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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 |倒序浏览
|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:
# ^" T/ u7 ^& O% h" Z5 ^
8 r! v7 d1 i7 o0 Q" Q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
2 o' P! I% A: X( L7 A0 D" K( B了实践对于计算数学的重要性。也许Parlett教授的一段话能
8 u0 s$ z" h9 x: p0 h9 Y$ {: g最好地说明这个问题:  @: I; W3 ?7 \

3 b2 c* ?+ k) K# G9 y" o$ YHow could someone as brilliant as von Neumann think6 W2 Y& C4 `& L4 l8 i9 k' i+ }
hard about a subject as mundane as triangular factoriz
- K: v1 ]0 N* u( Q-ation of an invertible matrix and not perceive that,
8 x; O2 s' v/ q! p) R! x; Iwith suitable pivoting, the results are impressively' p2 s, I- N8 Q$ A
good? Partial answers can be suggested-lack of hands-on
1 b- O+ q3 j1 n5 [* k$ i. i2 @experience, concentration on the inverse rather than on+ u2 x# M3 h- y/ O' a9 a
the solution of Ax = b -but I do not find them adequate.
7 q! }4 R8 x* {9 U* s8 o9 c, MWhy did Wilkinson keep the QR algorithm as a backup to a. \+ m! ]% @- v* \9 s" I, h' O% ~
Laguerre-based method for the unsymmetric eigenproblem
# I9 {: q/ H& Afor at least two years after the appearance of QR? Why
3 n( R% Y5 m1 r! kdid more than 20 years pass before the properties of
( f8 [# E3 P( E& m6 tthe Lanczos algorithm were understood? I believe that* {" l" ~3 O; L: A+ t
the explanation must involve the impediments to
  L# H  a6 Q) |+ ]$ x; z& y7 _8 Mcomprehension of the effects of finite-precision! h" c/ D) z0 C  U7 u0 s
arithmetic.(引自www.siam.org/siamnews/11-03/matrix.pdf)$ y3 D( `$ Y5 K5 {

' ?' G2 d. ^$ z' \  G3 V7 V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! U( a5 [0 P0 G* 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4 \+ j8 Z4 S: o# I# {, K0 p8 c  f
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- o3 K* ~: m' e2 c. }, D+ ]" L
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# g+ M4 L3 o' I* Y& z- o
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。( T. V: k5 |: |2 K6 F

% `) U2 K$ U: B( y0 f侯一钊(加州理工)
* `; ~- i! Z2 S% p9 C研究方向:计算流体力学、多尺度计算与模拟、多相流
  j0 g  v$ Y6 r! S% h. l3 Bhttp://www.acm.caltech.edu/~hou/
0 q6 a4 y/ s0 g; U6 n$ }$ M( \+ o) d+ F
鄂维南(Princeton大学)
+ c2 h% _$ s8 L北京大学长江学者,研究方向:多尺度计算与模拟. Z1 B0 Y6 m0 X: ~+ J
http://ccse.pku.edu.cn/staff/weinane.htm 3 Z0 D5 O1 I% E" H. m
( h- S0 V' C3 Q" y5 d. o
包刚(Michigan州立大学)
5 ?2 c! c( C* [% @吉林大学长江学者,研究方向:光学与电磁场中的计算等
0 J* M+ v: D0 G/ w0 mhttp://www.mth.msu.edu/~bao/ : @2 o8 V- z! Y" k/ L/ g; J
9 n; J$ Q+ n' G
金石(Wisconsin大学)
0 b& a$ p  T- e. E清华大学长江学者,研究方向:双曲守恒律、计算流体力学、" s' X; ^" G  D1 {! R
动力学理论等! f( A, R4 ~2 t+ x, r
http://www.math.wisc.edu/~jin/
' l: i5 l+ ~& C7 b# U+ b9 T6 d  c, r8 W% o" }# @
汤涛(香港浸会大学): t* b) J7 P( N& Z* k! c9 u
中科院,研究方向:移动网格法等/ ^8 m% F, B2 ^$ u! \) s' q) }
http://www.math.hkbu.edu.hk/~ttang/
3 ?+ W1 d4 g4 q: X
- Q" q$ m* Q' M3 y舒其望(Brown大学)& R  c. p' f! R$ ]1 w8 e# l; {3 E5 n
中科大长江学者,研究方向:计算流体力学、谱方法
1 t2 g1 R: ~7 p# O1 M+ Thttp://www.dam.brown.edu/people/shu/home.html ( q; |$ K# L& `8 ?2 ^

