运筹学科普-运筹学有哪些实际应用

摘自公众号【运筹OR帷幄】（致大学生、初学者的第一趟运筹学科科普课程）

1、什么是运筹学

运筹学是20世纪3/40年代，因为二战而发展起来的一门新兴交叉学科，主要研究人类对于各种资源的运用及筹划，即：在满足一定的约束条件下，以发挥有限资源的最大效益，达到总体的最优目标，所谓运筹帷幄。

最初由钱学森老先生引入中国，直到1980年中国运筹协会诞生。例如导航软件，从一个地方到另一个地方的最短路径，就是一个典型的运筹学问题，该问题的目标是找到起始点到终点总驾驶路程最短的路径，或者驾驶时间最短的路径，约束条件是单行路段，每个路段的限速等等，这些都可以通过运筹学的相关知识，严格的写成数学表达式，然后通过设计算法或调用求解器加以求解。

2、运筹学的相关理论或方法类课程

运筹学的相关理论或方法类课程包括：线性规划，非线性规划，整数规划和凸优化，非凸优化，鲁棒优化等等以优化或规划为结尾的课程。

3、运筹学的实际应用

运筹学被广泛应用在各行各业，例如应用在物流、通信领域的网络流问题和最大流最小割、Ford Fullerson算法。随着学术研究的积淀，也产生了很多经典的运筹学问题，例如物流快递领域的旅行商问题，相亲交友、求职、网约车等市场的双边匹配问题，制造业的车间调度问题，交通领域的时刻表排版问题，能源领域的电力系统调度问题，金融领域的资产最优配置问题，近年来人工智能数据科学大火。

其实这些专业也会开设许多优化相关的课程，例如深度学习卷积神经网络的训练过程，其实就是在求解一个极度非凸的无约束优化问题。简单地说，凡是有“最”字，例如利润最大化、成本最小化，基本就和运筹学优化理论息息相关。

4、运筹学相关专业

运筹学由于分支庞大、应用广泛，其相关专业分散在理科工科和商科，因此这三大类的学生在专业分流时都有可能选择到和运筹学相关的专业学科。正统的讲，运筹学在国内属于理学数学下的二级学科——运筹学与控制论。常见的设置运筹学相关课程或研究方向的院系如下：

数学系运筹学方向，它主要研究运筹优化相关的方法和理论，方向有：非线性规划、整数规划、鲁棒优化、随机规划等等；

一级学科管理科学与工程下面的管理科学和工业工程这两个二级学科，它们借助数学模型和计算机技术研究商业运作、工业生产中的操作方法和管理决策问题；

一级学科交通运输工程下的交通运输规划与管理，研究交通运输系统的规划设计和决策管理的理论与方法；

一级学科工商管理下的物流管理——物流工程，研究物流系统的资源配置，物流运作过程的控制、经营和管理；

二级学科计算机应用技术中的理论计算机及其他算法方向，研究解决NP难问题的算法设计，如近似算法、遗传算法、智能算法等；

另外，电子工程、通信、化工、机械工程、自动化等专业往往也会开设凸优化、数值优化等课程，这些也与运筹学息息相关。

5、运筹学的应用和就业

运筹学有着广泛的应用，因此就业也遍布各行各业。例如你研究过路径规划问题，那么毕业后可以加入地图公司担任算法工程师；轨迹规划问题，可以加入无人驾驶决策规划团队；需求预测、旅行商问题，可以加入物流、快递或者电商公司；双边匹配问题，可以加入相亲交友、求职、网约车等公司；车间调度问题，可以加入传统的制造行业或者新兴的智能制造、数据或软件公司；时刻表排班问题、航班车次调度问题，可以加入铁路、公交或者航空公司；电力系统调度问题，可以加入电力等能源公司；资产最优配置问题，可以加入金钱或风控公司；网页排名问题，可以加入搜索类的互联网巨头；设施布局问题可以加入半导体公司；如果你研究过资源调度问题，那么可以加入当前非常火的云计算公司；以上只是一个不完全的list。

此外，运筹学所研究的优化理论，作为数值求解各类优化问题的底层算法，应用更为广泛，特别是交叉学科，例如统计模型，最后大部分都可以归结为求解一个优化问题，如最大似然估计、机器学习模型，最火可以归结为优化一个代价函数。

 

近几年随着人工智能、大数据、物联网的“东风”和数字化这一“新基建”，运筹学得以有了用武之地。近年来，受到学术界和产业界越来越多的重视，迎来了最好的发展时期，工业界也急需运筹学的中高端人才，如博士毕业或硕士毕业有三年业界经历，待遇不输人工智能，年薪百万不是梦想！