资产组合鲁棒优化模型及应用研究
鲁棒优化的方法及应用概述
鲁棒优化的方法及应用杨威在实际的优化中决策过程中，我们经常遇到这样的情形，数据是不确定的或者是非精确的；最优解不易计算，即使计算的非常精确，但是很难准确的实施；对于数据的一个小的扰动可能导致解是不可行。
鲁棒优化是一个建模技术，可以处理数据不确定但属于一个不确定集合的优化问题。
早在19世纪70年代，Soyster 就是最早开始研究鲁棒优化问题的学者之一，他的文章给出了当约束矩阵的列向量属于一个椭球形不确定的集合时的鲁棒线性优化问题。
几年以后Falk 沿着这条思路做了非精确的线性规划。
在以后的很长的一段时间里，鲁棒优化方面都没有新的成果出现。
直到19世纪末，Ben-Tal,Nemirovski 的工作以及这时计算技术的发展，尤其是对于半定优化和凸优化内点算法的发展，使得鲁棒优化又成为一个研究的热点。
一个一般的数学规划的形式为0000,min {:(,)0,(,)0,1,...,}ni x R x R x f x x f x i m ξξ∈∈-≤≤=其中x 为设计向量，0f 为目标函数，12,,...,m f f f 是问题的结构元素。
ξ表示属于特定问题的数据。
U 是数据空间中的某个不确定的集合。
对于一个不确定问题的相应的鲁棒问题为0000,min {:(,)0,(,)0,1,...,,}ni x R x R x f x x f x i m U ξξξ∈∈-≤≤=∀∈这个问题的可行解和最优解分别称为不确定问题的鲁棒可行和鲁棒最优解。
这篇文章主要回顾了鲁棒优化的基本算法，目前的最新的研究结果及在经济上的应用。
1 鲁棒优化的基本方法1.1鲁棒线性规划一个不确定线性规划{min{:}(,,)}Tnm nm xc x Ax b c A b U R RR ⨯≥∈⊂⨯⨯所对应的鲁棒优化问题为min{:,,(,,)}Txt t c x Ax b c A b U ≥≥∈，如果不确定的集合是一个计算上易处理的问题，则这个线性规划也是一个计算上易处理的问题。
鲁棒优化及相关问题的研究
鲁棒优化及相关问题的研究鲁棒优化研究带不确定性的优化问题,是不确定优化的一个分支.在鲁棒优化中,主要关注由不可控参数引起的不确定性,且仅知道不可控参数在某个不确定集中取值.由于对实际问题有效的建模和求解,鲁棒优化已发展成为处理不确定优化问题重要且十分普遍的工具.基于鲁棒性这个概念,本文围绕鲁棒优化探讨了无穷多目标优化、不确定向量优化和不确定互补问题中相关的一些重要课题.主要内容如下:1.基于对强鲁棒性、一致鲁棒性和严格鲁棒性的细致分析,通过设置调整变量建立了一种新的鲁棒性,称为松弛鲁棒性.其对应的松弛鲁棒模型包含了相关文献中出现的具有松弛意义的大部分模型,例如偏离鲁棒模型、可靠鲁棒模型、软鲁棒模型以及随机方法中的期望值模型和风险规避模型.这个统一的模型表明:对不确定性的处理方式取决于决策者对不确定性掌握的信息、对这些信息的态度以及可用的数学方法.另外,提出了鲁棒性测度并研究了它的一些基本性质,如平移同变性、单调性、正齐次性和凸性.2.在基于分量比较的序结构上,对无穷多目标优化问题引入了Pareto有效性和Geoffrion真有效性,并借此表明了无穷多目标优化与不确定/鲁棒优化的密切关系.针对一般的不确定优化问题,利用推广的ε-约束方法得到了 Pareto鲁棒解的生成方法.通过一族锥刻画了Geoffrion真有效性,并揭示了Pareto有效性与Geoffrion真有效性的本质区别:Pareto有效性需要对其它的成员补偿都有界,而Geoffrion真有效性要求对其它的成员补偿一致有界.最后,将Geoffrion真有效性应用到鲁棒对应上,得到了不确定型选择理论中著名的Hurwicz准则.3.遵循鲁棒标量优化中的研究方法,对不确定向量优化问题,首先建立了硬性意义下的鲁棒对应模型.