Введение к работе
" I. Актуальность темы диссертации. Решение обратим:*, задач тгрегстпгая-ет большой интерес в различных областях науки и техники. Пт.и исследовании распространения электромагнитных золн оптического дк-апазона в водах Мирового океана решение обратных задач позволяет определить количественный состав различных компонент морской воды по измеренным гидрооптическим характеристикам. Оперативнке сценки количественного состава морской воды необходимы для регулярного экологического контроля. Они также играют важную роль в биологических исследованиях и рыболовстве. Решение обратных задач приобретает особую важность при использовании дистанционных методов, позволяющих осуществлять мониторинг больших водных массивов.
Один из путей решения обратных задач, состоит в использовании численны* методов нелинейного программирования. Среди известных в настоящее время методов не существует такого, который позволил бы решать любые задачи. Применение отдельных.методов нелинейного программирования не всегда позволяет получить решение с удовлетворительной точностью, приводит-к значительным вычислительным затратам и требует высокой квалификации-исследователя е данной области. .
Выбор наиболее эффективного метода и его параметров для решения конкретной задачи возможен благодаря применению адаптивной стратеггаї (Сухарев А.Г.-1971, Растригин Л.А.-1976, Амелина Н.И.-1978). известные алгоритмы адаптивного поиска либо используют диалоговый подход (Бломроз В.К.-1976, Евтушенко Ю.Г.-1978), при котором от исследователя требуется высокая квалификация в области алгоритмов оптимизации, либо ориентированы на жестко заданную классификацию яоверхнсстеЛ оптимизируемых функций (Кудрин В.Г.-
'.г^гшук oMet-'їациї", не о."'.:--'»т'ыя-сч!и>"1' .--zv^y. cK->a~0 7v.r>Di, что за-
'-рудням возможность их применения в данной области.
Таким образом, актуальность темы диссертации следует из необходимости разработки эффективных алгоритмов адаптивной оптими-низацди, ориентированных на широкий класс функций, в частности, применимых для решения обратных задач гидрооптики. Цель и основные задачи работы.
". Разработка алгоритмов адаптивной оптимизации для решения широкого круга обратных задач методами нелинейного программирования .
-
Создание программного обеспечения, реализующего алгоритмы адаптивной оптимизации, доступного для широкого круга исследова-і'..-лиЛ и учитывающего специфику обратных задач гидрооптики.
-
Разработка алгоритма восстановления спектров показателя вертикального ослабления по отдельным значениям этой величины, необходимого для решения обратной задачи определения параметров морской воды.
-
Разработка алгоритма коррекции экспериментальных данных, удовлетворяющего высоким требованиям к точности исходной информации, предъявляемым при решении обратных задач.
-
Разработка алгоритма решения обратной задачи определения параметров морской вода по результатам измерений спектрального показателя вертикального ослабления с помощью алгоритмов адаптивной оптимизации.
Научная новизна работы состоит в том, что в диссертации математически обоснованы оригинальные алгоритмы адаптивной оптимизации, на основе которых автором разработан диалоговый пакет программ оптимизации с адаптивной стратегией поиска. С помощью адаптивной стратегии и средств пакета автором решена задача определения параметров морской воды по результатам измерения показателя нертик&льного ослабления в диапазоне длин волн 410-590 нм и на
длине волны 534 гаи, получены оригинальные результата. Разработан алгоритм восстановления спектрального показателя вертикального ослабления по отдельным значениям этой величины. Таккэ разработан новій алгоритм коррекции данных, примененный к спектральным зависимостям коэффициента яркости моря, что позволило повысить точность определения параметров морской воды по индексу цвета. Положения, выносимые на защиту
-
Новый алгоритм адаптивной стратегии поиска решений в задачах нелинейного программирования, включаксшЯ алгоритмы параметрической, структурной и функциональной адаптации.
-
Пакет программ оптимизации'с адаптивной стратегией поиска.
-
Новый алгоритм коррекщи. ~ко---":^ент--дъных даісих измерения.
-
Алгоритм и методика решения обратной задачи определения параметров морской воды по спектральным характеристикам показателя вертикального ослабления.
-
Алгоритм и методика решения обратной задачи оценки параметров морской воды по результатам измерения показателя вертикального ослабления на фиксированной длине волны.
Научная и практическая ценность работы заключается в разработке новых алгоритмов адаптации, позволяющих сократить,го сравнению с известными, вычислительные затраты и повысить точность получаемого результата. Разработанный в диссертации метод определения состава морской воды по измеренным значениям п'оказгтеля вертикального ослабления может быть использован в современных методах диагностики состояния водных сред, в частности, для определения оиопродуктивности и контроля загрязнений.
Разработанный и описанный в диссертации диалоговый пакет
t t - - 4 -
программ оптимизации в вариантах, ориентированных на решение за-даз оптимального проектирования электронных цепей и задач биоло--гіи,. был внедрен и используется в ряде организаций, что подтверждается актами о внедрении.
Апробация работы. Основные материалы диссертации были доложены на X и XI Пленумах рабочей группы по оптике океана Комиссии по проблемам мирового океана АН СССР, на семинаре кафедры теории операций ВМК МГУ (1982), на Всесозной научно-технической конференции "Проблемы повышения эффективности и качества систем синхронизации" .(Львов,1985), на семинарах общества им.А.С.Попова (1983-1985), на расширенном коллоквиуме Лаборатории оптики океана ІЇ0АН СССР.
Структура и объем работы.
