Continuous-time Markov decision processes

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出版者:Springer
作者:Guo, Xianping
出品人:
页数:231
译者:
出版时间:2009-1
价格:864.00元
装帧:精装
isbn号码:9783642025464
丛书系列:
图书标签:
  • 马氏决策
  • 数学
  • 教材
  • 动态规划
  • Markov Decision Processes
  • Continuous-Time
  • Reinforcement Learning
  • Stochastic Control
  • Optimal Control
  • Queueing Theory
  • Applied Probability
  • Mathematical Finance
  • Operations Research
  • Dynamic Programming
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具体描述

动态系统中的优化决策:随机控制理论导论 图书简介 本书旨在为读者提供一个坚实的、跨学科的视角,以理解和掌握在时间连续、状态空间和行动空间均可能连续的复杂随机环境下做出最优决策的理论基础和应用方法。本书的重点在于从经典随机控制理论的视角出发,系统地介绍如何利用随机微分方程(SDEs)来建模动态系统的演化,并通过随机最优控制的框架来设计满足特定性能指标的最优控制策略。 我们深知,在现实世界的许多工程、金融和运营管理问题中,系统的动态变化是不可避免的,并且受到不可预测的随机扰动的影响。因此,本教材的核心目标是构建一个严谨的数学框架,用以处理这些不确定性,并推导出在这些随机约束下实现系统性能最大化(或成本最小化)的决策准则。 全书的结构设计遵循从基础理论到高级应用的递进路线。我们将首先回顾概率论和随机过程的基础知识,特别是布朗运动(Wiener过程)的性质及其在连续时间中的作用。随后,重点转向伊藤积分(Itô Integral)的定义和性质,这是处理连续时间随机现象的基石。没有对伊藤微积分的透彻理解,任何对连续时间随机系统的分析都是空中楼阁。 在建立了随机分析的工具箱之后,我们将正式引入随机系统模型。这不仅包括描述状态变量演化的随机微分方程,还包括对系统“输入”——即控制变量——的刻画。我们将详细探讨扩散过程(Diffusion Processes)在状态空间中的连续演化,并阐明其与经典常微分方程(ODEs)在确定性情况下的区别与联系。 本书的核心创新性内容在于对随机最优控制问题的系统阐述。我们将定义一个通用的随机控制问题框架,包括目标性能泛函(通常是以期望形式表达的成本函数或回报函数),以及作用于系统的控制输入的可行集。对于解决这类问题,我们将聚焦于两大核心理论支柱: 1. 随机哈密顿-雅可比-贝尔曼(Stochastic HJB)方程: 我们深入研究了动态规划原理在随机环境下的推广,即HJB方程。读者将学习如何通过求解这个非线性偏微分方程(PDE)来获得值函数(Value Function),进而提取出最优反馈控制律。我们将详细讨论HJB方程的必要性和充分条件,包括解的正则性、平滑性要求,以及如何处理边界条件。对于不同类型的控制问题(如规避成本、最小化扩散过程的二次型成本等),HJB方程的形式会有显著变化,本书将逐一进行解析。我们还会涉及如何使用粘性解(Viscosity Solutions)的概念来处理HJB方程可能存在的间断解,这在控制约束或状态边界出现时尤为重要。 2. 马尔可夫跳跃与奇异控制(Singular Control): 除了连续的随机扰动,现实系统还可能经历突发性的、离散的冲击,例如设备故障、市场崩盘等。因此,我们引入了马尔可夫跳跃过程(Markov Jump Processes)来描述这些离散状态变化。在这一部分,我们将结合连续时间和离散时间的动态规划——变分不等式(Variational Inequalities)理论,来处理包含奇点控制(例如,何时停止一个过程、何时介入进行干预)的问题。这对于库存管理、金融期权定价(障碍期权)以及资源调度等领域至关重要。 应用导向的深度探索: 本书不仅仅停留在理论层面。为了增强读者的实践能力,我们安排了专门的章节来探讨这些理论在关键领域中的具体应用: 金融工程中的最优投资与消费: 建立鲁棒的动态资产配置模型,处理投资组合的随机波动和交易成本,推导基于随机控制的平价公式和最优套期保值策略。 可靠性与维护优化: 设计基于状态依赖的维护策略,以最小化系统故障的期望成本,同时考虑维护干预本身带来的时间和资源的消耗。 机器人与自动驾驶中的路径规划: 考虑传感器噪声和环境不可预测性,设计能保证轨迹跟踪误差最小化的反馈控制律。 读者对象与先决条件: 本书面向高年级本科生、研究生以及从事随机控制、金融工程、系统工程和应用数学研究的专业人员。理想的读者应具备扎实的实分析基础,对常微分方程有基本了解,并对随机过程(如鞅论、布朗运动)有初步接触。本书力求在保证数学严谨性的同时,提供清晰的推导和直观的解释,帮助读者真正掌握随机系统的决策精髓。 通过对本书的学习,读者将能够熟练运用伊藤微积分、随机HJB理论以及变分不等式工具,对复杂的连续时间随机动态系统进行建模、分析,并设计出在不确定性下表现最优的控制策略。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《Continuous-time Markov decision processes》这本书,正如其名,将我带入了一个动态且充满不确定性的决策世界。这本书的核心魅力在于它对连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)进行了极为详尽且深刻的剖析。在我看来,这本书不仅仅是一份学术文献的集合,更像是一座精心设计的理论殿堂,每一章节都像是精心雕琢的柱石,支撑起整个宏大的知识体系。作者在阐述理论时,其严谨性毋庸置疑,但更难得的是,他并没有因此牺牲内容的易读性。相反,通过大量的图示、类比和由浅入深的逻辑推导,即使是初次接触CT-MDP的读者,也能逐渐理清其中的脉络。书中对一些关键概念的解释,例如状态转移率、价值函数迭代、策略迭代等,都达到了教科书级别的深度,并且在连续时间框架下进行了拓展和深化。我特别喜欢书中关于“最优性条件”的讨论,它为理解如何找到最优策略提供了坚实的理论基础。此外,书中对存在性和唯一性条件的探讨,以及对不同近似算法的性能分析,都展现了作者在理论研究和算法实践上的深厚功底。这本书对于理解和解决那些在时间维度上具有连续演化特性的决策问题,提供了强大的理论工具和方法论。例如,在金融领域,资产价格的波动、投资组合的动态调整;在工程领域,设备的老化与维护、生产过程的实时调度,这些都可以在CT-MDP的框架下得到有效的建模和分析。这本书为我打开了一个全新的视角,让我能够以更宏观、更动态的眼光去审视和解决复杂的现实问题。

