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    1. 人工智能中的生成式方法: 数学模型、优化算法及其应用
    郭田德, 幸天驰, 韩丛英, 孟帅
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 1-33.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.001
    摘要914)   HTML35)    PDF(pc) (1334KB)(307)    收藏

    随着深度学习和神经网络技术的持续发展, 生成式方法在机器学习领域取得了重要突破, 并在多个应用场景中展现出巨大的潜力。本文构建了人工智能生成式方法的统一数学框架, 并系统介绍了其核心技术, 包括变分自编码器(VAE)、生成对抗网络(GAN)、扩散模型和流模型, 同时深入分析了不同方法在各类任务中的优势与局限。进一步地, 本文探讨了人工智能中的生成式方法在数学、物理、生命科学、医学、计算机科学与工程等领域的应用前景。最后, 本文总结了当前人工智能中的生成式方法所面临的关键挑战, 并重点探讨了其在数学与智能优化研究中的未来发展方向。本文期望为相关领域的研究人员和从业者提供有价值的参考与启示。

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    2. 排队库存系统理论研究进展
    王金亭, 张玉英
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 77-92.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.004
    摘要858)   HTML19)    PDF(pc) (723KB)(99)    收藏

    本文综述了排队库存系统(queueing-inventory system, QIS)的理论研究与应用进展, 涵盖其数学建模、稳态分析方法及在多领域的实际应用。排队库存系统基于排队论与库存管理, 研究始于1992年Sigman和Simichi-Levi以及Melikov和Molchanov的工作, 2006年Schwarz等明确定义了其框架。本文回顾了三种主要分析方法: 乘积形式解、矩阵几何解和近似乘积形式解。乘积形式解通过分解队列长度与库存水平的联合分布, 适用于M/M/$\cdot$模型等场景; 矩阵几何解基于准生灭过程, 利用率矩阵(R)求解稳态分布, 从解析解扩展至数值算法; 近似乘积形式解则通过状态空间分解处理复杂系统。此外, 本文探讨了博弈论在QIS中的应用, 如Stackelberg博弈分析顾客策略行为与最优库存控制。在应用层面, 研究覆盖食品制造(3D打印)、医疗服务(疫情废物管理)、血液供应链及运输系统, 创新模型如流体库存、批量马尔可夫到达过程等显著提升了系统效率与资源优化。综上, QIS研究在理论深度与应用广度上均取得重要进展, 为库存管理与服务优化提供了坚实支持。

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    3. 绿色计算下算力调度优化问题与技术研究
    鲁炜, 卢星宇, 邹丁, 陈博晓, 周义涵, 张国川
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 179-201.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.009
    摘要567)   HTML28)    PDF(pc) (3150KB)(119)    收藏

    数字经济时代, 随着云计算与人工智能行业的飞速发展, 算力作为重要战略资源, 价值日益凸显, 算力应用所产生的能耗和碳排放量也在急剧攀升。在此背景下, 绿色计算的发展已成为行业共识和时代需求, 算力资源的调度优化也成为节能减排、降本增效的重要手段。本文重点研究了绿色计算应用场景中的4类具体的算力调度优化问题: 计算任务错峰调度、容器负载均衡、集群自动扩缩容、服务混合均匀部署, 给出了这几类调度优化问题对应的数学模型和优化算法, 并进一步介绍了工业场景下的智能算力调度系统和落地挑战。这套算力调度系统已经服务于蚂蚁集团大数据计算、数据库等多个应用场景, 为企业节能减排带来了显著收益。最后, 本文展望了算力调度在AI大模型时代下的挑战。

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    4. 弱半E-凸规划问题的最优性条件
    王小芳, 梁治安, 高彩霞
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (4): 72-82.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.04.006
    摘要484)   HTML0)    PDF(pc) (554KB)(38)    收藏

    本文引入了一类新的广义凸函数: 弱半$E$-凸函数, 建立了其对应的弱半$E$-凸规划问题; 讨论了弱半$E$-凸规划问题的解的性质, 并给出弱半$E$-凸规划问题的最优性条件。

