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谈谈计算数学(转自校内)

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自我介绍
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:# I% U5 ?; K4 y& w0 d5 T1 z

( y/ r# g* ~$ a/ L, _2 V% z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
! a' T& k+ W1 a6 }# @) N了实践对于计算数学的重要性。也许Parlett教授的一段话能& {/ P9 L) l2 i& _( K
最好地说明这个问题:
' u3 Q$ R8 P  y; A0 u9 J# V- s0 |# @) u; X6 T/ f( h
How could someone as brilliant as von Neumann think
/ V  B$ u8 M0 g& khard about a subject as mundane as triangular factoriz
: ^% I  X# r- H% A! l: l-ation of an invertible matrix and not perceive that,$ ~8 F4 o, a. ?% q: i: W% }, ]: {7 a
with suitable pivoting, the results are impressively
1 K: c* M8 I6 u5 K" m1 X, ?( Agood? Partial answers can be suggested-lack of hands-on
" T/ G+ r2 F! v0 e7 mexperience, concentration on the inverse rather than on2 J: \: t8 p' @2 V4 h' K' H/ [
the solution of Ax = b -but I do not find them adequate.9 O+ j# ?- f) b8 m, Y
Why did Wilkinson keep the QR algorithm as a backup to a
, Y0 Q. ?+ y9 ^. TLaguerre-based method for the unsymmetric eigenproblem' K& k# s3 l7 d
for at least two years after the appearance of QR? Why
" o/ V$ X9 k) M5 U( [. H) Ydid more than 20 years pass before the properties of' f: b; @, B4 c& `% x& R1 j, v6 Q$ F
the Lanczos algorithm were understood? I believe that
7 X; k3 G& {  g: _: _4 Tthe explanation must involve the impediments to
6 e3 w" c( w6 F; @9 d$ d% o. Lcomprehension of the effects of finite-precision/ W& E3 X' b3 a! U) `, N$ n' z
arithmetic.(引自www.siam.org/siamnews/11-03/matrix.pdf)2 p& Z  Z1 u  U3 M1 [! o8 p

0 @" E3 t4 L6 ~+ d  t" Y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
- H5 H  ^: x2 x' d" m+ U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, A# y0 Q0 r! f1 h
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
' f3 Y8 U0 c4 N/ Q! p: r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
4 M; G2 R& T/ S+ _5 q6 i$ l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 H; `# r$ r( a& u* F8 x4 ~4 a2 o4 F, Q# _) q" T
侯一钊(加州理工)
) P4 h: q9 Y0 ~研究方向:计算流体力学、多尺度计算与模拟、多相流( r9 S4 X0 w, K6 ^
http://www.acm.caltech.edu/~hou/   W& L1 F6 r3 E  y" L+ P* z

# g% O. C# q+ L- M+ v0 G鄂维南(Princeton大学)
, U0 f3 Z" [* u8 h8 K" F: S1 L北京大学长江学者,研究方向:多尺度计算与模拟
$ {. d8 Z! i/ c- U" ihttp://ccse.pku.edu.cn/staff/weinane.htm
$ ]# ?. @  ?8 [6 y1 m/ w' X+ X/ e
包刚(Michigan州立大学). \0 s; X# o8 x0 ?2 o
吉林大学长江学者,研究方向:光学与电磁场中的计算等+ e5 z9 ]) x7 F+ u4 @8 e# k% u
http://www.mth.msu.edu/~bao/
8 h4 z4 l6 v  G' A. H6 w" U; ^+ i
& r/ d& f, z' k! M金石(Wisconsin大学)7 a5 a5 T& D/ X8 m
清华大学长江学者,研究方向:双曲守恒律、计算流体力学、
" Z$ n$ a( W7 Y$ X动力学理论等
( E; c/ G+ _  K2 jhttp://www.math.wisc.edu/~jin/ $ `* M" f4 {' M# v* [% B3 I" w