然后,出于对这个鲁棒模型一个缺点的修正,利用Pareto 有效性的思想将其松弛,得到了紧性意义下的鲁棒对应模型.不同于文献中大量使用的集方法,这两个鲁棒模型属于鲁棒多目标/向量优化研究中的向量方法.与基于集方法得到的鲁棒模型进行了深刻地比较,展示出它们特殊的地位以及向量方法更大的潜力.4.对带模糊参数的互补问题,利用可能性理论中的可能性测度和必要性测度去除模糊,提出了两类确定性的模型,分别称为可能性满意模型和必要性满意模型.从不同的角度进行了分析,得到了它们的解具有的一些重要特征.随后,比较了几种受不同类型的不确定性影响的互补问题及相应的处理方法,包括对模糊映射的模糊互补问题、对不确定集的鲁棒互补问题和对随机不确定性的随机互补问题.最后,将这两类模型应用到模糊优化、模糊博弈和带模糊互补约束的数学规划问题上.。
鲁棒优化算法在机器学习中的应用研究
鲁棒优化算法在机器学习中的应用研究随着大数据和人工智能的迅速发展，机器学习逐渐成为了一种流行的数据分析方法。
然而，机器学习也常常面临一些挑战，例如训练数据的质量、过拟合、噪声干扰等问题。
为了解决这些问题，研究人员一直在开发新的算法。
鲁棒优化算法便是其中之一，它可以提高机器学习的稳健性和泛化能力。
本文将介绍鲁棒优化算法的实现原理、实验结果和其他相关应用。
一、鲁棒优化算法的实现原理鲁棒优化算法是一种特殊的优化算法，能够对输入数据的异常值和噪声干扰具有较高的鲁棒性。
该算法的实现原理与标准优化算法有所不同，主要包括以下几个步骤：1.选择一个合适的损失函数在使用鲁棒优化算法时，需要选择一个合适的损失函数，以反映算法对异常值和噪声干扰的鲁棒性。
例如，可以使用Huber损失函数，它在小误差情况下使用的是L2范数，而在大误差情况下使用的是L1范数。
2.对数据进行预处理在运行鲁棒优化算法之前，需要对数据进行预处理，以排除可能存在的噪声和异常值。
例如，可以使用中位数滤波器或截断均值去除器等技术，这些技术可以将数据中不稳定的部分隔离开来。
3.使用特定的优化算法在实现鲁棒优化算法时，可以选择使用适合的优化算法。
由于对异常值和干扰的鲁棒性要求较高，因此通常使用鲁棒的优化算法，例如鲁棒线性规划算法或鲁棒拟合算法。
4.重复训练和测试为了提高鲁棒优化算法的性能，需要多次训练和测试，以确保算法处理异常值的效果仍然良好。
例如，可以使用交叉验证的技术来验证算法的性能。
二、鲁棒优化算法在实验中的结果许多研究人员已经使用鲁棒优化算法在机器学习中取得了很好的效果。
例如，在使用支持向量机（SVM）分类器时，鲁棒SVM算法可以大大减少噪声和异常值对训练结果的影响。
在使用线性回归模型时，鲁棒线性回归算法可以更好地适应噪声和异常值的情况。
此外，鲁棒最小二乘线性回归算法非常适合处理具有复杂误差分布的数据。
三、鲁棒优化算法的其他应用除了在机器学习中使用鲁棒优化算法，还可以将其应用于其他领域。
基于鲁棒优化的若干投资组合模型研究
基于鲁棒优化的若干投资组合模型研究投资组合通常是指个人或机构所拥有的由股票、债券及衍生金融工具等多种有价证券构成的一个投资集合。
传统上投资组合模型数学规划的经典范例是在输入参数准确可知并且等于某些标称值的假设条件下建立模型,并利用已有的数学规划方法求解模型得出最优解。
然而,这些方法并没有考虑数据的不确定性对建模质量和可行性的影响,本文采用鲁棒优化方法构建投资组合模型解决投资组合模型容易受输入参数影响的问题。
本文一方面试图将鲁棒优化方法在不同投资组合模型中的应用建立一个系统的框架,另一方面弥补了国内目前仅对部分投资组合鲁棒优化模型进行研究,而忽略了交易成本和现实约束对鲁棒优化投资组合模型的影响,丰富了鲁棒优化投资组合模型的应用范围,同时针对其衍生(含交易成本和现实约束)鲁棒优化模型得到以下结论：(1)鲁棒优化投资组合模型相比于传统的投资组合模型(相对应的模型进行比较,即如：鲁棒均值-CVaR投资组合(RCVaR)模型相比于均值-条件风险价值(CVaR)投资组合(MCVaR)模型)更能获得稳定的回报,投资绩效更高。
