قائمة برامج التحسين

بالنظر إلى تحويل بين قيم المدخلات والمخرجات، موصوف بدالة رياضية ، فإن التحسين يتعامل مع توليد واختيار الحل الأمثل من بين مجموعة من البدائل المتاحة، وذلك عن طريق اختيار قيم المدخلات بشكل منهجي من ضمن مجموعة مسموح بها، وحساب مخرجات الدالة، وتسجيل أفضل قيم المخرجات التي تم التوصل إليها خلال العملية. يمكن نمذجة العديد من المشكلات الواقعية بهذه الطريقة. على سبيل المثال، يمكن أن تكون المدخلات هي معايير تصميم محرك، والمخرجات هي استهلاك الطاقة. وفي حالة تحسين أخرى، يمكن أن تكون المدخلات هي خيارات تجارية، والمخرجات هي الربح المُحقق.

يمكن تمثيل مسألة التحسين (في هذه الحالة مسألة التصغير) بالطريقة التالية:

معطى : دالة f  : A${\displaystyle \to }$R من مجموعة ما A إلى الأعداد الحقيقية

ابحث عن: عنصر x ₀ في A بحيث يكون f ( x ₀ ) ≤ f ( x ) لجميع x في A .

في التحسين المستمر، تُمثل A مجموعة جزئية من الفضاء الإقليدي Rⁿ ^، وغالبًا ما تُحدد بمجموعة من القيود أو المعادلات أو المتباينات التي يجب أن تُحققها عناصر A. أما في التحسين التوافقي، فتُمثل A مجموعة جزئية من فضاء منفصل، مثل السلاسل الثنائية أو التباديل أو مجموعات الأعداد الصحيحة.

يتطلب استخدام برامج التحسين تعريف الدالة f بلغة برمجة مناسبة وربطها ببرنامج التحسين أثناء الترجمة أو التشغيل. سيوفر برنامج التحسين قيم الإدخال في المصفوفة A ، بينما ستوفر وحدة البرنامج التي تُنفذ الدالة f القيمة المحسوبة f ( x )، وفي بعض الحالات، معلومات إضافية حول الدالة مثل المشتقات.

وبهذه الطريقة، يتم الحصول على فصل واضح للمخاوف: يمكن اختبار وحدات برامج التحسين المختلفة بسهولة على نفس الوظيفة f ، أو يمكن استخدام برنامج تحسين معين لوظائف مختلفة f .

توفر الجداول التالية قائمة ببرامج التحسين البارزة مصنفة حسب نوع الترخيص ونموذج العمل.