1 F7 o! t; ~, d! k* c陈汉夫(香港中文大学)
3 |/ g, d0 `% ^: {* O! Y2 V5 q研究方向:数值线性代数
6 J; G& j) U, e  t" [http://www.math.cuhk.edu.hk/~rchan/
$ u. [+ L4 A. A8 h
$ z3 P- Y+ r- o1 y" S  n4 B! F5 E许进超(Pennsylvania州立大学)3 E. g8 a4 {* `( [
北京大学长江学者,研究方向:有限元、多重网格法0 ]. {  C- z9 W0 {0 Q) S$ M
http://www.math.psu.edu/xu/ , y, k/ W! }% `. ]+ R

6 B( n: v' Q7 `  W% Z袁亚湘
2 y2 O9 b9 i: V4 O( k- l' }: n  V( e- K- i中科院,研究方向为非线性最优化
  x! T+ H8 ]3 Whttp://lsec.cc.ac.cn/~yyx/ + W4 M8 O  g! h# Q
) b0 a5 s& M% g' C7 \- q, U, e9 O
张平文(北京大学)
7 K4 d) Y6 W4 H+ U) @6 P& f' ]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
9 I- X  ~2 ^9 J: A模拟、移动网格法等
. d2 |2 E* E# j( w' shttp://www.math.pku.edu.cn/pzhang/index.html
6 K2 x& b  e# B8 Q1 k/ T- _8 u! ?3 b4 |& b2 P
陈志明(中科院)  H' ]. O. q( @9 [' ~; J
研究方向:科学计算与数值分析,主要为有限元法6 u7 }* _* n6 L' V' a8 Y
http://lsec.cc.ac.cn/~zmchen/index-c.html 8 X. D8 C) p% n, \

1 ^2 j% h: C% ?5 P2 x& p$ _其他还有黄维章、吴宗敏、Xu Kun、程今等人也非常突出# E2 f9 j- G. g9 n1 s* P; S
2 Z) E0 q. t' d6 A. W6 B
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+ r  ^* e2 G4 Y! `3 u5 ^& @
是颇有裨益的。' S# C7 e0 v# o
理论:" z: j7 m  H5 E4 G# M, b- B" u* `
最好的基本是
1 p6 P; S6 R; `& C5 T& ~, q  l: cMathematics of Computation: w" X( y- s$ f# t6 J2 ^
Numerische Mathematik
2 m' `- o2 Y: Z1 v4 ]0 rSIAM Journal on Numerical Analysis# x$ W* ~+ Z, t
SIAM Journal on Matrix Analysis & Applications
9 i' K" z( Q, {7 L, K' e) aSIAM Journal on Scientific Computing
2 M* C; }! Z9 |- `8 l" T, h较好的有:
. E5 D5 Y7 k4 w1 G( p8 E8 W: PBIT7 v4 w# A% G" W* A" E. X0 j' C
IMA Journal of Numerical Analysis
" c5 p4 g4 o5 P# b' [* M) z* c9 DAdvances in Computational Mathematics
/ ], W3 _( N7 M) uInverse Problems
4 K8 [; U" {% Y" i' \* T
( W% v/ i6 @) Q3 u* G还有应用性质的杂志:, J. y- a& R) C# Y- r& Q
Journal of Computational Physics
& w& W+ `2 o5 G1 V6 \International Journal for Numerical Methods in Engineering3 |, M3 Q( [4 Z" v8 h1 w) w
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
" n: z0 o, A; qInternational Journal for Numerical Methods in Fluids. [0 H# z, M: _7 h) k& m
Computers and Fluids3 i$ }0 k4 U* N. d
Computational Mechanics" @$ g& M. P5 g6 K: Q1 e9 c) M; x
还有很多带有Computational字眼的其他学科的期刊:Journal of
; V9 i2 ]2 Q3 H; N9 F0 P) cComputational Chemistry,Computational Material Sciences
3 K7 [- [, J0 U" f5 }8 ~也可以浏览。
8 r1 e' K% C; {$ l: m' {
5 d( [/ c5 U! r4 u4 ^" G+ 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  m  b) q+ w; l2 F
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
6 W& _- i# R' f' H  d* a学出版社出版的Acta Numerica连续出版物。Acta Numerica每年出. e0 p  A& Q" t# e" _/ b4 Q. v
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( }! i& M8 S  J7 N# A
非常热门,05年就有一篇水平集方法创始人之一的Stanley Osher写
  e# p, b- v2 N* Z6 W$ ~8 X: J2 g的Level Set Method in Image Science。其他论题有:entropy
/ E" [; w4 _6 a5 I+ L9 Vstability (Tadmor E),radial basis function (Buhmann MD)等7 V" A: Z. {. k. z# G; t4 _3 J, j
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9 U& p' s2 S. Z2 J- _7 ]
这里大概也有二三十篇,可以提供上载。
6 ?# ?1 w, p- J8 \
7 B) E. g+ E+ @另外一本就是SIAM Review。SIAM Review的每一期里面都有几篇文
) Z/ [+ ?( e$ ^8 K4 @: M6 v, 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
8 l$ _! ~: ~, W# d; B1 E) j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! m- H- B/ F  G: R# Q
计算的有意思的短文,不妨浏览浏览。) K8 F" J( D/ I- M# w. m- q