/ i  G: g6 P$ H# y汤涛(香港浸会大学)
' b6 c- ~+ o0 W+ ?中科院,研究方向:移动网格法等% d. ?; T/ `  g  H
http://www.math.hkbu.edu.hk/~ttang/
) [# L3 X/ S: j" `8 y, M/ I- ^% e* w
5 Z: w' t' U; h舒其望(Brown大学)& F9 I1 q3 E& G4 T0 `6 a$ \
中科大长江学者,研究方向:计算流体力学、谱方法
: r! i3 N, g# U5 thttp://www.dam.brown.edu/people/shu/home.html
( V4 _' k3 _+ b: b
3 j+ U, J$ l. Y$ t- |; q陈汉夫(香港中文大学)
! O0 F$ @6 J' N6 y研究方向:数值线性代数# c# p% x4 [4 ]7 Z! X& y
http://www.math.cuhk.edu.hk/~rchan/ ; L  }1 v, n& K- u

/ e! E! `4 O% O. S+ x5 c7 O许进超(Pennsylvania州立大学)
( D+ E( x. \8 ]( U, x4 F0 {北京大学长江学者,研究方向:有限元、多重网格法
' o/ C- l! u" f+ c3 dhttp://www.math.psu.edu/xu/ - Y9 _" ~: ~* [4 {  K6 S8 f
* k( y- ?. ?, U* ?: r0 ?3 v) x! i
袁亚湘. V1 N5 ^& w4 c- W
中科院,研究方向为非线性最优化
3 @2 Y; l* ?! Xhttp://lsec.cc.ac.cn/~yyx/ ( n$ u4 h) i. w& M3 |8 d4 c' Q/ Z& `
9 U2 w! g- {" w( P! _" K
张平文(北京大学)
' j. E7 E4 H/ E- N( C9 b! G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
/ N. A& I6 x8 ], C% l模拟、移动网格法等7 O1 m* t, z$ M
http://www.math.pku.edu.cn/pzhang/index.html , h/ a; o8 P8 c8 W* R: w
- c' @; z) I- P% Z
陈志明(中科院)
8 s5 V' L# ^) B( A. f6 o) a. @研究方向:科学计算与数值分析,主要为有限元法4 @- I8 k( k5 A. _; M/ e. u. Z
http://lsec.cc.ac.cn/~zmchen/index-c.html 0 }4 u5 y, L6 c- Z4 t1 M6 U

9 ~' p2 I/ e1 d' q其他还有黄维章、吴宗敏、Xu Kun、程今等人也非常突出" m) d/ L2 R# l, l0 C
) |9 d6 Q* P$ o0 j, J8 G6 w
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 y1 s9 J# X# S7 v& r" C7 v3 p9 p
是颇有裨益的。) f6 X& |( {+ h; D+ W. u
理论:
+ u1 A* t( j0 Z; ^5 ?最好的基本是
( u3 H3 I' m; r# G5 H' kMathematics of Computation
7 i* w' Q8 B/ J, f& Y9 T# k2 `7 o; FNumerische Mathematik
  r! m6 ?% |& [9 o" d( M+ ISIAM Journal on Numerical Analysis
* P- S( d4 s6 y. P$ uSIAM Journal on Matrix Analysis & Applications
1 z4 x+ m9 @/ p8 K5 ~! Z  ?SIAM Journal on Scientific Computing( X3 n; l# I2 H5 y- G
较好的有:9 k# B" p* P( d6 g) I: t
BIT2 k8 ~4 \1 i0 d8 A( _+ `
IMA Journal of Numerical Analysis2 J" n# Q% F% X$ w2 E; Z
Advances in Computational Mathematics; K+ f: K" S8 P9 h
Inverse Problems
5 {/ i' q1 t2 l+ L# @3 G/ Z; J9 @
还有应用性质的杂志:
' `) |7 ?8 s( E' P" @# F! g: rJournal of Computational Physics
* Y  K$ B% d; d+ l: Y' \- Y3 }0 LInternational Journal for Numerical Methods in Engineering" x, x! ^/ @2 p7 Q1 ^
Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering
% ~- r! ~$ N: }3 l& cInternational Journal for Numerical Methods in Fluids4 R) K. G* Y$ z% I% M
Computers and Fluids
2 B2 Q# u: U0 \Computational Mechanics
4 X$ J2 M# {0 N还有很多带有Computational字眼的其他学科的期刊:Journal of3 h" |! H' K! ^! R' v4 D9 ~
Computational Chemistry,Computational Material Sciences% P, x* t4 ~- w1 V. R
也可以浏览。
+ L3 U% S  A0 ]/ C4 A# e( N9 c3 I% K4 e: S* n& ^
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
: r2 g4 h4 W0 k1 h0 N  W7 Y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 L3 Y+ [# k/ a
学出版社出版的Acta Numerica连续出版物。Acta Numerica每年出6 c, j0 U) B$ ?. G& K
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' }3 e; m6 y! l. m0 z+ b! H0 ]3 v
非常热门,05年就有一篇水平集方法创始人之一的Stanley Osher写
! R$ h4 [* @  `0 w: }7 g的Level Set Method in Image Science。其他论题有:entropy
+ i/ r* L/ X6 m, `$ I( gstability (Tadmor E),radial basis function (Buhmann MD)等
1 W1 q) l: I3 Q0 A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 [2 J, c: k$ F/ r- n3 t! A* O6 z0 M
这里大概也有二三十篇,可以提供上载。
. Y. {9 R/ D" g! K0 m
; K# w) b- L  [: ]; }3 g  P另外一本就是SIAM Review。SIAM Review的每一期里面都有几篇文4 E% E% `* b( I$ e% P
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: k& o$ ^8 y5 B, f/ \8 c3 i1 {
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 h' v/ j+ |$ N) R计算的有意思的短文,不妨浏览浏览。
  Q/ \5 d; m' ^, V) z4 A; `& l' R* r- U! U. 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
7 l+ U3 R# x- }; x8 H! n( A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。8 r* t0 i4 ~0 _& {7 `" h+ l' f2 k

