运筹学科的起源、发展与分支

运筹学的起源

运筹学(英国用operational research,美国用operations research,简称OR),从它的英文名称和中文翻译可以看出它与作战相关。中文“运筹”一词来源于《史记——留侯世家》,刘邦夸奖张良,“夫运筹帷幄之中,决胜千里之外,吾不如子房”。这一翻译不但传达了运筹学的渊源,而且反映了它的内涵,是翻译“信、达、雅”的最高境界。运筹学是一门内容广泛、应用广泛的交叉学科,它汇聚了数学、物理学、统计学、管理学、心理学、仿生学等众多的学科。有些分支的起源,如图论这一重要的分支的起源甚至可以追溯到16世纪;即使是在现代通信领域广泛应用的排队论,也可以追溯到20世纪初。但是,运筹学作为一门学科的出现确实要归功于第二次世界大战。

第二次世界大战是这样一个时期,科学发展从一门独立的学科发展向学科交叉发展,从“形而上学”的研究方法向系统综合研究的方向发展,系统科学、信息科学和计算机科学开始了它的早期发展。这个良好的发展时期被第二次世界大战暂时中断,大量的科学家为了国家利益投入到了为战争服务之中。在德国一方,科学家更多地投人各种杀伤武器的研究;而在英美一方,科学家被组织成为作战研究小组,专门研究作战中的一些特殊问题,这些问题需要数学模型和方法来解决。如雷达的部署问题、运输船队的护航问题、反潜深水炸弹投掷问题、飞行员长机僚机配对问题、太平洋岛屿军事物资存储问题、项目管理问题等等。这些研究保障了英伦三岛免遭德军的蹂躏、美军在太平战争的胜利。

战后,这些科学家回到各自单位工作,但他们仍保持联系和活动,并将他们的研究成果推广到企业和政府应用之中。1948年,英国首先成立了运筹学学会;1952年,美国成立了运筹学学会;同年,Morse和Kimball出版《运筹学方法》,标志着运筹学作为一门新兴学科的正式诞生。从此,运筹学得到快速的发展。

1959年,国际运筹学联合会(IFORS)成立。我国于1980年4月成立中国运筹学学会,1982年加人IFORS,1992年,中国运筹学学会脱离数学学会成为独立的一级学会,于1999年8月组织了第15届IFORS大会。20世纪60年代以来,华罗庚、许国志等老一辈数学家致力于在中国推广运筹学,为运筹学的普及和深人开展做出了不可磨灭的贡献。

运筹学的发展

运筹学的快速发展还要归功于另外两个关键因素。一是第二次世界大战之后,运筹学的技术得到实质性的进展,最主要的贡献之一为:1947George Dantzig给出了线性规划的单纯型解法。其后,一系列的运筹学的标准工具,如线性规划、动态规划、排队论、库存理论都得到了完善。第二个因素是计算机革命。由于计算机的出现,原来依靠手工计算而限制了运筹学发展的运算规模得到革命性的突破。计算机的超强计算能力大大激发了运筹学在建模和算法方面的研究;同时,大量标准的运筹学工具被制作成通用软件(如LINGO等),或编入企业管理软件,如MRPⅡ、ERP等。

计算机为非破坏性试验和系统仿真带来了强有力的手段,也促进了运筹学难解问题的算法研究,元启发式算法和人工智能算法应运而生。但在运筹学发展的历史上并不总是一帆风顺,也曾经出现过波折。特别是在20世纪70年代,运筹学曾深深陷入数学泥沼,出现大量让人费解的算法,严格限制条件下的收敛性证明,使建模和算法远远脱离实际问题和应用,压抑了很多以实际为背景的研究,运筹学界内部也分成为两派。我国运筹学界在20世纪90年代开始纠正这一现象,打出了“应用——运筹学的生命”的旗帜。运筹学和企业实践相结合取得了丰硕的成果。

运筹学的分支

主要的分支有规划论(包括线性规划、非线性规划、整数规划、目标规划和动态规划)、图论与网络、决策论、对策论(博弈论)、排队论、存储论等。

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