: _0 f& l# d8 V) Y) t$ A# ^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. ?( F; f2 g& q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。
7 ?% {, k+ u: G1 R
1 X8 b+ R$ I. W+ A# Q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
$ o) f' ~$ {0 j1 h% ~法、有限元法、边界元法和谱方法。
! a; A$ D( e+ J9 _" Z( y* A$ f- f- A' B5 A1 F0 L( V
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
3 s0 J, M0 E1 X/ E  G* o数值解》就介绍了最基本的东西:收敛性、相容性和稳定性。1 j# E, F: W7 B, t
Richtmeyer & Morton的《Difference Methods for Initial-Value8 n3 l& k' m9 |, `+ J
Problems》则是差分法方面的经典著作。R. LeVeque最近也有一本
& ^. _6 r8 Q2 S8 S& t! ]《Finite Difference Method for Differential Equations》也很
9 S* i$ E; E% B$ E( n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0 ~8 k9 j2 \! l( D( Z
主页(http://www.amath.washington.edu/~rjl/)上下载,他的另# v( T- d- J; |7 r& I& q6 H+ H9 P! ^
外一本书《Numerical Methods for Conservation Laws》是守恒律3 q" v+ ~* T$ F0 n# w9 [: {
数值方法方面非常出色的著作。/ v. ^7 b8 l' `9 s9 S+ [, Q8 p2 T

6 @  }5 Z: t  K% X% F2 J有限元法方面自然是推荐使用Ciarlet的《The Finite Element Method
' s3 r" c. B9 ?: F7 C0 T" N( Hfor Elliptic Problems》。这也是系里专业科的教材,另外Brenner1 P" @6 A! P( M: p% e! G
& Scott的《Mathematical Theory of the Finite Element
1 p6 ?, J7 Z' O  R5 B: v( WMethod》据说也是不错的。, D0 ^" Y/ u  i$ T: U: J, a
3 H2 C: U4 ~% x* d% W/ g% ?0 v
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
5 o; ~$ i$ Z. M# Y( U2 _郭本瑜教授在这方面做过很好的工作,他的《Spectral Methods
4 Q/ U$ `+ V: L' J4 Jand Their Applications》广受好评。Purdue大学的沈捷教授也有% {. E" Z( t# M9 U/ z+ L6 e
很出色的工作,他的一个讲义可从他的主页(http://www.math.purdue.edu/~shen/
7 Q/ l" z% N' H4 x$ f5 b)
2 S& v# f2 @0 \  X8 P% q8 a% z上下载,同时还有相关的Matlab和Fortran程序。谱方法方面最好的5 N# K7 Z3 n! I  j
入门书为Trefethen的《Spectral Methods in Matlab》,其他的还' f+ m; |# d+ G- m
有Canuto等人的《Spectral Methods in Fluid Dynamics》,不过! ]2 b8 h' F' q8 u
不知道能不能再学校里找到。
; T0 G2 w2 ^8 U& J
) k" W* S; l0 A* B$ o" l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
$ L- f5 k- s# _$ N2 i+ s以参考张雄和刘岩的《无网格方法》(清华大学出版社,2003,50¥)。% J- a2 ]- ^( F7 e
/ `6 b/ o) O; U  R' |% M
计算数学的主要工具是泛函分析。一般推荐的Yoshida的《Functional
* k2 Y2 c& ~: z$ n8 I; \9 V2 RAnalysis》(有中译本:吉田耕作,《泛函分析》)或者Rudin的
0 D' `6 E- ~0 s0 c# I: F《Functional Analysis》。这两本书都是非常难的,但是也是非常: Y1 B: R" o7 o( M2 j# {  W
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; P7 K/ M7 p6 f% k
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
* n6 d5 p. f. C西,Sawyer的《数值泛函分析引论》也许是比较合适的入门读物。3 W% l2 {* i& I' I1 U- J3 I( x# b
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
* ~; U: V; m( T, z出,也有泛函分析在计算数学中的应用,比如Kantorovich迭代收敛
# G7 |7 {; D( ?3 a8 r3 a, i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
( C% g; {" O3 B$ y; j1 n- U% M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。' E1 j( s  S" Z7 F; u