• نظام AIMMS - نظام نمذجة التحسين، بما في ذلك مرافق بناء واجهة المستخدم الرسومية.
• ALGLIB – مكتبة تحسين تربيعية وغير خطية مقيدة مرخصة بترخيص مزدوج (GPL/تجاري) مع واجهات C++ و C#.
• Altair HyperStudy – تصميم التجارب وتحسين التصميم متعدد التخصصات.
• AMPL – لغة نمذجة للتحسين الخطي، والتحسين المختلط، والتحسين غير الخطي على نطاق واسع.
• ANTIGONE – برنامج حل MINLP للتحسين العالمي الحتمي .
• APMonitor – لغة نمذجة ومجموعة تحسين للمعادلات واسعة النطاق وغير الخطية والمختلطة الصحيحة والتفاضلية والجبرية مع واجهات لـ MATLAB و Python و Julia.
• Artelys Knitro – تحسين غير خطي واسع النطاق للبرمجة المستمرة والبرمجة المختلطة.
• ASTOS – برنامج تحسين مسار الفضاء الجوي للإطلاق وإعادة الدخول ومشاكل الفضاء الجوي العامة.
• بارون – تحسين المسائل الجبرية غير الخطية والمسائل غير الخطية ذات الأعداد الصحيحة المختلطة.
• برنامج COMSOL Multiphysics – برنامج تحليل العناصر المحدودة متعدد المنصات ، وبرنامج حل المعادلات، وبرنامج محاكاة الفيزياء المتعددة .
• CPLEX – برنامج لحل البرمجة الخطية والتربيعية مع متغيرات مستمرة أو صحيحة (MIP).
• FEATool Multiphysics – مجموعة أدوات واجهة المستخدم الرسومية لتحليل العناصر المحدودة لبرنامج MATLAB.
• FICO Xpress – برنامج لحل البرمجة الخطية والتربيعية مع متغيرات مستمرة أو صحيحة (MIP).
• FortMP – البرمجة الخطية والتربيعية.
• FortSP – البرمجة العشوائية.
• GAMS – نظام النمذجة الجبرية العامة.
• مُحسِّن Gurobi - مُحلِّل للبرمجة الخطية والتربيعية مع متغيرات مستمرة أو صحيحة (MIP).
• HEEDS MDO – تحسين التصميم متعدد التخصصات باستخدام SHERPA، وهي خوارزمية تحسين هجينة وتكيفية.
• مكتبات IMSL العددية - خوارزميات التحسين الخطية والتربيعية وغير الخطية والمتفرقة QP وLP المنفذة بلغات البرمجة القياسية C وJava وC# .NET وFortran وPython.
• IOSO – (التحسين غير المباشر على أساس التنظيم الذاتي) تقنية تحسين غير خطية متعددة الأهداف ومتعددة الأبعاد.
• Kimeme – منصة مفتوحة لتحسين الأهداف المتعددة وتحسين التصميم متعدد التخصصات.
• ليندو (LINDO ) - (مُحسِّن خطي، تفاعلي، ومنفصل) - حزمة برمجية للبرمجة الخطية، والبرمجة العددية، والبرمجة غير الخطية ، والبرمجة العشوائية، والتحسين الشامل. تُجري إضافة "ما هو الأفضل!" لبرنامج إكسل عمليات التحسين الخطي، والتحسين العددي، والتحسين غير الخطي باستخدام ليندو.
• LIONsolver – برنامج متكامل لاستخراج البيانات والتحليلات والنمذجة والتعلم والتحسين الذكي ونهج ذكاء الأعمال التفاعلي .
• modeFRONTIER - منصة تكامل لتحسين متعدد الأهداف ومتعدد التخصصات، توفر اقترانًا سلسًا مع أدوات هندسية تابعة لجهات خارجية، وتتيح أتمتة عملية محاكاة التصميم، وتسهل اتخاذ القرارات التحليلية.
• برنامج Maple – تحسين خطي، تربيعي، وغير خطي، مستمر وصحيح. مقيد وغير مقيد. تحسين شامل مع مجموعة أدوات إضافية.
• MATLAB – مسائل خطية، صحيحة، تربيعية، وغير خطية باستخدام Optimization Toolbox ؛ مسائل تحسين متعددة القيم القصوى، متعددة القيم الدنيا، وغير سلسة؛ تقدير وتحسين معلمات النموذج.
• MIDACO أداة برمجية خفيفة الوزن لتحسين الأهداف الفردية والمتعددة بالاعتماد على الحوسبة التطورية . مكتوبة بلغات C/C++ و Fortran مع بوابات ربط مع Excel و VBA و Java و Python و Matlab و Octave و R و C# و Julia.
• Mathematica – تحسين متعدد المتغيرات واسع النطاق مقيد وغير مقيد، خطي، تربيعي وغير خطي، مستمر، وذو عدد صحيح.
• ModelCenter – بيئة رسومية للتكامل والأتمتة وتحسين التصميم.
• MOSEK – التحسين الخطي، والتربيعي، والمخروطي، وغير الخطي المحدب، والمستمر، والتحسين الصحيح.
• NAG – خطي، تربيعي، غير خطي، مجموع مربعات الدوال الخطية أو غير الخطية؛ خطي، خطي متفرق، غير خطي، محدود أو بدون قيود؛ تحسينات محلية وعالمية؛ مسائل مستمرة أو صحيحة.
• NMath – البرمجة الخطية والتربيعية وغير الخطية.
• محرك Octeract – مُحلِّل MINLP حتمي للتحسين العالمي . توجد خطط لإضافة ميزات أخرى.
• أوبتيم جيه – لغة نمذجة مبنية على جافا. تتضمن النسخة المميزة دعمًا لبرامج حل Mosek وCPLEX.
• منصة Optimus - منصة لتكامل العمليات وتحسين التصميم تم تطويرها بواسطة Noesis Solutions.
• optiSLang – برنامج لتحليل الحساسية والتحسين وتقييم المتانة القائم على CAE.
• OptiStruct – تقنية CAE لتوليف التصميم المفاهيمي والتحسين الهيكلي.
• OptQuest – إضافة تحسين قائمة على الخوارزميات الميتاهوريستية لتحسين المحاكاة بالاقتران مع برامج محاكاة الأحداث المنفصلة.
• PottersWheel – تقدير المعلمات في المعادلات التفاضلية العادية (مجموعة أدوات MATLAB، مجانية للاستخدام الأكاديمي).
• pSeven – منصة برمجية لأتمتة المحاكاة والتحليل الهندسي، والتحسين متعدد التخصصات واستخراج البيانات، تم تطويرها بواسطة DATADVANCE .
• SAS – مجموعة برامج طورتها SAS Institute للتحليلات المتقدمة (الإحصاء، والتنبؤ، والتعلم الآلي، والتحسين، وما إلى ذلك)، وذكاء الأعمال، وذكاء العملاء، وإدارة البيانات، وإدارة المخاطر، وغيرها الكثير.
• SmartDO – تحسين التصميم العالمي متعدد التخصصات، متخصص في الهندسة بمساعدة الحاسوب (CAE). باستخدام أساليب البحث العالمي المباشر.
• SNOPT – مشاكل التحسين واسعة النطاق.
• برنامج فك التشفير – برنامج لتحسين تركيب المنتجات والعمليات.
• يدعم برنامج TOMLAB التحسين الشامل، والبرمجة العددية الصحيحة، وجميع أنواع المربعات الصغرى، والبرمجة الخطية، والبرمجة التربيعية، والبرمجة غير المقيدة في MATLAB . كما يدعم TOMLAB برامج حل المعادلات مثل CPLEX و SNOPT و KNITRO و MIDACO .
• VisSim – لغة تخطيطية مرئية لمحاكاة وتحسين الأنظمة الديناميكية .
• WORHP – برنامج حل متفرق واسع النطاق للتحسين غير الخطي المستمر.

