随机优化与鲁棒性优化的区别

### 关于随机优化鲁棒优化及两阶段鲁棒优化 #### 随机优化概念方法 随机优化是一种处理含有不确定性的决策问题的方法,在这种框架下,不确定性通常被假设为遵循某种概率分布。目标函数/或约束条件中的参数不再是固定的数值而是随机变量。因此,解决方案不仅依赖于已知数据还取决于这些随机因素的概率特性。解决这类问题常用的技术包括但不限于期望值模型、机会约束规划以及样本平均近似(SAA)[^1]。 ```python import numpy as np from scipy.optimize import minimize def objective(x, mu=0., sigma=1.): z = (x - mu) / sigma return -(np.exp(-z**2 / 2.) / ((2 * np.pi)**0.5)) res = minimize(objective, x0=[0], args=(mu, sigma)) print(res.x) ``` 此代码片段展示了如何利用Python实现简单的单维正态分布下的最小化问题求解过程。 #### 鲁棒优化概述及其特点 鲁棒优化旨在寻找能够应对所有可能发生的不确定情景的最佳策略。不同于传统的基于特定分布假设的随机优化技术,鲁棒优化并不需要知道不确定因素的具体分布形式,只需要定义一个合理的不确定集来描述未知量的变化范围即可。这种方法特别适用于那些难以获得精确统计信息的情况,并且可以提供更加稳健可靠的决策支持。具体来说: - **硬约束**: 对任何可能出现的实际状况都要保持可行性; - **最坏情况下表现良好**: 即便是在极端不利条件下也能维持较好的性能水平; - **无需分布假设**: 不必事先确定不确定项的确切概率密度函数[^2]。 #### 两阶段鲁棒优化简介 两阶段鲁棒优化属于动态设置的一部分,其中第一阶段做出不可撤销的选择(比如投资建设设施),之后观察到具体的扰动实例再做第二阶段调整行动(如分配资源)。该类问题的关键挑战在于既要考虑当前决定对未来灵活性的影响又要兼顾即时成本效益之间的平衡关系。为了有效处理此类复杂结构的问题,研究人员提出了多种算法途径,例如仿射逼近、Benders分解以及其他迭代改进机制等[^3]。
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