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这本书的书名叫做《Continuous-time Markov decision processes》,我在读完之后,确实被它所展现的理论深度和广泛的应用前景所深深吸引。它不仅仅是一本技术手册,更像是一次智识上的探险,带领我深入理解了那些在现实世界中不断变化的复杂系统。书中对连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的系统性阐述,让我对随机过程、最优控制以及动态规划等概念有了全新的认识。作者以一种既严谨又不失清晰的方式,一步步构建了CT-MDP的理论框架,从最基本的定义和性质,到复杂的求解算法和收敛性分析,都做了详尽的讲解。尤其令我印象深刻的是,书中对于无限时域和有限时域问题的区分处理,以及它们在不同应用场景下的适用性,这使得我能够更灵活地根据实际问题来选择合适的模型。另外,书中对状态空间和动作空间可能无限的情况也进行了探讨,这在很多现实世界的复杂问题中是不可避免的,这本书提供的分析方法非常有价值。它不仅适合对理论有深入追求的研究者,也为那些希望将这些先进的决策理论应用于实际问题的工程师和数据科学家提供了宝贵的指导。我尤其欣赏书中大量引入的案例研究,这些案例涉及的领域极其广泛,从机器人技术、金融建模到医疗保健和资源管理,都展示了CT-MDP强大的建模和优化能力。这些具体的例子让抽象的理论变得触手可及,也激发了我思考如何将这些方法应用到我自己的研究领域。书中对于模型中的参数不确定性以及如何进行鲁棒优化也进行了探讨,这在现实的决策场景中至关重要。这本书的内容组织非常合理,循序渐进,使得即使是初学者也能逐步掌握其中的精髓。