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    5. 最大度是3的二部平图的正常多色4-染色
    于明晖
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 95-102.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.007
    摘要455)   HTML4)    PDF(pc) (541KB)(45)    收藏

    G的一个正常k-染色是G的一个k色点染色, 使得任两个相邻的顶点都异色。平图G的一个多色k-染色是G的一个k色点染色, 使得每个面出现k种不同的颜色。面f的度数是f上顶点的个数, 用$g(f)$来表示, 令$g(G)=\min\left\{g(f)|f\in F(G)\right\}$, 其中$F(G)$是平图G所有面的集合。显然, 若平图G存在多色k-染色, 则$k\leq g(G)$。Horev等人(2012)证明了3-正则二部简单平图是正常多色4-可染的。在本文中, 我们推广了上述结果, 证明了对于最大度是3的连通二部简单平图G, 若$g(G)\geq 5$, 则G是正常多色4-可染的。条件$g(G)\geq 5$是紧的, 因为存在$g(G)=4$最大度是3的连通二部简单平图G不能正常多色4-染色。

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    6. {C5, C6}的平面Turán数
    杜良丽, 王兵
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 221-229.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.018
    摘要415)   HTML2)    PDF(pc) (936KB)(213)    收藏

    $\mathcal{H}$是一个图族。$\mathcal{H}$的平面Turán数, 记为$\text{ex}_{\mathcal{P}}(n,\mathcal{H})$, 表示不包含$\mathcal{H}$中任一个图的n阶平面图的最大边数。本文研究图的特定子图-三角块的划分, 在该划分基础上对每个三角块对图G的顶点、边和面的贡献计数。结合平面图的结构特性并通过双向计数和归纳技巧得到如下结果: 设G是禁用$\{C_5,C_6\}$的连通n阶平面图, 如果$n \geq 14$, 则$e(G)\leq\frac{30n-84}{13}$。在此基础上, 构造了无穷多个达到该界值的极图。

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    7. 仁本博弈论: 社会偏好理论综析
    俞宁, 庄尔覃, 曹志刚
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 223-242.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.011
    摘要402)   HTML4)    PDF(pc) (879KB)(75)    收藏

    社会偏好理论泛化主流经济学的私人效用最大化设定, 假设决策者还额外考虑其行为对他人境况的影响。基本模型中, 决策目标函数为私人与他人效用的加权平均值。《仁本博弈论》采用此设定, 将儒学中的“仁爱”对应为他人效用在决策者目标函数中所占权重, 在超模博弈框架中证明: 仁爱偏好(仁心) 提升利他行为(德行), 从而增益社会福利(义功)。此《仁本博弈论》可视作是针对孔子仁义之道思想的一种模型化尝试。本文系统地梳理了相关的行为博弈第九届中国运筹学会科学技术奖获奖者专辑献, 并与仁本论进行比较。我们发现, 尽管前人已尝试在一般博弈情境下为社会偏好建模, 但均衡分析和结论多数局限在具体博弈情境中, 包括公共物品博弈、囚徒困境和独裁者博弈等等。因此, 已有文献中虽有大量类似“仁生德义”的结论, 但都是情境依赖的。仁本论在一定程度上统一了散落于各情境中的结论。

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    8. 在服务启动N-策略控制下具有检修策略和不同到达率的M/G/1排队分析
    李丰芮, 唐应辉
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 113-127.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.009
    摘要390)   HTML0)    PDF(pc) (738KB)(36)    收藏

    本文以制造系统为背景, 提出一个在服务启动$N$-策略控制下具有检修策略和不同到达率的M/G/1排队模型。首先运用更新过程理论、全概率分解技术和拉普拉斯变换, 研究系统在任意时刻$t$队长的瞬态性质, 得到了瞬态队长分布关于时间$t$的拉普拉斯变换表达式。然后在瞬态分析的基础上, 使用洛必达法则得到队长稳态分布的递推表达式。最后, 在建立费用模型下, 应用更新报酬定理, 得到系统在长期运行下单位时间内的期望费用表达式, 并通过数值实例讨论了系统启动服务的最优控制策略和最优检修策略。