8 B, [, q3 U4 O% T9 Y5 W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
( R; I3 _) w7 ~" x3 ?& B7 ]* k法、有限元法、边界元法和谱方法。6 }' p/ h; `7 L8 R( L0 G; P: E8 c
+ v5 Z. ^( G  p/ M
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# A9 y$ v1 s" x8 i# B# [
数值解》就介绍了最基本的东西:收敛性、相容性和稳定性。
. F+ b: P9 m9 \3 j9 q2 JRichtmeyer & Morton的《Difference Methods for Initial-Value& ^" m1 t4 e4 T9 A+ z3 m4 v( s
Problems》则是差分法方面的经典著作。R. LeVeque最近也有一本4 }; H) j, `. r& o( O
《Finite Difference Method for Differential Equations》也很9 A. P8 `2 ^& `+ \0 X" j3 [" r
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 `. f! j) _0 D/ C+ [8 i主页(http://www.amath.washington.edu/~rjl/)上下载,他的另% h# z& P  a2 {1 k" Q1 U
外一本书《Numerical Methods for Conservation Laws》是守恒律
6 k( C6 x% B/ X' [+ }( ]2 d4 U数值方法方面非常出色的著作。7 n+ R" E. A8 g* t+ W- v1 w5 C
( c% X; L3 M6 {* L4 i
有限元法方面自然是推荐使用Ciarlet的《The Finite Element Method6 s6 p: \3 X" X8 B7 {/ n
for Elliptic Problems》。这也是系里专业科的教材,另外Brenner8 K. y4 Q) e/ O7 @% y
& Scott的《Mathematical Theory of the Finite Element
6 _% D% ]/ v4 _! k) j) W7 EMethod》据说也是不错的。* H! K  b8 x* x+ e8 l