3 M/ P( [7 B( Q$ [: T) e7 \" ~: v3 g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
  x. Q) B2 ~# p- L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9 v" P/ q. r/ O2 t  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。9 Q9 \% D5 w4 R& P! f

6 A0 J; [6 k# D# r7 y' }, s+ q最后补充一句,订阅mailing list也是不错的,可以迅速获得关于0 i! a; k! Y# l4 l2 _# g: a
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( ~; I/ i8 Q6 a. R0 [  p6 ]5 F# U
面的网址注册- \2 c1 K9 k* `- ^
http://www.math.hkbu.edu.hk/cam-net/indexcn.html
8 v6 C) E' M9 m" F8 R- W英文的推荐订阅Clever Moler的NA Digest,可在下面的网址注册2 z9 U% V" k9 t! P
http://www.netlib.org/na-net 9 U& e( {/ t( R: f1 p8 {% f
% F! K: L+ y9 V! h

- S6 b" ]* u: n( y- w6 B. q" W6 n& v2 t/ [: ~* f" P( s1 q4 S
先订正一个错误:Sawyer的那本书的题目我
1 D' S! o8 I' l1 G" @; q记错了,应该叫《数值泛函分析初览》,系资料室和图书馆
% }, M. r0 S3 t/ A都有中译本的。8 o' s% {6 P! H! }" K1 c
- B+ u$ S8 _7 Z4 n, m: C
接下来介绍几本矩阵计算方面的书的。浙大的张振跃老师2 X% f( Y- x. Y) _
在这方面有很出色的工作,中科院的白中治,北京大学的徐
' t% q. @4 g: I2 v9 ~) w1 Z, j0 Y+ W树方,复旦的魏益民和曹志浩,澳门大学的金小庆都是这方
- ^8 V9 i, g' y7 M! f向的,还有复旦出去的柏兆俊。肯定还有许多学者在这方面
7 W; G' ~8 Z9 Q5 n) M! q有很突出的工作,可惜我基本上没什么涉略,这里也不能列+ x1 n6 ?2 [. {. `; z" P+ d; b
出来。
8 `! Q: H0 Z7 S5 q$ q$ F5 |/ ]: d- i7 e8 A
国外的大牛有Golub,很多这个方向的大家都是他的学生。2 h+ B4 a  ^9 A, \1 E6 w# {9 j
Kahan, James Demmel, Peter Stewart, L N Trefethen,4 ~! ~. L/ c' w0 y1 h! O  z
Higham,这个名单可以列的很长,这些人是矩阵计算方面
. F6 Q/ ^( y" S8 X的大家。
& e7 V! [: w' k9 G
, B4 U2 {, s; j- M" [% v矩阵计算方面最经典的书应该是J H Wilkinson的《The
) H# I! J) O# G& V) l0 }Algebraic Eigenvalue Problem》(有中译本,石钟慈等- M# n' b. t. H! s2 B6 `' @6 ^
人译,《代数特征值问题》,科学出版社,学校图书馆有,7 i6 t8 M* R& I& j2 o
系里有英文版的)。这本书虽然老,但是据说读一下还是* k3 X- k2 L1 i0 b
很有启发的。现在的经典是Golub和9 W& O$ K. s  Y8 c
van Loan的《Matrix Computation》(有中译本,袁亚湘译,
# M- J5 |5 t+ b! S4 I《矩阵计算》,科学出版社),英文版的电子版可以在网上
+ H& b6 T2 X) `5 P6 k. T5 H找到的。其他的书有Demmel的《Applied Numerical Linear
+ k" d$ v0 N2 P+ c/ N* LAlgebra》,Trefethen & Bau 的
9 O9 E5 ~: J, B, d% t, N9 e2 U《Numerical Linear Algebra》据说也是很好的。Yousef" V& D% @9 X2 u! l  f3 `. x
Saad有两本书《Iterative methods for sparse systems》* Q/ k( u+ h1 b0 @1 B0 U
和《Numerical methods for large eigenvalue problems》,
+ ?2 `7 x0 d. R  i写的挺有意思的,在他的主页
3 f( t0 I- r" ^(http://www-users.cs.umn.edu/~saad/)
/ M' n! Z4 B3 Y% v2 f, [上可以down。说到矩阵计算,还得提到Householder的一本老4 b* n& {0 E& O; p9 W
书,《The theory of matrices in numerical analysis》
8 R8 C( n7 h  O4 w" t$ h5 ?(有中译本,系里中英文版的都有)。
8 B- X' D' n( N5 ^9 H% I* B$ Y: l( t
6 _0 m$ {" P2 ?  g8 c' KLN Trefethen现在是剑桥大学的教授,他写的每一本书都很经典,
0 E8 w* k9 V3 |- f前面已经到过他的几本书了,《Spectral Method in Matlab》," C0 L( l( ?9 Z/ R- h  ^) |/ T/ N
《Numerical Linear Algebra》,还有《Finite Difference
/ X- p, v3 w" |# n# L2 E5 s) nand Spectral methods》(在他的主页上可以; Q% p" q8 {0 y. o5 W
down,http://web.comlab.ox.ac.uk/oucl/work/nick.trefethen/)
( s+ r. n$ `2 ~  o。读他的书和文章感觉也是人生的一大享受。/ \! p  y2 Q* p* ^! B