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    9. 数据驱动的人类合作和竞争行为研究动态
    董雅丽, 康恺, 张博宇
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 1-20.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.001
    摘要389)   HTML5)    PDF(pc) (806KB)(145)    收藏

    如何促进人类社会中的合作和良性竞争, 一直是经济学和管理学中的核心问题。传统研究大多基于经典博弈论方法, 通过纳什均衡分析设计管理机制, 但是现实中人们的行为往往会背离均衡。近年来, 从实验和实证数据出发, 综合博弈论和行为经济学方法研究合作和竞争行为已经成为经济和管理学主流方向之一。本文将首先简要介绍数据驱动的人类行为和机制设计主要研究方法, 包括博弈论、行为经济学、心理学和神经科学等。接下来从影响合作和竞争行为的内在因素、外在因素和制度因素三个维度, 总结数据驱动的人类合作和竞争问题的研究动态。最后, 本文列出了一些当前研究中存在的挑战性问题。

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    10. 亏格有界图的处处非零5-流
    李佳傲, 苏博
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 124-134.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.006
    摘要384)   HTML5)    PDF(pc) (648KB)(57)    收藏

    $G=(V (G), E (G))$上的一个处处非零$k$-流是指如下定义的一个对$(D, f)$, 其中$D$是边集$E (G)$上的一个定向, $f\colon E (G)\to\{\pm1, \pm2, \cdots, \pm (k-1)\}$是边集上的函数, 且满足每个顶点的总流出与总流入相等。这一概念由Tutte引入, 作为面着色的扩展。Tutte在1954年提出了著名的5-流猜想: 每个无桥图都存在处处非零的5-流。尽管该猜想已在一些图类中得到验证, 但至今仍未完全解决。本文证明了每个欧拉亏格至多为20的无桥图都存在一个处处非零的5-流, 从而改进了若干已知结果。

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    11. 基于随机优化的量化风险管理的一些研究
    胡照林
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 135-159.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.007
    摘要371)   HTML8)    PDF(pc) (551KB)(212)    收藏

    风险管理在不确定性环境决策中常常起着重要作用。在量化风险管理中,评估和优化风险指标需要高效的计算技术和可靠的理论保证。本文介绍量化风险管理的几个主题,并回顾关于这些主题的一些研究和进展。我们考虑几个风险指标并研究涉及这些指标的决策模型,主要关注相关的计算技术和理论性质。我们说明随机优化作为一种强大的工具,可以用来有效处理这些问题。

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    12. 关于Bregman迭代在求解朗道自由能泛函极小化问题中的研究
    包承龙, 陈昌
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 243-266.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.012
    摘要370)   HTML4)    PDF(pc) (2535KB)(59)    收藏

    本文研究了朗道自由能泛函极小化问题的数值方法和理论分析, 该问题广泛应用于物理学和材料科学中相变和有序结构的形成。朗道自由能泛函通常由描述空间相互作用的高阶微分项及描述体积能的非线性项组成, 这一特点导致计算面临两大困难: 高阶微分算子带来的刚性问题以及非线性项中梯度全局利普希茨连续性的缺失。针对这些难点, 研究首先将泛函极小化问题离散为有限维最优化问题, 基于Bregman散度设计了高效的算法框架, 并建立了收敛性分析。进一步地, 我们将算法推广至函数空间, 系统分析了其对原始泛函极小化问题的收敛性质。此外, 本文探讨了Bregman迭代与梯度流方法的内在联系, 为理解优化算法的动力学机制提供了新视角。所提出算法的有效性及理论分析的准确性均通过一系列数值实验得到了验证。

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    13. 超图平衡二划分的离散迭代优化算法
    刘欣恬, 朱文兴
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 128-140.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.010
    摘要361)   HTML3)    PDF(pc) (652KB)(55)    收藏