  z/ E& R0 @4 l! [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
; [" z  R9 n! _1 R2 ?: [郭本瑜教授在这方面做过很好的工作,他的《Spectral Methods0 C: l% B: Z0 i: w: _& ]( I2 D
and Their Applications》广受好评。Purdue大学的沈捷教授也有0 B0 _! B- E& J7 ]* y
很出色的工作,他的一个讲义可从他的主页(http://www.math.purdue.edu/~shen/
" n% o8 L# m- W  p$ A! F6 {9 n' X) V: p( w, n  S+ F
上下载,同时还有相关的Matlab和Fortran程序。谱方法方面最好的
, O6 w0 t+ H9 S0 i9 a! V入门书为Trefethen的《Spectral Methods in Matlab》,其他的还
" d) r7 h; x! ~' p$ u" g+ \+ _4 _有Canuto等人的《Spectral Methods in Fluid Dynamics》,不过
+ i3 S6 L3 x/ K/ G4 H4 D5 k不知道能不能再学校里找到。1 K# D0 W( U9 g, |! x
% W6 ~7 l1 F) j+ }9 {( q+ J
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
3 S8 R4 @0 P% T2 B, J以参考张雄和刘岩的《无网格方法》(清华大学出版社,2003,50¥)。
0 @- `2 h1 G/ w9 z# v
& S* y$ U/ w. G3 T- J% J: {计算数学的主要工具是泛函分析。一般推荐的Yoshida的《Functional
6 ]. z) j; Y  `$ p1 m+ v/ G7 {7 MAnalysis》(有中译本:吉田耕作,《泛函分析》)或者Rudin的
* m% d# W# U$ q; U2 s5 x  a. d《Functional Analysis》。这两本书都是非常难的,但是也是非常6 t$ @# P# C: Q4 t6 y  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0 s+ i  ?; z6 T) a
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' l; Q+ e7 d+ e" P! _6 A
西,Sawyer的《数值泛函分析引论》也许是比较合适的入门读物。" _! a! N' L* U2 O, B' N- E& @' f
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
5 v0 ?# }1 I$ s4 L- O5 r! ]: a/ Q8 _% P出,也有泛函分析在计算数学中的应用,比如Kantorovich迭代收敛
5 D- w% l4 A) G8 n' J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; D+ L! [+ B  H( n, o0 A# s8 r  [4 E
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。
) S0 \7 W3 D1 T, e& Q9 o% h- F( G7 j% L
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5 h- x# A& O! H5 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- U7 H, N7 y  j! C6 J( S+ h! Z& Y
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。  b  c$ U4 X. Z* X$ l
2 b, g, a2 l+ A4 Q7 g2 m
最后补充一句,订阅mailing list也是不错的,可以迅速获得关于
+ p& E7 C; X- i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2 k, m* j) M3 a& x
面的网址注册5 K5 n/ A, X4 D
http://www.math.hkbu.edu.hk/cam-net/indexcn.html 5 C& a/ ~4 y- i& i: H
英文的推荐订阅Clever Moler的NA Digest,可在下面的网址注册/ L$ I$ k( S$ j) x
http://www.netlib.org/na-net 2 C9 i! h( R8 k( k# G
. n  P0 R* t. _  H  N

  d8 C2 [5 h4 p
3 j% ]1 J4 s# O先订正一个错误:Sawyer的那本书的题目我
( p$ X) P1 N6 r/ ^1 r7 I' m) F记错了,应该叫《数值泛函分析初览》,系资料室和图书馆
" V8 P1 O2 U7 p9 `- `0 X9 q都有中译本的。& W- A3 o2 l7 r
1 E' L8 `5 R& a8 S4 E- v7 a& ~3 k
接下来介绍几本矩阵计算方面的书的。浙大的张振跃老师9 m, E5 a4 g* T* E3 H, g1 r
在这方面有很出色的工作,中科院的白中治,北京大学的徐. a# q( ?, w4 ?
树方,复旦的魏益民和曹志浩,澳门大学的金小庆都是这方# d6 R+ y6 l+ y8 q( d, ~$ A
向的,还有复旦出去的柏兆俊。肯定还有许多学者在这方面
- x* d! q1 Q) W, K  L1 I% C$ n7 l有很突出的工作,可惜我基本上没什么涉略,这里也不能列
+ k# a2 N* w( y* b6 e' N$ a出来。: K* Q! ?# v5 `& X
" L9 s! o+ z  d) v6 X1 G4 g4 Z
国外的大牛有Golub,很多这个方向的大家都是他的学生。( `' }2 r3 ^, r7 z3 Y6 D5 g0 V
Kahan, James Demmel, Peter Stewart, L N Trefethen,
! u. a3 Z& O1 r/ c( j6 o5 d7 R% @Higham,这个名单可以列的很长,这些人是矩阵计算方面" H: z0 R* w7 Z: m% r* g
的大家。# B  _' w) x" x
9 O! m. Y+ U, `5 P/ W$ L
矩阵计算方面最经典的书应该是J H Wilkinson的《The
/ ~; M4 g- Q6 H, n0 Z: N' C" sAlgebraic Eigenvalue Problem》(有中译本,石钟慈等
* T# ~- f5 Z" `1 V7 g人译,《代数特征值问题》,科学出版社,学校图书馆有,  s9 o- ]* E8 e& p  @
系里有英文版的)。这本书虽然老,但是据说读一下还是7 e. b+ K% [+ Z* m0 [) n# _
很有启发的。现在的经典是Golub和
9 K* Z1 y8 Y5 ~, U) lvan Loan的《Matrix Computation》(有中译本,袁亚湘译,
% Y8 y- x$ \" w( a《矩阵计算》,科学出版社),英文版的电子版可以在网上
, d; \% s  J; e* V" L找到的。其他的书有Demmel的《Applied Numerical Linear+ a% I3 S* F+ y; D( z
Algebra》,Trefethen & Bau 的
9 q( K# g# f6 `2 Z$ H8 y( g/ F' E《Numerical Linear Algebra》据说也是很好的。Yousef
  E5 ~$ p* A; C6 bSaad有两本书《Iterative methods for sparse systems》
' Z; X$ c) p% ?- c* G4 W3 T和《Numerical methods for large eigenvalue problems》,
" x- k& o7 |/ A写的挺有意思的,在他的主页+ {" C' m( F- b, w
http://www-users.cs.umn.edu/~saad/% z2 E0 y4 i! ?8 e
上可以down。说到矩阵计算,还得提到Householder的一本老
8 ^& q4 }2 q6 y7 c书,《The theory of matrices in numerical analysis》
9 M$ o; `# W* p# W(有中译本,系里中英文版的都有)。! c! N0 T2 E$ {: o# }" M& E

