智能算法是計(jì)算智能方法的算法形式，是人工智能在智能感知、智能決策與智能規(guī)劃等方面的常用技術(shù)方法。智能算法在現(xiàn)階段通常表現(xiàn)為進(jìn)化計(jì)算、群體智能、機(jī)器學(xué)習(xí)等算法及其組合，涉及范圍較廣。目前，智能算法的相關(guān)著作主要集中在理論、方法與仿真實(shí)驗(yàn)方面，較少涉及實(shí)際應(yīng)用，特別是人工智能前沿領(lǐng)域的應(yīng)用。因此，由智能算法研究中心黃翰教授主編的《智能算法理論與實(shí)踐》一書立足于前沿研究成果，旨在為智能算法的實(shí)踐工作者提供一本包含實(shí)際案例的參考書籍。

圖1 《智能算法理論與實(shí)踐》封面

內(nèi)容簡介：

《智能算法理論與實(shí)踐》主要講解智能算法的理論和實(shí)際應(yīng)用。在理論方面，本書闡述了智能算法計(jì)算時(shí)間分析的新方法。在應(yīng)用方面，本書介紹了智能算法在計(jì)算機(jī)視覺、物流規(guī)劃、軟件測試以及多目標(biāo)優(yōu)化領(lǐng)域的應(yīng)用。本書內(nèi)容詳實(shí)，語言簡明流暢，可以作為高等院校計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)、軟件工程與人工智能等專業(yè)的高級算法課程教材，也可作為算法工程師的選讀書籍。

圖2 《智能算法理論與實(shí)踐》目錄

在計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域，本書從圖像處理與分析的底層關(guān)鍵技術(shù)問題——摳圖入手，在數(shù)學(xué)建模、算法設(shè)計(jì)、工程應(yīng)用等方面探討了包括人臉檢測、人臉識別、行人檢測在內(nèi)的多個(gè)啟發(fā)式優(yōu)化摳圖算法應(yīng)用實(shí)例，為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)與落地提供了實(shí)用參考。

圖3 智能算法研究中心啟發(fā)式優(yōu)化摳圖算法的應(yīng)用

在軟件工程領(lǐng)域，軟件測試是軟件開發(fā)過程中必要但非常耗費(fèi)人力的技術(shù)活動。軟件測試用例自動生成技術(shù)可以大大減少軟件測試在程序單元測試中的人力消耗，但實(shí)際軟件程序的測試用例編碼空間往往非常龐大，這將造成測試用例生成技術(shù)的計(jì)算代價(jià)較高。在第3章中，本書基于啟發(fā)式優(yōu)化的思想介紹了自適應(yīng)評估函數(shù)和關(guān)聯(lián)矩陣等智能算法策略，提出通過優(yōu)化算力分配顯著提高軟件測試用例自動生成算法的性能，并通過霧計(jì)算、自然語言處理和區(qū)塊鏈智能合約等實(shí)際軟件工具包和公開程序進(jìn)行了驗(yàn)證，為軟件工程前沿技術(shù)的研發(fā)提供了有益參考。

圖4 智能算法研究中心自主研發(fā)的軟件體檢系統(tǒng)

智能物流是人工智能與現(xiàn)代物流領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。雙層車輛路徑問題是新時(shí)代物流體系中一個(gè)關(guān)鍵的優(yōu)化問題，也是管理科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)公開難題。本書系統(tǒng)性地梳理了2E-VRP的問題背景、數(shù)學(xué)模型與研究現(xiàn)狀，介紹了求解該問題的前沿智能算法，重點(diǎn)講述了用模糊進(jìn)化算法解決雙層調(diào)度矛盾從而實(shí)現(xiàn)2E-VRP高精度求解的新技術(shù)。本書還展示了這些研究成果在城市物流規(guī)劃與大型港口業(yè)務(wù)調(diào)度中的應(yīng)用與相關(guān)產(chǎn)業(yè)化實(shí)例，可以為智能物流的管理規(guī)劃與技術(shù)研發(fā)提供有效指導(dǎo)。