( `( l1 U. m6 ]/ `4 I( b% G他在Cornell大学任教时,曾上过一门课,就是阅读数值计算的经" e" T' d4 S6 g6 e! `0 }# {, o
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( F( n" s1 T  b& W7 ~9 I7 S
献,也许对大家有点启发。
+ z3 Q, W/ {* {, x! w( l
) X9 f- Y8 w  p  F) V6 [5 `1. Cooley & Tukey (1965) the Fast Fourier Transform8 T5 k1 _; E4 X) M4 e% i2 ?
2. Courant, Friedrichs & Lewy (1928) finite difference methods for PDE
# P8 V$ W, k0 B3. Householder (1958) QR factorization of matrices' w- [- K+ K! L
4. Curtiss & Hirschfelder (1952) stiffness of ODEs; BD formulas
( N( @, w% _7 W. T0 {, ^5. de Boor (1972) calculations with B-splines
; X* T! ?9 E0 u6. Courant (1943) finite element methods for PDE$ `! k8 v! b8 k% _3 p
7. Golub & Kahan (1965) the singular value decomposition8 c8 n( p9 Z. \2 H  S! i; x: W1 k. O. l
8. Brandt (1977) multigrid algorithms
! S! c& k: F; B9 r2 g- j9 k9 _9. Hestenes & Stiefel (1952) the conjugate gradient iteration' C- A" i6 K, X9 W1 a1 H
10. Fletcher & Powell (1963)optimization via quasi-Newton updates
$ K* a2 Z: [; Z4 {2 E% A, H! o$ o' N- k11. Wanner, Hairer & Norsett (1978) order stars and applications to ODE+ b7 a. ?* x$ q& f, Q* J
12. Karmarkar (1984)interior pt. methods for linear prog.! F1 H; o2 _" A- }' \5 w
13. Greengard & Rokhlin (1987) multipole methods for particles
; D7 {6 F! N. S  C! h; G5 X
3 }+ a$ G5 z1 c% i他的remark也很有意思,We were struck by how young many, {7 e* h, B: |6 h, w. S
of the authors were when they wrote these **s (average
! x$ e( |. }" j+ |- D( oage: 34), and by how short an influential ** can be
* f: E3 j+ D0 k5 x$ a  g% u(Householder: 3.3 pages, Cooley & Tukey: 4.4).这说明大家
6 t+ e) n* E8 `- V都还是很有希望的,呵呵。, t! J8 D9 }+ f: F  K
8 b- U$ D5 w* Q. m/ v