    超图平衡二划分是超大规模集成电路物理设计的重要一环。Kernighan-Lin算法和Fiduccia-Mattheyses算法等迭代优化算法是求解该NP-困难问题的常用方法。然而, 这些算法具有以下缺点: 一是对于较差的初始解, 算法容易陷入局部最优。二是由于平衡条件的约束, 顶点的移动受到诸多限制。针对上述问题, 本文将超图平衡二划分问题转化为0-1规划问题, 并设计了求解该问题的离散迭代算法, 在一定程度上克服了传统的迭代算法受平衡条件与初始解约束的缺点。在ISPD98电路划分测试样例上, 本文的算法取得了比Fiduccia-Mattheyses算法质量更高的解。在20次随机实验中, 本文的平均割边数比Fiduccia-Mattheyses算法少13.2%。将本文的结果作为Fiduccia-Mattheyses算法的初始解作进一步优化, 所产生的平均割边数比Fiduccia-Mattheyses算法少30.1%。不仅如此, 本文的算法还可以嵌入到多级划分算法框架中, 取得的平均割边数比multilevel partitioning (MLPart) 少3.6%。

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    14. 设施选址装箱博弈问题的机制设计与分析
    盖玲, 张威伟, 李闽溟
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 58-67.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.004
    摘要352)   HTML2)    PDF(pc) (647KB)(89)    收藏

    本文创新性地将设施选址博弈与装箱问题相结合, 定义了一类新的设施选址装箱博弈问题。与经典模型不同, 我们首次分析了物品在访问设施后仍需进一步接受服务的情形, 并将优化目标设定为最小化所有物品的访问距离与所需装箱总数之和。在此模型中, 物品是博弈参与者, 各自拥有位置信息和尺寸信息。首先, 我们研究了物品尺寸为私有信息的情形, 物品的费用由装箱成本分摊。针对此情形下的纯装箱博弈和选址装箱博弈, 我们分别设计了具有策略证明性(防策略) 的机制, 其近似比分别介于[1.691, 2]和[5/3, 7/4] 之间。其次, 针对物品尺寸信息与位置信息均为私有信息且相互关联的更复杂情形, 我们考虑物品费用即为访问设施的实际距离。在此设定下, 我们设计了三个策略证明机制, 并分别严格证明了它们的近似比上下界:第一个机制为[47/35, 11/8], 第二个为[45/34, 1.7], 第三个为[11/9, 10/9]。本研究拓展了设施选址博弈的理论框架, 提出的机制设计方法能够有效处理物品访问设施距离优化与其后续装箱服务资源优化协同的问题, 并在参与者拥有私有信息且可能策略行事的复杂环境下, 保证方案的防策略性和近似效率。

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    15. 张量分解的唯一性
    胡胜龙
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 34-60.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.002
    摘要348)   HTML13)    PDF(pc) (717KB)(135)    收藏

    张量分解的唯一性是多个应用问题中张量低秩分解和张量低秩逼近优化问题建模的关键基础, 是进行系统参数识别的强有力理论。本文简要归纳唯一分解理论的基本概念、Kruskal定理等经典结论、唯一性成立的必要条件、Jennrich-Harshman理论及其延伸、分解的部分唯一性理论、块分解唯一性以及统计意义下唯一性等。通过对这些基本性质的了解, 为相应张量低秩分解和张量低秩逼近优化模型的建模、分析、求解和验证等理论和方法的进一步研究提供理论基础。

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    16. 带有服务员混合式休假策略的排队库存系统
    许青哲, 李建军, 刘力维
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 230-238.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.019
    摘要334)   HTML1)    PDF(pc) (587KB)(55)    收藏

    本文引入了一种新的休假策略, 研究在该策略下带有损失销售和(s, S)库存策略的排队库存系统。当库存为空时, 服务员开始工作休假, 工作休假期间, 若补货成功, 服务员立刻开始正常服务顾客; 当工作休假结束时, 若库存仍为空, 服务员开始多重休假过程, 否则转为正常工作状态。利用马尔可夫过程方法对此系统进行稳态分析, 得到该策略下排队库存系统的稳态分布, 进而获得系统的一些稳态性能指标以及系统的平均费用函数。通过数值分析研究系统参数对最优策略和最优费用的影响。

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    17. 非凸复合优化问题的黄金比率邻近交替线性化算法
    曾康, 龙宪军
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 80-94.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.006
    摘要325)   HTML2)    PDF(pc) (689KB)(79)    收藏