(2)交易成本的引入。
对于将交易成本引入投资组合优化模型后鲁棒优化模型进行分析,这类投资组合优化模型是可解的、有效的、具有鲁棒性的,其投资组合收益、投资组合风险和投资组合绩效表现均优于将交易成本直接引入投资组合优化模型,表明引入交易成本后鲁棒优化模型仍是有效的。
同时在基于交易成本的鲁棒优化模型中引入现实约束,则会进一步提升投资组合收益、组合风险和投资组合绩效方面的表现。
(3)现实约束的引入。
对于不含交易成本的鲁棒优化模型引入现实约束后得出：第一,分散化程度对投资组合影响。
在投资组合各项资产权重充分分散之前,随着投资组合分散程度的增加,投资组合收益降低,投资组合风险减小,这与资本市场实际情况相同；在投资组合各项资产权重充分分散之后,随着投资组合分散程度的增加,投资组合收益同样减小,但是投资组合风险增加。
鲁棒优化模型和最优解解法毕业论文
鲁棒优化模型和最优解解法毕业论文1.简介装配线就是包括一系列在车间中进行连续操作的生产系统。
零部件依次向下移动直到完工。
它们通常被使用在高效地生产大量地标准件的工业行业之中。
在这方面，建模和解决生产线平衡问题也鉴于工业对于效率的追求变得日益重要。
生产线平衡处理的是分配作业到工作站来优化一些预定义的目标函数。
那些定义操作顺序的优先关系都是要被考虑的，同时也要对能力或基于成本的目标函数进行优化。
就生产（绍尔4999）产品型号的数量来说，装配线可分为三类：单一模型（SALBP），混合模型（MALBP）和多模式（MMALBP）。
在混合模型线和类似的生产流程中的同一产品的几个版本都需要他们。
凡生产流程有明显不同的生产线都需要计划并被称为多模型生产线。
从整体上对单一模型的装配线来说，对于一种均匀的产品的制造，就会有两个基本能力取向的问题：在给定一个所需的周期时间最小化工作站的数量，所有这是由工作站时间的最大值（SALBP1）中所定义；或在给定的工作站数目下最小化周期时间（SALBP2）。
AVORD版木.结合两种构想和优化工作站的数量和周期时间的效率问题(SALBP 2)，也经常被研究。
在现实生活中，装配过程中受到各种不确定性来源的影响，如操作时间的可变性、资源使用或可用性。
这些变化威胁到装配目标和避免它们造成的损失是至关重要的。
在这些资源中，操作时间的变化是重要的，特别是对于包含手动操作的生产线。
在大量变化的情况下，生产管理是昂贵的(生产线停工，工人的再分配，加班、短缺，等等)。
在这方面，本研究着重于预防这些成本的产生。
为此，我们制定了鲁棒SALBP-2。
在这个问题中，工作站被认为是预先确定的数量，因此变化影响生产周期和生产率。
开发一个算法来分配操作工作站，使其有可能在定义的最小周期完成。
因此，即使面对突发事件也能表现良好的更可靠的装配系统将会被设计出来。
我们强调，这项研究既有助于装配线设计的理论也有助于其实践。
鲁棒性优化的原理、评估方法及应用-放射医学论文-基础医学论文-医学论文
鲁棒性优化的原理、评估方法及应用-放射医学论文-基础医学论文-医学论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要：质子治疗过程容易受射程偏差、摆位偏差、患者解剖结构改变等不确定因素的影响，质子调强放疗的鲁棒性优化是将这些不确定因素考虑进计划的制定过程中，增加治疗计划鲁棒性的一种方法，在临床中有广泛的应用。
鲁棒性优化的方法主要有4种：（1）概率法；（2）最差剂量法；（3）添加约束项；（4）多CT优化。
本文综述了这4种方法的原理、优缺点和临床应用情况。
同时，还介绍了治疗计划鲁棒性的评估方法。