/ v  z6 f- I4 r" O7 }. I' R, r3 XLN Trefethen现在是剑桥大学的教授,他写的每一本书都很经典,
; Q) J( N+ _) G1 }8 J! W前面已经到过他的几本书了,《Spectral Method in Matlab》,8 z! ?3 i* L! p( f: M4 }) D
《Numerical Linear Algebra》,还有《Finite Difference
2 P5 }8 h2 m; ]$ X5 tand Spectral methods》(在他的主页上可以
8 h9 b9 y8 Y3 T  Udown,http://web.comlab.ox.ac.uk/oucl/work/nick.trefethen/: g3 v: |2 r4 T! f! h2 {
。读他的书和文章感觉也是人生的一大享受。
  Q, c( S7 K7 z" r6 R1 \
/ e( }& P, N% ^9 f他在Cornell大学任教时,曾上过一门课,就是阅读数值计算的经
- h: v6 g* U) s7 H4 M- Y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, ]& t1 K/ r! }2 t
献,也许对大家有点启发。4 l" D; G0 p% P) ^2 T) B# E9 A

' c9 p- b5 K# ]2 t- g5 E1. Cooley & Tukey (1965) the Fast Fourier Transform1 I% a: F# I% ^" e
2. Courant, Friedrichs & Lewy (1928) finite difference methods for PDE" `( r& u  R! I5 ~: Q7 d1 a
3. Householder (1958) QR factorization of matrices7 f" U, ?) l$ k7 B, s- [: T# r
4. Curtiss & Hirschfelder (1952) stiffness of ODEs; BD formulas  ~3 Q2 Q1 u- H
5. de Boor (1972) calculations with B-splines
9 X! c) d" x& u) w( C6. Courant (1943) finite element methods for PDE
% m) u# I. T9 I  O! b8 A3 ~: y7. Golub & Kahan (1965) the singular value decomposition1 g0 N2 W: A6 Z" |: z# ~0 E  d9 j9 o0 B
8. Brandt (1977) multigrid algorithms: S- g$ z; c5 y6 ^  ^# ]+ S1 b$ @
9. Hestenes & Stiefel (1952) the conjugate gradient iteration  c5 e2 U+ U8 J% r% z  u
10. Fletcher & Powell (1963)optimization via quasi-Newton updates9 i& a$ g" K& o
11. Wanner, Hairer & Norsett (1978) order stars and applications to ODE( d4 \4 ^5 v+ N+ E
12. Karmarkar (1984)interior pt. methods for linear prog.( x, R2 F. v, {% o, B0 Q
13. Greengard & Rokhlin (1987) multipole methods for particles
  z+ B- P; e2 F5 z3 Q/ w' n7 h+ c( T1 E) h+ p
他的remark也很有意思,We were struck by how young many
& ?2 E) f% S* C+ e2 q4 U" L1 |of the authors were when they wrote these **s (average8 v( G5 S  c2 U0 m
age: 34), and by how short an influential ** can be
' x# p1 T! f6 S(Householder: 3.3 pages, Cooley & Tukey: 4.4).这说明大家
- j8 B! {$ c) Z. e' P都还是很有希望的,呵呵。% h4 r5 e# s% Z
+ T2 x, p1 d5 k6 Z! M9 `( d8 {- D6 O
! ~8 u* G3 K  M9 N' S
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5 N7 p9 d% ?$ \% F( e5 U