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这本书,名为《Continuous-time Markov decision processes》,为我打开了通往动态随机系统最优决策领域的一扇大门。它不仅仅是一本技术手册,更是一次思维方式的革新。作者以一种极为严谨且富有洞察力的方式,系统地阐述了连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的核心理论和关键技术。我尤其被书中对“价值函数”和“最优策略”的深入探讨所吸引,这些概念构成了CT-MDP理论的基石,而作者的讲解清晰且富有逻辑性。书中对于不同类型的CT-MDP问题的分类处理,例如有界和无界状态空间、有界和无界动作空间,都极大地拓宽了我对CT-MDP应用范围的认识。在处理一些实际问题时,往往会遇到复杂的、非标准化的场景,而这本书提供的理论框架和分析方法,恰恰能够应对这些挑战。我特别欣赏书中对“最优性条件”的阐述,它为理解如何找到最优策略提供了理论上的保证。此外,书中对算法的收敛性、稳定性和近似误差的分析,也让我对所学理论的可靠性有了更深刻的理解。这本书为我提供了一个强大的工具箱,让我能够以更系统、更有效的方式来解决那些在时间维度上不断变化且充满不确定性的决策问题。

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《Continuous-time Markov decision processes》这本书,是一部关于动态随机系统最优决策的杰出著作。它以一种极其专业且极具启发性的方式,向读者展示了连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的丰富内涵。这本书的核心价值在于它不仅提供了扎实的理论基础,更重要的是,它引导读者思考如何将这些理论应用于解决现实世界中那些瞬息万变的复杂问题。作者以一种极具逻辑性的方式,将CT-MDP的各个方面进行了系统性的梳理,从基础的概率论和随机过程知识,到复杂的动态规划算法和控制理论,都进行了深入浅出的讲解。我尤其欣赏书中关于“价值函数”和“最优策略”的详细阐述,这为理解如何识别和获得最优策略提供了理论上的保证。书中对“无限时域”和“有限时域”问题的区分处理,以及它们在不同应用场景下的理论分析,都让我受益匪浅。它让我能够根据实际问题的性质,选择最合适的建模和求解方法。此外,书中对一些计算效率较高的近似算法的介绍,也为实际应用提供了可行的解决方案。这本书不仅仅是一本学术著作,更像是一个思想的宝库,它激发了我对许多复杂系统进行更深入分析的兴趣,并为我提供了一套系统性的研究和解决问题的方法论。

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读完《Continuous-time Markov decision processes》,我深刻体会到理论研究的严谨与创新所能带来的巨大力量。这本书在CT-MDP领域无疑是一部里程碑式的著作,它系统地梳理了该领域的发展脉络,并在此基础上提出了许多具有前瞻性的观点和方法。作者的写作风格非常独特,他善于将复杂的数学概念用清晰的逻辑语言进行阐释,并辅以精心设计的数学模型和证明,使得读者在掌握理论的同时,也能对其背后的数学原理有深刻的理解。书中关于无界状态空间和无界动作空间下的CT-MDP问题讨论,尤其让我感到震撼,因为这直接触及了许多现实世界中最具挑战性的决策场景。例如,在复杂的供应链管理中,库存水平和生产能力可能处于无限的范围内;在自动驾驶系统中,车辆的运动轨迹和控制指令更是连续且可能无界的。这本书提供了一种系统化的方法来应对这些挑战,这对于我日后的研究和实践具有极其重要的指导意义。书中关于数值计算方法和近似算法的介绍,也让理论成果得以落地,为实际应用提供了可行的路径。我特别欣赏书中对于算法的收敛性、稳定性和误差分析的深入探讨,这保证了所提出的方法在实际应用中的可靠性。这本书就像一位经验丰富的向导,带领我穿越了CT-MDP的学术迷宫,让我看到了理论的精妙和应用的广阔。

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《Continuous-time Markov decision processes》这本书,用一种极为专业且极具启发性的方式,向读者展示了连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的丰富内涵。这本书的价值在于它不仅提供了扎实的理论基础,更重要的是,它引导读者思考如何将这些理论应用于解决现实世界中那些瞬息万变的复杂问题。作者以一种极具逻辑性的方式,将CT-MDP的各个方面进行了系统性的梳理,从基础的概率论和随机过程知识,到复杂的动态规划算法和控制理论,都进行了深入浅出的讲解。我尤其欣赏书中关于“无穷时间 horizonte”和“有限时间 horizonte”问题的区分以及它们各自适用的场景,这对于理解决策的长期和短期影响至关重要。书中对于模型中不确定性处理的探讨,如状态转移概率的随机性以及奖励函数的随机性,也让我受益匪浅。我之前在处理一些需要实时反馈和适应性调整的系统时,常常感到力不从心,而这本书提供的理论框架,恰恰能够有效地解决这些问题。它不仅仅是理论的堆砌,更是思想的启迪,让我重新审视了许多我曾认为难以解决的问题,并找到了新的解决思路。书中对于一些先进的数值计算方法和近似求解算法的介绍,更是将理论与实践紧密地联系起来,为实际应用提供了强有力的支撑。

