
5. de Boor (1972) calculations with B-splines+ B: i( g9 b# D9 g4 q' _
6. Courant (1943) finite element methods for PDE
' P) p0 R9 f7 N  L( T7. Golub & Kahan (1965) the singular value decomposition
, l* ]" r1 l2 ?7 A! @5 i8. Brandt (1977) multigrid algorithms0 R3 L4 R: |: ]& p/ A$ t5 s
9. Hestenes & Stiefel (1952) the conjugate gradient iteration
8 W; o# c$ I2 B( {& ^5 w/ R10. Fletcher & Powell (1963)optimization via quasi-Newton updates& B+ C" R  q1 p4 g2 N( t$ A
11. Wanner, Hairer & Norsett (1978) order stars and applications to ODE
2 q! O2 _$ Q+ P12. Karmarkar (1984)interior pt. methods for linear prog.  [! s# T' q9 H4 O4 c
13. Greengard & Rokhlin (1987) multipole methods for particles' }. P# @# h; L
% C+ L4 W3 g& G  ?5 f$ F
他的remark也很有意思,We were struck by how young many. f; P' w2 J  r8 Y! ~# n5 }
of the authors were when they wrote these **s (average
# ^% s1 c/ I3 |6 bage: 34), and by how short an influential ** can be
- ~! a7 C& d  K+ p8 a6 b(Householder: 3.3 pages, Cooley & Tukey: 4.4).这说明大家
8 Y8 q  m3 n4 z# @% N1 H) {都还是很有希望的,呵呵。
/ F+ P6 Q* [) R# @- s3 ]* i& @: f" s( H
- k4 G$ v1 f& A/ U6 R' D
, w. G8 ?6 m& G; @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
8 D7 A$ x* `& A! X% n# o+ k3 _# g0 k( c# V% Z
几本杂志:Inverse Problems,Journal of Inverse and Ill-posed0 e. B2 E- f; P4 Y

; ~! A9 F% k! a* y4 LProblems, Inverse Problems in Sciences and Engineering(以前1 }/ {" H. I5 e

8 a# h3 X. t) a叫Inverse Problems in Engineering).第一本杂志最好,第二本杂
6 B7 i' F: K/ }( ]9 ^9 |
9 n$ t3 G7 y7 Z2 V; k% M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& K( p# W1 b9 t% l0 i, T. n
% A6 L/ j4 D. M+ a! V7 e
杂志中都有反问题方面的文章,比如SIAM Journal on Numerical0 p/ I4 Q3 e) R6 N
, v8 q. j6 n6 j3 v/ ]" K' j  U
Analysis,SIAM Journal on Mathematical Analysis, SIAM
0 c% W8 X. X' d: g8 C
' `) H2 }4 E$ k. FJournal on Matrix Analysis and Applications,SIAM Journal on
# u3 ~/ y; `# ^& N4 ^, A0 P4 m8 H
" l. {. |  G+ V9 ~/ IScientific Computing上也有不少反问题方面的文章。7 x; w, v/ S7 D% n& o6 m/ A

9 c% Z* u; E+ L5 h. q* `2 d4 k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6 w/ e# g4 U0 L$ T: K* `

% z5 F/ F" F' X9 j) ^8 P' t( X: Q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
, J# }# d0 Z! U4 a- _7 h1 F
2 ]1 Q" q& o% f  {" ?1 Y9 q的结果(很年轻!),哈工大有几个人是做应用方面的工作的(他
$ `: a  O: `/ Z9 F6 {! Q7 h
& v9 f" d: @( H. O* k9 N' L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
1 n- d* X9 l( J5 s# k2 U: O
! g/ p$ r- h8 ]# f* C# UEngl(澳大利亚),Yamamoto(日本), Kress(德国), Martin9 L- F6 g  o1 Z3 X% @: q
, n1 ]) N( g: n9 L5 V$ Z- Y3 E- n
Hanke(德国), Isakov(美国)等。" _, `) z* t% p% e1 s7 Y5 \

/ |; m5 d9 c& e+ O( m' q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
% p, ~* z& o( e5 ?4 E( B% n! V4 Y% t) k9 @
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( m5 z- ?# S0 c' n, J- s3 b" {

5 u, N2 e$ [& l) c用领域与反问题结合之后成为一个单独的研究领域,如EIT。! p2 ]; P" i. k& a
6 D) d$ k9 y+ c& k/ c
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2 v# L' J  |5 f5 ]
的Fadil Santosa最早将水平集方法应用于求解反问" x# H6 l. h8 ], F6 ~

9 b( I/ ]. ^8 w+ s; t  ~+ \题,但是没有很大的反响。Engl的学生Martin Burger在2000年将水8 F0 y7 Y5 {2 g. q+ h

