Wydział Informatyki
Kierunek studiów Informatyka Poziom i forma studiów drugiego stopnia niestacjonarne
Specjalność / Ścieżka dyplomowania Systemy Inteligentne Profil kształcenia ogólnoakademicki
Nazwa przedmiotu Metody optymalizacji i programowanie liniowe Kod przedmiotu INZ2MOP
Rodzaj przedmiotu obieralny
Forma zajęć i liczba godzin W Ć L P Ps T S Semestr 2/3
10 20 Punkty ECTS 3
Przedmioty wprowadzające
Cele przedmiotu

Celem przedmiotu jest zapoznanie studentów z różnymi metodami i algorytmami optymalizacji zadań. Student nabywa umiejętność wyboru odpowiedniej metody do różnych typów zadań optymalizacyjnych. Potrafi zastosować nowoczesne metody i algorytmy optymalizacji w różnych dziedzinach informatyki. Potrafi zaimplementować wybrane algorytmy, porównać je i ocenić ich efektywność.

Treści programowe

Wykład:
1. Wprowadzenie do formułowania zadań optymalizacji.
2. Metoda eliminacji Gaussa.
3. Programowanie liniowe - metoda graficzna, metoda sympleks, metody sztucznej bazy, zrewidowana metoda sympleks, zagadnienia dualne, ekonomiczna interpretacja zagadnień dualnych.
4. Algorytmy punktu wewnętrznego.
5. Zagadnienia transportowe - metody wyznaczania dopuszczalnego rozwiązania bazowego, metoda potencjałów.
6. Bezgradientowe metody optymalizacji - szacowanie przedziału poszukiwań, szukanie minimum w przedziale, metody optymalizacji wielowymiarowej.
7. Gradientowe metody optymalizacji - metody dla zadań nieliniowych bez ograniczeń, metody dla zadań nieliniowych z ograniczeniami.
8. Metody niedeterministyczne.
9. Optymalizacja wielokryterialna.
10. Podejście Pareto.
11. Redukcja problemów wielokryterialnych.

Pracownia specjalistyczna:
1. Wprowadzenie do środowiska Matlab.
2. Metoda eliminacji Gaussa.
3. Programowanie liniowe - metoda sympleks.
4. Zagadnienia transportowe - metody wyznaczania dopuszczalnego rozwiązania bazowego, metoda potencjałów, implementacja algorytmu szukania cykli.
5. Algorytmy szacowania przedziału poszukiwań rozwiązania optymalnego.
6. Metody bezgradientowe.
7. Metody gradientowe.
8. Algorytmy zadań z ograniczeniami i bez ograniczeń.
9. Optymalizacja wielokryterialna.

Metody dydaktyczne

wykład problemowy,   programowanie z użyciem komputera,  

Forma zaliczenia

Wykład - zaliczenie pisemne.
Pracownia specjalistyczna - wybór jednej z dwóch ścieżek:
1) ścieżka standardowa - w ciągu semestru student oddaje raporty z sześciu jednostek tematycznych (łącznie 60%) i wykonuje jeden duży projekt programistyczny (40%). Do wykonania zadań wykorzystywane jest środowisko Matlab oraz własne implementacje wybranych algorytmów (może być dowolny język programowania).
Student musi zdobyć min. 50% punktów, by uzyskać zaliczenie przedmiotu.

2) ścieżka standardowo-projektowa - w ciągu semestru student oprócz wybranych raportów z jednostek tematycznych przygotowuje projekt - może to być projekt programistyczny z metod optymalizacji lub projekt z zastosowania optymalizacji w rzeczywistym problemie.
Rozliczenia z projektu - co 2 tygodnie pokazywanie kolejnych dokonań, raport końcowy.

Symbol efektu uczenia się Zakładane efekty uczenia się Odniesienie do kierunkowych efektów uczenia się
EU1 ma wiedzę na temat zadań optymalizacji, metod i algorytmów optymalizacji INF2_W01
EU2 potrafi sformułować zadanie optymalizacji w postaci matematycznej INF2_U01
EU3 potrafi przetestować, wybrać i użyć odpowiedniej metody optymalizacji do uzyskania rozwiązania INF2_W01
INF2_W04
INF2_U06
EU4 potrafi przygotować raport zawierający omówienie wyników realizacji zadania inżynierskiego INF2_U02
Symbol efektu uczenia się Sposób weryfikacji efektu uczenia się Forma zajęć na której zachodzi weryfikacja
EU1 sprawdzian z wykładu W
EU2 ocena raportów z pracowni Ps
EU3 sprawdzian z wykładu, ocena projektu oraz raportów z pracowni W, Ps
EU4 ocena raportów z pracowni Ps
Bilans nakładu pracy studenta (w godzinach) Liczba godz.
Wyliczenie
1 - Udział w wykładach - 10x1h 10
2 - Udział w pracowni specjalistycznej - 10x2h 20
3 - Projekt, implementacja, testowanie aplikacji 20
4 - Opracowanie raportów 15
5 - Udział w konsultacjach 2
6 - Przygotowanie do zaliczenia 8
RAZEM: 75
Wskaźniki ilościowe GODZINY ECTS
Nakład pracy studenta związany z zajęciami wymagającymi bezpośredniego udziału nauczyciela 32
(5)+(1)+(2)
1.3
Nakład pracy studenta związany z zajęciami o charakterze praktycznym 55
(3)+(2)+(4)
2.2
Literatura podstawowa

1. K. Amborski, Podstawy metod optymailzacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2009.
2. D. P. Bertsekas, Nonlinear programming, Athena Scientific, Belmont, 1999.
3. W. Findeisen, J. Szymanowski, A. Wierzbicki, Teoria i metody obliczeniowe optymalizacji, PWN 1980.
4. S. I. Gass, Programowanie liniowe. Metody i zastosowania, PWN, Warszawa, 1976.
5. A. Ostanin, Metody i algorytmy optymalizacji, Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok, 2003.
6. A. Stachurski, A. P. Wierzbicki, Podstawy optymalizacji, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2001.

Literatura uzupełniająca

1. A. Ostanin, Optymalizacja liniowa i nieliniowa, Wydawnictwo Politechniki Białostockiej, Białystok, 2005.
2. M. Ferris, O. Mangasarian, S. Wright S, Linear Programming with MATLAB, MPS-SIAM, Philadelphia, 2007.
3. P. Venkataraman, Applied Optimization with MATLAB Programming, Wiley & Sons, NY, 2002.
4. J. Seidler, A. Badach, W. Molisz, Metody rozwiązywania zadań optymalizacji, WNT, Warszawa, 1980.
5. A. Ruszczynski, Nonlinear optimization, Princeton University Press, 2006.

Jednostka realizująca Katedra Oprogramowania Data opracowania programu
Program opracował(a) dr inż. Magdalena Topczewska 2020.05.22