    本文考虑一类完全非凸的复合优化问题, 其目标函数由如下两部分组成: 关于全局变量不可分的连续可微非凸函数, 与两个关于独立变量的正常下半连续非凸函数。本文提出一种求解该问题的新型黄金比率邻近交替线性化极小化算法。在Kurdyka-Lojasiewicz (简记KL)性质假设下, 证明了由算法产生的迭代序列收敛到问题的稳定点。最后将新算法应用于求解稀疏信号恢复问题, 数值实验验证了新算法的有效性与优越性。

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    18. 可消去超图p-谱半径的极值问题
    吴志伟, 康丽英
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 194-200.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.015
    摘要318)   HTML0)    PDF(pc) (554KB)(25)    收藏

    AB是两个集合, AB的对称差是由$A\cup B$中所有不属于$A\cap B$的元素组成的一个集合, 记为$A\Delta B$。若一个超图不含有三条互不相同的边A, B, C使得$A\Delta B\subset C$, 则称该超图是一个可消去超图。一个3-一致可消去超图同时不含$F_4=\{abc, abd, bcd\}$$F_5=\{abc, abd, cde\}$作为子超图。Bollobás (1974) 给出了3-一致可消去超图的最大边数, 并得出平衡的完全3-部3-一致超图是唯一达到最大边数的3-一致可消去超图。Keevash和Mubayi (2004) 进一步确定了平衡的完全3-部3-一致超图是唯一不含$F_5$作为子超图且边数达到最大的3-一致超图。设$\mathcal{H}$是一个超图, W是顶点集$V(\mathcal{H})$的一个非空子集。如果超图$\mathcal{H}$中的任意一条边只包含W中的一个顶点, 则称W是超图$\mathcal{H}$的一个独立横贯。在本文中, 我们得到了具有独立横贯的3-一致可消去超图p-谱半径的最大值。进一步, 我们证明了当p>2时, 平衡的完全3-部3-一致超图是唯一具有独立横贯且p-谱半径达到最大的3-一致可消去超图。

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    19. 一种新的全局优化无参数填充函数方法
    马素霞, 高岳林, 林洪伟, 张博
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (2): 141-157.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.02.011
    摘要317)   HTML3)    PDF(pc) (706KB)(61)    收藏

    填充函数法是一种用于寻找无约束优化问题全局最优解的确定性方法, 这种方法的核心技术是构造填充函数, 使得迭代过程不断跳出当前的局部极小点。目前见到的填充函数一般都含有参数, 而参数的选取对算法的计算效果影响较大。本文利用填充函数的定义, 具体构造出一个新的无参数填充函数, 由此提出了新的全局优化无参数填充函数方法, 数值实验表明, 该方法是可行的和有效的, 具有更好的全局寻优能力。

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    20. 加性组合在若干经典组合优化问题中的应用
    陈林
    运筹学学报(中英文)    2025, 29 (3): 202-222.   DOI: 10.15960/j.cnki.issn.1007-6093.2025.03.010
    摘要317)   HTML7)    PDF(pc) (761KB)(70)    收藏

    我们考察组合优化中的若干基础问题, 包括背包问题、子集和问题以及卷积问题。我们希望探索这些问题运行时间最优的算法, 即在某些广为接受的复杂性假设下该算法的运行时间应当是(几乎) 最优的。最近几年, 利用加性组合对经典组合优化问题的算法研究取得了重要的进展, 特别地, 对背包与子集和问题的若干变种, 研究者们得到了运行时间与复杂性下界几乎一致的伪多项式时间算法和多项式时间近似方案。本文将选择其中具有代表性的若干成果展开综述, 旨在展示目前已经被研究者们所注意到的加性组合定理与离散优化问题间的联系。特别地, 我们将探讨: (ⅰ) 有限加和定理及其在背包问题与子集和问题中的应用; (ⅱ) Szemerédi-Vu和集定理及其在子集和问题中的应用; (ⅲ) Balog-Szemerédi-Gowers定理及其在有解单调卷积问题中的应用。

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