虽然目前剂量体积直方图束是最常用的评估治疗计划鲁棒性的方法，但是，剂量体积直方图束不能反映质子调强放疗计划对解剖结构改变的鲁棒性，因此，还急需建立一个简单易用并能被广泛接受的鲁棒性评估方法，方便质子调强放疗计划的对比和评估。
关键词：质子调强放射治疗; 鲁棒性优化; 鲁棒性评估; 综述;Abstract：The intensity modulated proton therapy（IMPT）process is susceptible to factors such as range uncertainties, setup uncertainties and anatomical changes. The robust optimization of IMPT is a method to increase the robustness of treatment plan by taking these uncertainties into consideration in the process of optimization, which is widely used in clinical practice.There are four methods for robust optimization:（1）probability method;（2）worst dose method;（3）adding constraints;（4）multiple CT optimization. This paper reviews the principles, advantages and disadvantages of these four methods and their clinical application, and it also introduces the evaluation methods for robustness. Although the dose volume histogram（DVH）bands is the most commonly used method to evaluate the plan robustness, DVH bands cannot reflect the robustness of IMPT plan with anatomical changes. Therefore, it is urgent to establish a simple and widely accepted robustness evaluation method to facilitate the comparison and evaluation of IMPT plans.Keyword：intensity modulated proton therapy; robust optimization; robustness evaluation; review;前言质子调强放疗（Intensity Modulated Proton Therapy,IMPT）相比于传统的光子调强放疗（Intensity Modulated Radiation Therapy,IMRT）有剂量上的优势[1,2,3,4]，但是，IMPT的剂量线梯度大，容易受不确定因素的影响[5]。
基于鲁棒优化的模式识别方法研究
基于鲁棒优化的模式识别方法研究模式识别是计算机科学中的一个重要领域，涉及到将特定的输入与已知的模式进行匹配，以便进行分类、识别和预测等任务。
在实际应用中，模式识别方法的准确性和稳定性至关重要。
本文将探讨基于鲁棒优化的模式识别方法的研究。
鲁棒优化是一种用于处理不完美数据或不确定性因素的优化技术。
在模式识别领域中，不完美数据或不确定性因素可能来自于数据采集过程中的噪声、遮挡、变形等情况。