. Z1 D7 `$ P2 r' Q& T4 Q8 G9 v平集方法应用于反问题(发表在Inverse Problems上),在国际上
) {( q, y% V- c: i8 Z5 o6 |/ h* q$ s# Q& ]7 k8 O
有很大的反响。Martin Burger在博士毕业后就被邀请到UCLA的Osher
. L. d( J' x4 v4 v6 j8 T9 e- w3 y! U" y. e- V3 Q8 O0 ]
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
) C$ ]' V) C8 x3 E% i0 ?, ]# O* P( y5 X0 H% y
个综述和展望,值得参考。8 @6 R0 ?2 V9 R  n) Y$ [! T

# i( s: [* U9 K* K; o4 L# u0 f反问题反面最为经典的当属Tikhonov和Arsenin的《Solutions of
. k: ?2 v( T7 Q+ ], R: y- TIll-posed Problems》(有中译本,《不适定问题的解法》,学
& I5 l7 \8 J  [% {) Y' m& W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- b* W; {" Z' R. M
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- Z! n. m4 O8 t5 L9 C
是不多。后来Tikhonov和Yogola等人一起写过非线性反问题反问" ]7 ?' J* P' w
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
/ O* @% h, f! Q" m" C记的。个人感觉Groetsch的《The theory of Tikhonov  j7 D, W9 S: o5 _! j7 a& _2 R
regularization for Fredholm equation of the first kind》
5 ?* W! @* Y6 \8 F) q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
# b0 s2 i; o3 i$ s/ Y- m0 V0 n书之后,阅读反问题理论方面应该不会有很大问题。Kress的
0 h% Q  [8 O% t- h* c. x6 y《Linear Integral Equations》和Kirsch的《An Introduction% _' ?+ h. c9 Q  K
to the Mathematical Theory of Inverse Problems》也是不错
9 i/ B) P% q$ X- o/ S- o! q9 S: Z& t. l的入门书。这些书在系资料室里都能找到。Engl等人的, {: b- |7 s6 `/ u% K
《Regularization of Inverse Problems》广受好评,应该可以
% A6 h2 Q/ Z7 O: j作为进一步阅读的材料。专门的著作有很多,如Isakov的, L* y$ O, A* {& j
《Inverse problems for partial differential equations》,( ?: k& L' S7 L+ y
Martin Hanke的《Conjugate Gradient Type Methods for9 Q# l% _# }1 C% Z+ J
Ill-posed Problems》应该也是不错的。% q" V4 g. H4 H: U/ b- E( a

  J' ?3 b& E  s+ A! C2 X0 G在反问题的数值算法方面的书籍不多,只有Hansen的《Rank-1 c& m# Y2 T# i
deficient and discrete ill-posed problems》和 Vogel的
# c$ ~4 y1 \+ U8 i, _% I' f《Computational Methods for Inverse Problems》。两本
$ y5 ^- N5 i4 |* X4 _) O, r书都是非常棒的,要求的基础基本上类似,对矩阵计算的基
# V, a, X5 q* x* n2 _5 c1 w+ F本概念非常熟悉。但是侧重点有所不同,Hansen的书容易阅5 W; m5 Y# h  h* H  N6 X0 j
读,所以在工程师里面也是很popular。Vogel的书稍微数学
* p0 u6 \# ]5 c# b' U/ r. E化,涉及的范围也稍微广一点,比如说很重要的Total5 O% [$ L0 _/ F
Variation regularization在Hansen的书里就不讨论,但是
$ `7 T9 K# I0 w& y; f7 MVogel的书里做了非常详细的讨论。Tikhonov的算法书应该
3 s* S9 c, O) Q* x) M/ N! k也有很大的参考价值,可惜我没办法搞到,所以也没法评论( p/ x" w$ E# z) H* Z5 g
了。; ]& h7 p' X8 Q8 d  v; P) C2 K

* L; k8 _6 c. ~2 z0 @; |# o反问题的reading list 可以在下面的链接中找到:
, L; Q$ Z' E) G& l( p8 X# g8 n2 d, }http://infohost.nmt.edu/~borchers/geop5 ... dings.html
5 b! M% [' r2 `7 d3 M
7 k8 ~% Q0 y3 L8 v" U计算的热点似乎有两个特点:
: a5 D& C3 V, v7 a9 q$ h# ^0 W5 f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、9 g' h7 y! N# i3 N( i- f) f
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  @' M  Y7 B0 N- z" `1 D  U
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三7 j$ \" e8 h, r2 ]9 v; [+ \: X
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
' ?0 J" A1 ~6 K中的一个热点,可以参考鄂维南老师的评论文章。  r, r8 R$ M2 }6 Q( t

! W0 e( S4 A0 s+ C* ~8 i- Y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. x  b+ K2 ~& M2 @- r; ?7 [$ M! z- s! ^
分方程数值解法,拓扑引出的continuation method。其缘由可能- n' ^* \2 j9 u1 z
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。# p3 r; v9 h; H7 G
这也应该是一个值得注意的地方。
zan
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