AI驱动的优化方法与前沿技术应用高级研修班

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AI驱动的优化方法与前沿技术应用高级研修班

直播时间：5月30日-31日、6月6日-7日

【四天实践教学、提供全部资料及长期回放】

线性规划×鲁棒优化×博弈论×Vibe Coding×开源求解器+AI辅助·全案例教学·限额招生

前言

随着观测精度的指数级提升与工程系统复杂性的爆炸式增长，科学研究的范式正从"解释现象"向"优化决策"发生深刻跃迁。无论是水资源配置中的来水不确定性、电网调度中的可再生能源波动、供应链网络中的多主体竞争，还是政策设计中的激励相容难题，确定性假设下的"单目标、单主体、静态"优化已无法应对真实世界的决策复杂性。

传统运筹学教育往往陷入"重推导、轻实现"或"重商业软件、轻工程落地"的困境：面对Gurobi高昂的License费用，面对从数学公式到可执行代码的漫长距离，面对黑箱模型给出的"最优解"在现实中因不确定性而崩溃——这些痛点正在阻碍新一代决策者掌握真正可用的优化科学。

本课程正是为突破这些瓶颈而生。我们不仅提供从Python基础到博弈论完整决策链条的技术栈，更前瞻性地引入大模型辅助数学建模（AI-Augmented Modeling）与开源工业级求解生态，打造"智能决策工程"的全流程能力：

【全栈决策技能：从线性规划到博弈均衡】从Python科学计算（NumPy/SciPy性能优化）出发，掌握线性/整数规划的Pyomo建模艺术（CBC/SCIP求解器），深入非线性约束优化（KKT条件、SQP、IPOPT）；跨越到不确定性决策（RSOME鲁棒优化、两阶段随机规划、SDDP），最终抵达多主体智能（纳什均衡计算、斯塔克尔伯格博弈、机制设计）。覆盖从单目标到多目标（Pymoo NSGA-II）、从集中决策到分散市场的完整决策光谱。

【革命性建模范式：Vibe Coding与AI辅助优化】告别繁琐的Pyomo语法记忆与稀疏矩阵手敲。课程深度教授Vibe Coding（氛围编程）——通过自然语言与LLM协同，将"最小化缺水成本、满足水质约束、考虑来水不确定"直接转化为可执行的RSOME/CasADi代码；掌握上下文工程与数学模型验证，让AI自动生成目标函数梯度、KKT条件检验与敏感性分析报告，将复杂决策模型的开发周期从数周压缩至数小时，同时确保物理守恒与量纲一致性。

【不确定性下的鲁棒决策：Worst-case到DRO】真实世界充满模糊性。学习不再依赖"精确概率分布"的分布鲁棒优化（DRO）与自适应仿射决策规则（ADR），在Wasserstein球与矩模糊集中寻找保守度与经济性最优的权衡；掌握随机对偶动态规划（SDDP）求解多阶段水库/能源调度，让决策在气候变化的极端场景下依然稳健可行。

【多主体系统：从优化到博弈的跃迁】当决策者不再是单一社会计划者，而是自利的市场主体。学习OpenSpiel/Gambit计算纳什均衡，使用双层优化建模领导者-跟随者结构（Stackelberg博弈），设计庇古税与可交易产权机制纠正市场失灵，实现从"命令控制"到"激励相容"的政策设计范式转变。