• أهداف
• AMPL
• APMonitor – مجاني للاستخدام الأكاديمي والتجاري على حد سواء، مع تكاملات Python و MATLAB .
• أستوس
• مجمع
• Couenne – برنامج حل مفتوح المصدر للتحسين العالمي الحتمي لـ MINLPs مرخص بموجب رخصة Eclipse العامة.
• فيكو إكسبريس
• مكتبة جالاهايد
• جيكو
• مُحسِّن Gurobi - مجاني للمستخدمين الأكاديميين
• LIONsolver
• MIDACO – حزمة برامج للتحسين العددي تعتمد على الحوسبة التطورية .
• MINTO – برنامج لحل مسائل البرمجة العددية باستخدام خوارزمية التفرع والتقييد؛ برنامج مجاني للاستخدام الشخصي.
• MOSEK – برنامج تحسين واسع النطاق. يحل مسائل التحسين الخطية والتربيعية والمخروطية وغير الخطية المحدبة والمستمرة والصحيحة.
• OptimJ – لغة نمذجة قائمة على Java؛ يتضمن الإصدار المجاني دعمًا لتنسيقات ملفات lp_solve و GLPK و LP أو MPS .
• PottersWheel – تقدير المعلمات في المعادلات التفاضلية العادية (مجموعة أدوات MATLAB مجانية للاستخدام الأكاديمي).
• بيومو – مجموعة من حزم برامج بايثون لصياغة نماذج التحسين.
• WORHP

• مقارنة برامج التحسين
• قائمة أنظمة الجبر الحاسوبي
• قائمة لغات البرمجة المقيدة
• قائمة المكتبات العددية
• قائمة خوارزميات التحسين
• قائمة برامج حل SMT