圖5 智能算法求解2E-VRP的落地應(yīng)用案例：物流多層調(diào)度

此外，本書還介紹了多目標(biāo)優(yōu)化智能算法在軟件配置方面的新應(yīng)用，希望能給運(yùn)用多目標(biāo)優(yōu)化算法求解實(shí)際復(fù)雜優(yōu)化問題的研究與技術(shù)人員帶來啟發(fā)。

最后，本書介紹了連接理論研究與應(yīng)用實(shí)踐的計(jì)算時(shí)間復(fù)雜度估算方法，為智能算法的應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的理論支持，智能算法研究中心也為智能算法的應(yīng)用者提供了時(shí)間復(fù)雜度分析的實(shí)用工具。

圖6 智能算法研究中心自主研發(fā)的進(jìn)化算法時(shí)間復(fù)雜度估算系統(tǒng)

（系統(tǒng)網(wǎng)址：www.eatimecomplexity.net）

作者簡介：

黃翰，男，博士，華南理工大學(xué)軟件學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，國家級青年人才項(xiàng)目入選者，廣東省杰出青年基金獲得者；兼任國際學(xué)術(shù)期刊IEEE Transaction on Evolutionary Computation（IF: 16.497）、Complex & Intelligent Systems（IF: 6.700）以及IEEE Transactions on Emerging Topics in Computational Intelligence（IF: 4.851）副編、大數(shù)據(jù)與智能機(jī)器人教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任、中國仿真學(xué)會智能仿真優(yōu)化與調(diào)度專委會副主任、中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會大數(shù)據(jù)與人工智能專委會副秘書長等職務(wù)；CCF杰出會員和IEEE高級會員；主持國家和省部級重大項(xiàng)目等10多項(xiàng)課題，以第一作者或通訊作者身份在IEEE TCYB、IEEE TETC、IEEE TSE、IEEE TEVC、IEEE TIP、IEEE TFS和《中國科學(xué)》等專業(yè)學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文80多篇，代表作入選ESI；以第一發(fā)明人授權(quán)國家發(fā)明專利36項(xiàng)、美國發(fā)明專利6項(xiàng)；以主要完成人獲廣東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、廣東省自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、中國仿真學(xué)會優(yōu)秀論文獎(jiǎng)和中國圖形圖像學(xué)會科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)等；長期致力于智能算法的理論、應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的研究。

郝志峰，教授、博士生導(dǎo)師，汕頭大學(xué)黨委副書記、校長，兼任教育部大學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)指導(dǎo)委員會副主任委員、中國工業(yè)與應(yīng)用數(shù)學(xué)學(xué)會大數(shù)據(jù)與人工智能專委會副主任、全國大學(xué)生數(shù)學(xué)建模競賽組委會委員、廣東省超級計(jì)算機(jī)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長。主要研究方向?yàn)椋捍鷶?shù)學(xué)及其應(yīng)用、數(shù)據(jù)科學(xué)理論、人工智能、數(shù)學(xué)建模等。主持國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目、國家自然科學(xué)基金-廣東省聯(lián)合基金項(xiàng)目等國家、省部級項(xiàng)目40余項(xiàng)，近年在TNNLS、TKDE、PR、Bioinformatics、《中國科學(xué)》等國內(nèi)外重要刊物上發(fā)表高質(zhì)量論文逾80篇。曾獲國家優(yōu)秀教學(xué)成果獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、廣東省科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)、廣東省自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、教育部自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、廣東省優(yōu)秀教學(xué)成果一等獎(jiǎng)，獲第十屆廣東青年五四獎(jiǎng)?wù)?、第九屆廣東省丁穎科技獎(jiǎng)、國家專利獎(jiǎng)優(yōu)秀獎(jiǎng)、“2020智慧城市先鋒榜領(lǐng)軍人物”、新世紀(jì)優(yōu)秀人才支持計(jì)劃、廣東省“南粵優(yōu)秀教師”等榮譽(yù)。

希望本書能起到拋磚引玉的作用，為從事智能算法應(yīng)用的實(shí)踐者提供一些參考，同時(shí)也非常歡迎同行在閱后與我們一起交流智能算法的研究與學(xué)習(xí)心得！

總編：黃翰

責(zé)任編輯：袁中錦

文字：鄧淇

圖片：袁中錦

校稿：何莉怡

時(shí)間：2023年1月6日