传统的模式识别方法在面对这些问题时可能表现出较低的准确性和稳定性。
基于鲁棒优化的模式识别方法旨在提高模式识别系统对干扰因素的稳健性和抗扰能力。
这种方法通常通过以下几个步骤实现：首先，数据预处理是基于鲁棒优化的模式识别方法中的重要步骤。
该步骤主要涉及数据清洗、数据归一化、特征选择等操作，以减少噪声对模式识别系统的影响。
常用的数据预处理技术包括主成分分析（PCA）、小波变换等。
其次，特征提取是基于鲁棒优化的模式识别方法的核心环节。
特征提取的目标是从原始数据中提取出具有信息量且对扰动不敏感的特征。
鲁棒优化通常可以通过最小化特征间的差异，提高特征的稳定性和不变性。
常见的特征提取方法包括传统的统计学特征、频域特征、时域特征和小波特征等。
接下来，模型选择是基于鲁棒优化的模式识别方法中的一个重要决策。
从众多模型中选择适合当前任务的模型可以进一步提高模式识别系统的性能。
常用的模型包括支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、深度学习网络等。
最后，模型的优化和评估是基于鲁棒优化的模式识别方法中不可或缺的步骤。
模型的优化可以通过调整模型参数、引入正则化等技术来实现。
而模型的评估则需要使用适当的指标来衡量模型的性能，如准确率、召回率和F1值等。
除了以上步骤，基于鲁棒优化的模式识别方法还可以结合其他技术，如集成学习、迁移学习等，以进一步提高模式识别系统的性能和鲁棒性。
总之，基于鲁棒优化的模式识别方法通过数据预处理、特征提取、模型选择和优化评估等步骤，旨在提高模式识别系统的准确性和稳定性。
资产配置与投资组合优化模型的应用研究
资产配置与投资组合优化模型的应用研究摘要：随着国民经济的发展和金融市场的繁荣，投资成为人们获取财富增长的重要途径之一。
然而，投资过程中面临的风险和收益也不容小觑。
而资产配置与投资组合优化模型的应用可以帮助投资者在不同资产之间合理分配投资资金，降低风险并提高收益。
本文旨在对资产配置与投资组合优化模型的应用进行研究。
资产配置是投资者在不同资产类别之间分配投资资金的过程，而投资组合优化模型是通过数学和统计方法对不同资产进行组合以达到最优收益与风险管理的目标。
本文将通过分析资产配置与投资组合优化模型的基本概念和原理，探讨其在实际投资决策中的应用，并提出相关的改进和建议，以提高投资组合的效率与收益。
关键词：资产配置；投资组合优化模型；应用引言随着全球金融市场的不断演变和全球经济的复杂性增加，传统的资产配置方法可能无法很好地适应市场的快速变化。
金融市场的不确定性、各种宏观因素的影响以及新兴资产类别的涌现，使得资产配置需要更为灵活和精确的方法。
传统的风险度量方法可能无法全面考虑到市场中的各种风险因素。
在研究中，需要考虑引入新型的风险度量指标，如价值-at-risk（VaR）和预期损失（Expected Shortfall），以更好地评估投资组合在不同情境下的风险水平。
实际市场中存在许多非线性关系，特别是在极端市场条件下。
研究需要探讨如何更好地考虑非线性关系，以提高资产配置模型的预测能力。
这可能涉及到使用非线性优化技术或引入机器学习算法，如支持向量机和神经网络。
不同投资者有不同的风险偏好、目标和投资期限。
研究需要关注如何根据个体投资者的特定需求，量身定制合适的资产配置策略，使之更符合个体的投资目标。
随着计算机技术和大数据分析能力的不断提升，研究可以探讨更复杂的数学模型和计算方法，以更有效地构建和求解投资组合优化模型。
在当今社会，可持续投资和社会责任成为越来越重要的考虑因素。
研究可以关注如何在资产配置中纳入环境、社会和治理（ESG）因素，以实现更加可持续的投资组合。