本课程将为您提供兼具学术严谨性、工程实用性、技术前瞻性的学习平台。让AI成为您科研团队中最得力的智能助手，加速从科学发现到智慧决策的全过程。

课程大纲

专题一、Python核心基础速通：为科学计算而生的编程思维

1.Anaconda/UV环境管理

2.Jupyter Notebook vs VS Code vs 其它GUI对比

3.虚拟环境创建与包管理（pip vs conda）

4.Python基础数据结构:列表，字典与元组

5.OOP编程基础：类与实例、属性与方法，继承、多态与抽象基类，魔术方法

6.Python容器进阶：列表推导式与生成器表达式, 字典推导式与集合操作, 元组解包，深拷贝vs浅拷贝,

7.函数式编程与速度优化：Lambda表达式与高阶函数，装饰器原理与应用，迭代器

案例分析与实践（一）

专题二、优化问题基本理论与AI辅助建模：优化问题的提示词工程

1.优化问题的基本形式与要素：目标函数、决策变量、约束条件、可行域

2.优化问题分类：线性规划与非线性规划，整数规划与混合整数规划，动态规划，不确定条件下的规划，约束问题与无约束问题，凸优化与非凸问题

3.提示词工程的架构：Prompt、Completion、System Message

4.数学建模师角色的精准定义：角色光谱、约束输入与输出格式限制

5.数学优化问题的提示词设计

6.如何利用多模态大模型的能力简化建模

7.建模中幻觉的防止

8.优化建模的专用大模型

案例分析与实践（二）

专题三、线性规划及其求解：一切优化问题的基础

1.线性规划问题：标准型及其转换策略

2.线性规划主要求解方法：单纯形法与线性内点法

3.对偶法与对偶变量的物理意义

4.Pyomo的建模方法

5.CBC求解器的使用

案例分析与实践（三）

专题四、整数规划与混合优化

1.整数变量的引入

2.用整数变量表达逻辑判断（如，是否建设某个工程）

3. 整数规划与的通用方法：分支定界法

4. 混合整数规划

5.割平面法

6.Pyomo为混合优化问题建模

7.CBC求解混合优化问题

8. 基于SCIP的混合整数优化问题求解

案例分析与实践（四）

专题五、有约束的优化问题

1. 约束分类与几何：活跃集，互补松弛条件

2.拉格朗日乘子法及其物理意义：影子价格的应用

3. KKT条件

4.罚函数法与内点法

5. 序列二次规划

6.IPOPT软件的应用

案例分析与实践（五）

专题六、Vibe Coding：不用写代码的编程技术

1. 什么是氛围编程：定义，适用范围，人机分工的模式

2.工具链与大语言模型配置与选择策略

3.代码库的上下文管理

4.编程需求的结构化模板

5.代码质量控制：幻觉检测，人机Code Review

6.代码调试与修复策略

7.安全策略检查清单

案例分析与实践（六）

专题七、不确定环境下的优化：随机规划与鲁棒优化

1. 理解Worst-case分析

2. 自适应鲁棒优化（Adaptive RO）：Affine Decision Rules（仿射决策规则）

3. 分布鲁棒优化（DRO）：Wasserstein度量、ϕ -divergence、矩模糊集

4. RSOME及其深度应用.

5. 两阶段随机规划及其推广

6.机会约束规划

7. 随机对偶动态规划

8. msppy与 Pyso建模

案例分析与实践（七）

专题八、启发式算法：黑箱优化的首选

1. 局部最优陷阱：梯度法的失败，吸引域

2. 启发式（Heuristic）vs 元启发式（Meta-heuristic）

3. 探索（Exploration）vs 开发（Exploitation）权衡

4.遗传算法及其核心机制

5.工程优化的首选：差分进化算法

6.群体智能与粒子群优化

7.基于物理的启发式算法：模拟退火与跳盆算法

8.不同启发式算法的选择策略

9. pymoo与DEAP软件的使用

10.算法性能评估

案例分析与实践（八）

专题九、多目标优化问题

1.多目标问题的本质：冲突的必然性，Pareto前沿，非支配解

2.多目标问题决策的概念：偏好，理想点，最低点

3.标量化方法：加权求和，约束法

4.多目标进化算法：NSGAII, MOEA/D

5. Pareto前沿的可视化技术

6.测试函数与算法性能评价

7. pymoo在多目标优化中的应用

案例分析与实践（九）

专题十、非合作博弈论：从个体出发的优化

1. 社会计划者 vs 市场个体：集中式优化与分散式博弈，效率损失

2.博弈三要素：玩家，策略空间与支付函数

3.纳什均衡及其与数学优化的关系

4.斯塔克尔伯格博弈——领导者与跟随者的求解

5.连续博弈：古诺竞争与Bertrand竞争

6. nashpy与Gambit在博弈论中的应用

案例分析与实践（十）

注：请提前自备电脑及安装所需软件。

证书及学时

参加培训的学员可以获得《科研优化技术应用》专业技术证书及学时证明，网上可查。此证书可作为学时证明、个人学习和知识更新、单位在职人员专业技能素质培养及单位人才聘用重要参考依据。证书查询网址：www.aishangyanxiu.com

报名方式

详细报名流程，请联系课程负责人

赵钰：18510371663（微电）

QQ咨询：3522695753

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