教學課程

  1. 水文學
  2. 水資源概論
  3. 水資源經營
  4. 永續流域管理
  5. 非點源污染模擬
  6. 氣候變遷與環境生態
  7. 排水工程
  8. 啟發式演算法
  9. 環境系統分析

8.啟發式演算法與水資源管理 Heuristic Algorithms and Water Resources Management

課程目的
本課程探討如何將啟發式演算法應用於水資源管理,啟發式演算法之介紹內容包括模擬退火法、禁忌演算法、遺傳演算法、與蟻行演算法等,並將比較不同演算法彼此間之差異,及可能遭遇之困難。
在問題應用上,將包括水庫操作規線優選、地下水參數檢定、地下水管理、與水文模式參數優選等問題,每一個問題亦將深入探討問題本質,及其牽涉到之優化問題。透過本課程介紹,將可瞭解啟發式演算法理論及其應用,相同架構可應用於解決其他優化問題,包括環境資源與污染管理、型態分類、通信、經濟與財務分析等不同決策問題。
課程內容
1. 緒論
2. 傳統搜尋法
3. 禁忌演算法與應用
4. 模擬退火演算法與應用
5. 遺傳演算法與應用
6. 遺傳規劃法與應用
7. 蟻行演算法與應用
8. Hybrid Algorithm
計分方式
1. 作業(40%)
2. 期中考 (30%)
3. 期末考 (30%)
參考書籍
1. 童慶斌,2002。啟發式演算法與水資源管理講義。國立台灣大學生物環境系統工程學系,永續發展研究室。ftp://140.112.76.4
2. Glover, F. and M. Laguna, 1997. Tabu Search. Kluwer Academic Publishers, Boston, MA, USA.
3. Goldberg, D. E. 1989. Genetic Algorithms in Search, Optimization, and Machine Learning. Addison-Wesley Publishing Company, Inc, Reading, MA, USA.
4. Lawrence, D. 1987. Genetic Algorithms and Simulated Annealing. Pitman Publishing, London, UK.
5. Michalewicz, Z. and D. B. Fogel. 2000. How to Solve It: Modern Heuristics. Springer-Verlag, Germany
目錄
  • Part I: 概述
    1. 緒論 (Introduction) 童慶斌
      1. 優選
      2. 為何需要啟發式演算法
      3. 啟發式演算法
      4. 水資源管理
    2. 傳統搜尋法 (Conventional Algorithm) 童慶斌、譚仲哲
      1. 基本觀念
      2. 線性規劃─簡形法
      3. 隨機搜尋法
      4. 坡爬演算法
      5. 迭代坡爬演算法
      6. 序率坡爬演算法
  • Part II: 禁忌演算法與應用
    1. 禁忌演算法 (Tabu Search & Application) 童慶斌、周俊安
      1. 基本觀念
      2. 記憶結構
      3. 禁忌演算法步驟
      4. 簡例說明
      5. 禁忌演算法可能遭遇之問題
    2. 應用禁忌演算法於地下水參數分區 I 童慶斌、周俊安、周哲正
      1. 前言
      2. 問題設計
      3. 優化模式
      4. 禁忌演算法之設定
      5. 結果與討論
      6. 結論與建議
    3. 應用禁忌演算法於地下水參數分區 II童慶斌、周俊安
      1. 前言
      2. 型態分類
      3. 應用於抽水分區
      4. 結論與建議
  • Part III: 模擬退火演算法與應用
    1. 模擬退火演算法 (Simulated Annealing) 童慶斌、譚仲哲
      1. 基本觀念
      2. 模擬退火演算法流程
      3. 簡例說明
      4. 應用模擬退火演算法可能面臨之問題
      5. 模擬退火演算法與馬可夫鏈
      6. 退火演算法參數設定
    2. 應用模擬退火演算法優選基流分離曲線 童慶斌、陳韻如
      1. 前言
      2. 文獻回顧
      3. 研究方法
      4. 模擬退火演算法
      5. 研究試區概述
      6. 結果與討論
    3. 應用模擬退火演算法優選觀測站網 童慶斌、譚仲哲
      1. 前言
      2. 研究架構
      3. 研究方法
      4. 簡例說明
      5. 分析結果
      6. 結論與討論
  • Part IV: 遺傳演算法、遺傳規劃法、與應用
    1. 遺傳演算法(Genetic Algorithm) 童慶斌、陳佳正
      1. 概論
      2. 遺傳演算法機制
      3. 三大運算元探討
      4. 演算簡例
    2. 應用遺傳演算法優選水庫操作規線 童慶斌、許少瑜、譚仲哲、陳佳正
      1. 概論
      2. 操作規線訂定
      3. 應用於優選鯉魚潭水庫操作規線
      4. 討論
    3. 遺傳規劃法 (Genetic Programming) 童慶斌、李宗祐
      1. 概論
      2. 遺傳規劃法機制
      3. 演算簡例
    4. 應用遺傳規劃法建立櫻花鉤吻鮭對環境反應函數 童慶斌、李宗祐
      1. 概論
      2. 影響因子分析
      3. 遺傳規劃法設定
      4. 分析結果與討論
      5. 結論
  • Part V: 其他
    1. 蟻行演算法與應用(Ant Algorithm&Application)童慶斌、胡明哲
      1. 蟻行演算法
      2. 應用蟻行演算法優選最小水庫容量
  • Hybrid Algorithm 童慶斌
    1. Application to Drainage
    2. Agricultural Drainage Criteria
    3. Environmental Aspects of Drainage
    4. *Optimization in Drainage System
    5. *Policies Related to Drainage
成績
  1. 期中考 25%
  2. 期末考 25%
  3. 小考 10%
  4. 作業 40%