" R3 ]0 P  j$ Y0 I6 F7 J几本杂志:Inverse Problems,Journal of Inverse and Ill-posed
9 B( r2 \- U$ i- v8 p
- w! l& M4 l7 W: _) W9 ZProblems, Inverse Problems in Sciences and Engineering(以前6 z9 p# |0 r4 \- _5 L* f$ m; P; N
- Q- W( y5 p* H0 d' h, X* h
叫Inverse Problems in Engineering).第一本杂志最好,第二本杂
0 s) g2 o, i2 a7 Q$ O; T  A3 C6 V+ g* I  W* ?& j
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
; F3 }5 A: i$ }# O' k; z' S- W! K# ^3 i, k- n) g( b4 h
杂志中都有反问题方面的文章,比如SIAM Journal on Numerical
* u% K0 Y3 h& \6 c, k+ `0 {( w6 Z1 r. @
Analysis,SIAM Journal on Mathematical Analysis, SIAM
0 i9 ^' I: I3 q+ Z# U  {" z: i  b1 j, c% _3 p; S
Journal on Matrix Analysis and Applications,SIAM Journal on
3 `. Z8 v6 z1 W5 {- s! f* u7 H: Q! m6 z$ i5 H  X& Y
Scientific Computing上也有不少反问题方面的文章。
2 s. {8 J) {4 `! a( P
- y5 h! L  P2 y' a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% i3 G/ M  C/ y+ C

& [! C8 Y  m! f3 E( N# f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
- e' t6 v: i* a! |: A- k2 Z; h' d
0 }3 T. F+ n+ e* T, u1 E的结果(很年轻!),哈工大有几个人是做应用方面的工作的(他. v( Y  m+ r% _2 m7 {8 Y' t: A

( X: X9 U8 {6 j, ]& Z6 ^3 `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HW0 l4 d" r8 u' Q* ~2 n

$ G/ D9 u  E( w8 I/ l" r" nEngl(澳大利亚),Yamamoto(日本), Kress(德国), Martin) u$ @/ d3 n* r

" N8 C9 s% L/ w, [- O9 ?Hanke(德国), Isakov(美国)等。% `! B3 h) n3 r7 c1 K1 b- y

- g8 N7 k- I0 f. H& n8 \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
" z! T' I* g( V) W* O) `) I5 z/ r. z! e! M8 ]2 R) P6 A8 F( t
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 X( u$ O. o8 f. L' H$ b: Y
  A* ?6 Z; R: ?3 G1 z- m/ j
用领域与反问题结合之后成为一个单独的研究领域,如EIT。' ]* s" S. h9 G7 h8 X* U

6 ]+ U; k+ L5 o+ l2 I- f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6 j- A: ?2 J1 X! Q- `7 C
的Fadil Santosa最早将水平集方法应用于求解反问- W% ^% B: y& G- I& {6 x$ j. z
8 ^& `7 h" @0 b8 V3 Y6 ~
题,但是没有很大的反响。Engl的学生Martin Burger在2000年将水! b' J8 ?5 C+ o! Y$ J7 K

2 ^; O/ T1 @6 E* e1 W- f% D$ ^1 Z平集方法应用于反问题(发表在Inverse Problems上),在国际上1 R" y* e) l- @0 Y7 G( x& \
- ~+ x6 y2 u) X. T! W5 {2 i  C$ C
有很大的反响。Martin Burger在博士毕业后就被邀请到UCLA的Osher
* @: F7 t. t) [; T2 d
# X1 l, N1 |, q% e) x' y" m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
& u! q3 e* P, @. L+ R' q
7 z; C6 r  ^* G个综述和展望,值得参考。8 P6 S$ w" U9 F5 a1 s2 k& a  x