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第４期高莹，等：资产组合鲁棒优化模型及应用研究１３９
对于第二类目标函数，通常用情景生成方法生成多个收益情景和风险情景构成不确定集¨８１。
图１是一个三阶段的情景树。
每一个节点代表一种状态，每种状态反映了该阶段收益和风险的可能结果。
树的每一条路径都是一个情景，每个阶段母节点分枝树都概括了情景树的结构。
在ｔ＝０时刻状态是初始状态，它的状态变量是已知的，给定这个状态，ｔ＝１时会有许多可能状态，哪一种状态会发生只有在ｔ＝１时才会知道。
对于每个单独的节点，其下一阶段的分枝概率之和应当等于１。
节点发生的概率等于其母结点发生的概率乘于它对应的分枝概率，因此，同一阶段的所有结点发生概率之和应当等于１。
通过生成多阶段情景树，对模型不确定参数的未来值进行模拟，得到了不确定参数未来变化的若干个路径，每条路径代表参数的可能变化过程。
由于情景树的阶段与节点的数量都是可以控制的，所以不确定的未来变化就被一个情景树所替代。
情景树最后一层结点——情景——揭示了未来的变化趋势，那么未来的不确定经济因素就可以由离散化的情景组成的不确定集来描述。
２资产组合鲁棒优化模型的应用
２．１投资基金管理中的应用
投资基金是由基金管理人管理和运用资金，通过股票等金融工具的组合投资，减低风险，为投资者赚取利润。
因此，投资基金管理人必然面对的重要问题就是确定所选股票的权重。
考虑到投资基金的特点，在资产组合鲁棒优化模型框架下，给出式（１０）一（１２）。
目标函数由式（８）调整为式（１０），目标是在最坏情况下，得到目标收益约束下、最小跟踪误差的股票组合。
ｒａｉｎａ（１０）
ｓ．ｔ『ａ（埘一埘。
）７圪］≥ｏ（．１１．）
ｓ．１ｌ≥Ｕ（）
ＬＫ（埘一埘ａ）ＫＪ
（ｔｌ，一埘口）１（ｐＩ—ｄ）≥ＲＩ，ｋ＝１，２，…，ｍ（１２）模型有３个确定参数埘”Ｒ。
和ｒ。
埘。
是基准资产组合权重，基准资产组合是根据预先设定的目标确定的资产组合；Ｒ。
预先设定的ｋ个目标收益；ｒ是无风险利率；模型有两个下标变量ｉ和ｋ，ｉ表示各种证券，ｉ＝１，…，ｎ；七表示期望收益和协方差矩阵及目标收益的数量，由于投资周期内经济环境的变化会导致不同的期望收益和协方差，因此用ｋ个目标收益约束下的ｋ个期望收益和协方差来表示未来市场变化的不确定集，ｋ＝ｌ，…，ｍ。
约束条件（１１）是由ａ一（埘一ｔｏ。
）７屹（加一埘。
）≥０，根据Ｓｅｈｕｒ补性质变换得到的；式（１２）是资产组合的期望收益约束；其他约束条件为式（６）一（７）。
“新蓝筹”基金是融通基金管理公司旗下的一支开放式基金，与我国一些基金的管理方式基本相同，每季度调整一次投资比例。
股票集是依据基本分析方法进行构建的，构建股票集后，在即定的单一收益目标约束下选择具体的投资权重。
模型中的不确定集由两个期望收益向量和两个协方差矩阵构成，计算方法见文献［１９］。
运用Ｍａｔｌａｂ软件的ＬＭＩ工具箱计算求解，以“新篮筹”基金每季度所选定的１０支股票为股票集，分别得出“新蓝筹”基金在２００４—２００５年共八个季度的股票选择的鲁棒权重，然后分别得到相应的投资收益率，并与基金实际表现相比较。
结果如表ｌ和图２。
图２“新蓝筹”鲁棒复合收益率与实际复合收益率的比较
资产组合鲁棒优化模型及应用研究
作者：高莹， 商烁， 黄小原， GAO Ying， SHANG Shuo， HUANG Xiao-yuan
作者单位：东北大学工商管理学院,辽宁沈阳,110004
刊名：
运筹与管理
英文刊名：OPERATIONS RESEARCH AND MANAGEMENT SCIENCE
年，卷(期)：2010,19(4)
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本文链接：/Periodical_ycygl201004022.aspx。