& ]2 o5 g# B! a( h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6 F6 R1 S9 B6 [- b* ~4 h. O: {
8 b9 w( h! E6 C
几本杂志:Inverse Problems,Journal of Inverse and Ill-posed
+ c8 w+ {0 o! }' B- }  }
! O* |7 ^7 k- kProblems, Inverse Problems in Sciences and Engineering(以前
; S# g7 \. h9 p  Q
. k& @/ N; A$ U, ?* P0 j6 U叫Inverse Problems in Engineering).第一本杂志最好,第二本杂
; z9 V9 @. }8 Q6 f3 x8 }: g- d4 s& z5 |8 Y- w" L1 O# s# Z! g
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
" p! q  u3 X) B& w1 L
8 T% ]+ I& N7 [: \# s& M杂志中都有反问题方面的文章,比如SIAM Journal on Numerical" N! ]8 }3 o0 }1 G9 w( m

3 ~! _9 j8 @3 \! R. C+ F& UAnalysis,SIAM Journal on Mathematical Analysis, SIAM( n7 j9 k8 m, S! F( V0 N

) B; @2 |7 N9 @; m( M5 eJournal on Matrix Analysis and Applications,SIAM Journal on
, s* o7 x: }: o/ a1 N' Z" h* k( C4 J1 ~: [' O
Scientific Computing上也有不少反问题方面的文章。6 E2 S" L0 T2 w0 s! s  U4 E6 b
( Z, a! }9 M" _
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; E+ M. p( @" Y* N5 g5 P+ y: _
- s# n5 E3 j, N
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
5 Q; p5 n" D* H. G( X- B* ?" E6 q' q2 O' W1 C- h5 k8 O
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! }9 [9 H. l8 i; e! p
8 ^+ V8 R# M$ G' D' 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
) u5 U! A  \" {: l# q3 T
5 j$ r' z& x+ R7 Q) L2 F; h) KEngl(澳大利亚),Yamamoto(日本), Kress(德国), Martin% o# U+ R( h' d* I
' h7 [: \  P8 v6 a, v
Hanke(德国), Isakov(美国)等。4 n+ _& M4 ^% T. O