8 x/ H* g4 @4 x" G) ~  o+ r反问题反面最为经典的当属Tikhonov和Arsenin的《Solutions of
8 ?+ {/ P' b: U  Z4 C' JIll-posed Problems》(有中译本,《不适定问题的解法》,学
& K6 m8 Z& A8 V# B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& Q/ }8 M8 F4 u
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
6 L" ^( x5 R0 J7 q3 {9 h! X是不多。后来Tikhonov和Yogola等人一起写过非线性反问题反问1 Q% {3 E1 g6 j6 \' O' `5 H( D! k
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& U( Q4 D/ J/ i
记的。个人感觉Groetsch的《The theory of Tikhonov
4 I# D9 p6 i- [2 R- `# i$ Rregularization for Fredholm equation of the first kind》- Y, L; {4 j$ k% Q" x$ V& j+ f% W& p
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
) K1 P& Y1 X% X3 Y书之后,阅读反问题理论方面应该不会有很大问题。Kress的# R* e0 d2 U2 |6 O
《Linear Integral Equations》和Kirsch的《An Introduction
; Y4 k& b- d7 V$ ]) Y* gto the Mathematical Theory of Inverse Problems》也是不错
1 t1 b+ Z( s" Y$ V的入门书。这些书在系资料室里都能找到。Engl等人的; }# o. @; V  Z# }/ E7 g6 Q0 V+ {
《Regularization of Inverse Problems》广受好评,应该可以8 m3 D9 g+ G5 j
作为进一步阅读的材料。专门的著作有很多,如Isakov的  f2 }0 m! _+ v
《Inverse problems for partial differential equations》,9 H8 p/ v' s# N5 U9 a9 S* }1 i
Martin Hanke的《Conjugate Gradient Type Methods for
/ a. ~  u/ T) }Ill-posed Problems》应该也是不错的。% F5 }/ B. J6 ~/ ^0 `
, U5 r2 j3 w1 @* B
在反问题的数值算法方面的书籍不多,只有Hansen的《Rank-
  w; l% g7 W8 j  Rdeficient and discrete ill-posed problems》和 Vogel的2 L8 ~' i6 @2 F# ]
《Computational Methods for Inverse Problems》。两本
" j0 s2 r6 Z; j# `5 ]7 D2 a6 C- K( 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
- J1 ?) J; ]/ H/ ]4 [- T本概念非常熟悉。但是侧重点有所不同,Hansen的书容易阅! j# F; J8 e- c7 y' {  p
读,所以在工程师里面也是很popular。Vogel的书稍微数学: k4 g* \; t. V% }- u: D2 O) \: k
化,涉及的范围也稍微广一点,比如说很重要的Total
0 e: {4 k3 ~. \- L3 v9 A! k4 xVariation regularization在Hansen的书里就不讨论,但是
  c8 N! R5 Y6 l' Z' v  d( v, l0 w9 lVogel的书里做了非常详细的讨论。Tikhonov的算法书应该
' S$ l+ r5 I; `也有很大的参考价值,可惜我没办法搞到,所以也没法评论
0 l0 d/ H. q6 T0 d3 a: H了。) e# E; e1 y0 x% O- k
) L  J8 j/ C& n7 _. D
反问题的reading list 可以在下面的链接中找到:/ n6 M7 y- R$ A8 e6 |
http://infohost.nmt.edu/~borchers/geop5 ... dings.html
0 o, c& L# R; `, Y% ]
! j  b! i" _' b1 k1 Q计算的热点似乎有两个特点:
2 I7 ^" T6 E/ y9 L0 z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、
  i4 l4 F" i* k- C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
* Y+ I/ M8 D  u0 `$ o0 r# n: ?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三1 ~, n) a' T$ ?2 W5 ~3 c' I
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+ o7 [' H3 G% a* M$ A
中的一个热点,可以参考鄂维南老师的评论文章。, q8 K  H/ y4 e- u

6 l2 ]0 ?4 m: g3 w2 I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3 E: X( e& s3 o
分方程数值解法,拓扑引出的continuation method。其缘由可能3 J7 h. w! j8 L0 r  H
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。7 {% }) N; o) q" l. H' t! Y6 [* s* f
这也应该是一个值得注意的地方。
zan
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