0 B. s( V6 y! O1 L4 a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  b. w& n$ x1 J) y, t/ X2 m, C& W% L
  ?" U- o% S) {8 W6 [
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
6 Y: e& z1 ]; w/ F9 P/ B
6 _/ G8 e+ v! K. v* Q用领域与反问题结合之后成为一个单独的研究领域,如EIT。" O4 M' L, t4 T" ~8 I6 X
0 b% Y9 K2 H4 g* x3 O
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
/ N: `5 R+ x8 J# j4 @2 ^* Q的Fadil Santosa最早将水平集方法应用于求解反问
5 T# z' l  j' i% x" q; L5 ~0 ?; U( S# O! o4 m  \8 W0 p. I; s& F6 ?
题,但是没有很大的反响。Engl的学生Martin Burger在2000年将水
  _, \7 ~9 F7 P3 P# |5 Y! E6 v
: e( J1 e5 `) Q- H: f& N平集方法应用于反问题(发表在Inverse Problems上),在国际上  Z% u* K6 n8 @0 X5 w# S3 ]( Y$ l' z3 Q
0 i% W6 j0 l4 ]' M
有很大的反响。Martin Burger在博士毕业后就被邀请到UCLA的Osher9 P( |8 i+ F9 a- F5 A  w
0 ]) }/ ]  ?1 n1 G& q& B4 D) N6 r
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
$ O1 g" F: O' Z* d7 U$ Y# y3 F8 N6 F  @! Y5 ~) \1 e
个综述和展望,值得参考。
, u; D; f7 L" @+ A/ D  f
/ t2 t& W+ _4 |/ R' X' o) l: ?6 \9 G反问题反面最为经典的当属Tikhonov和Arsenin的《Solutions of
0 Y  X7 O! u  sIll-posed Problems》(有中译本,《不适定问题的解法》,学
( o% _# B# a4 G& U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
% |* |+ J/ ]  L# ^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; y0 j3 q! D6 j7 ^& l
是不多。后来Tikhonov和Yogola等人一起写过非线性反问题反问  i& g- x4 h1 r0 @# E5 g6 y) t
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3 k+ k7 }2 O, V6 L" i0 ~
记的。个人感觉Groetsch的《The theory of Tikhonov
: C0 s% T0 D2 f" `: Y' a2 D0 kregularization for Fredholm equation of the first kind》
( g8 g! @( N1 d7 T' V. R7 L0 R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7 `) u0 m' M6 u5 g, \5 Q0 N$ ]1 G! V
书之后,阅读反问题理论方面应该不会有很大问题。Kress的5 Q% g, ]- h/ t4 k
《Linear Integral Equations》和Kirsch的《An Introduction5 g( j1 v0 a2 }1 t6 i# f
to the Mathematical Theory of Inverse Problems》也是不错
. k- A/ G1 ?* U2 X: U1 V的入门书。这些书在系资料室里都能找到。Engl等人的
$ H' O, r( i) {1 T) J1 |《Regularization of Inverse Problems》广受好评,应该可以2 ^' g$ f3 j1 G2 ^+ d" X6 C  X
作为进一步阅读的材料。专门的著作有很多,如Isakov的
' @+ G3 E$ h$ a0 m《Inverse problems for partial differential equations》,
6 j" c2 I+ J3 \" T: f. h6 \Martin Hanke的《Conjugate Gradient Type Methods for
+ z; A) D" v( V, SIll-posed Problems》应该也是不错的。
* Y. q$ l' `/ P8 J8 ?$ d& o: P( ?* D( }6 D; l  D& D
在反问题的数值算法方面的书籍不多,只有Hansen的《Rank-
: I' ~8 E7 ~. g; j2 B- F# E' E: x0 Bdeficient and discrete ill-posed problems》和 Vogel的, ?6 w1 Z0 U8 K/ |, q% w
《Computational Methods for Inverse Problems》。两本
$ ?$ t0 H/ W& ?9 o" z2 p$ C5 {: l( [7 Z书都是非常棒的,要求的基础基本上类似,对矩阵计算的基' a- |/ }; t# E! J( s
本概念非常熟悉。但是侧重点有所不同,Hansen的书容易阅( X+ y3 H. h: D- m- c' X+ I
读,所以在工程师里面也是很popular。Vogel的书稍微数学  Z' h; O8 T+ r6 S# j% d
化,涉及的范围也稍微广一点,比如说很重要的Total1 z) v1 V* d7 R. Q$ d# K8 }
Variation regularization在Hansen的书里就不讨论,但是
, T; a& M1 `, g5 g, u. P7 U: k( `Vogel的书里做了非常详细的讨论。Tikhonov的算法书应该
6 t; s& ]6 F  V* O6 c) ~1 ~% o) A; ?也有很大的参考价值,可惜我没办法搞到,所以也没法评论
8 ?* c3 O/ x8 z了。* k& V7 ~- E6 z. B: P

' }# V% j  g- {2 v4 U% F反问题的reading list 可以在下面的链接中找到:
0 s8 o1 ]2 s/ S9 D2 K/ y" Hhttp://infohost.nmt.edu/~borchers/geop5 ... dings.html & ~4 O( \3 ^% X& W  @

. |) ]; Z0 W& N5 L7 b. [计算的热点似乎有两个特点:" ^) @/ o9 j) L5 b6 G; w: A
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、: t- T, Q6 w  O) o
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% D" E8 h( q* V7 @. c, L* p
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* M4 D4 v  E- f5 l0 a2 Q
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
2 c, E3 n7 H) s5 F! p5 \8 V5 w中的一个热点,可以参考鄂维南老师的评论文章。
3 d1 F7 a1 W4 _. p+ W: y5 O1 \  ^0 M0 b
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
! [$ B5 ^5 _3 x9 @- f6 y! @分方程数值解法,拓扑引出的continuation method。其缘由可能
' {$ v5 d) k; y7 [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。
4 N* S! _9 k7 k0 ]$ M- t这也应该是一个值得注意的地方。
zan
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