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《Continuous-time Markov decision processes》这本书,如同一个知识的灯塔,照亮了我理解复杂动态决策过程的道路。这本书的出版,为CT-MDP领域的研究和应用注入了新的活力。作者以一种极其专业且系统的方式,构建了一个关于CT-MDP的完整理论框架。我深感敬佩的是,书中在保持理论严谨性的同时,也注重内容的易读性和逻辑性。从基础的马尔可夫链、泊松过程,到复杂的动态规划理论和优化方法,作者都进行了详尽的讲解。我尤其欣赏书中对于“最优性条件”的详细阐述,这为理解如何识别和获得最优策略提供了坚实的理论基础。书中对“无限时域”和“有限时域”问题的区分处理,以及它们在不同应用场景下的理论分析,都让我受益匪浅。它让我能够根据实际问题的性质,选择最合适的建模和求解方法。此外,书中对于一些计算效率较高的近似算法的介绍,也为实际应用提供了可行的解决方案。这本书不仅适合对理论有深入追求的研究者,也为那些希望将CT-MDP应用于实际问题的工程师和决策者提供了宝贵的指导。它为我提供了一个新的视角来审视那些在时间上不断演化且充满不确定性的系统,并激发了我将其应用于实际问题的思考。

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当我翻开《Continuous-time Markov decision processes》这本书时,我仿佛走进了一个由概率、动态和最优性编织而成的奇妙世界。这本书的深度和广度都令人赞叹,它系统地梳理了连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的理论体系。作者的叙述方式非常独特,他能够将复杂的数学概念用清晰易懂的语言进行解释,并通过大量的实例来阐明理论的实际应用。我特别喜欢书中对于“无限时域”问题的探讨,这在许多需要考虑长期影响的场景中至关重要,例如资源的可持续利用、长期医疗健康管理等。这本书提供的分析工具和优化方法,为解决这些复杂问题提供了坚实的理论基础。此外,书中对“价值函数”和“最优策略”的深入研究,以及如何通过迭代或直接方法来求解它们,都让我对如何设计和实现有效的决策系统有了更清晰的认识。作者在书中还探讨了如何处理模型中的不完全信息和观测噪声,这在实际应用中是不可避免的挑战。这本书不仅仅是理论的堆砌,更是思想的启迪,它让我重新审视了许多我曾认为难以解决的问题,并找到了新的解决思路。

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从《Continuous-time Markov decision processes》这本书中,我汲取了大量关于如何理解和优化动态随机系统的知识。这本书的核心在于它对连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)的全面而深入的探讨。作者的叙事方式非常流畅,将复杂的数学模型和算法巧妙地融入到引人入胜的理论构建之中。书中对于基础概念的定义严谨,对于定理的证明清晰,这使得我在阅读过程中能够一步步建立起对CT-MDP的深刻理解。我尤其印象深刻的是书中关于“无限时域”决策问题的处理,这在很多需要考虑长期影响的场景中至关重要,例如可持续资源管理、长期投资策略等。这本书提供的分析工具和优化方法,为解决这些问题提供了坚实的理论基础。此外,书中对“价值函数”和“最优策略”的深入研究,以及如何通过迭代或直接方法来求解它们,都让我对如何设计和实现有效的决策系统有了更清晰的认识。作者在书中还探讨了如何处理模型中的不完全信息和观测噪声,这在实际应用中是不可避免的挑战。这本书不仅仅是一本学术著作,更像是一个思想的宝库,它激发了我对许多复杂系统进行更深入分析的兴趣,并为我提供了一套系统性的研究和解决问题的方法论。

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《Continuous-time Markov decision processes》这本书,就像一本精心编织的理论锦缎,其精妙之处在于它将抽象的数学概念与现实世界的决策场景巧妙地融合在一起。我之所以如此推崇这本书,是因为它对连续时间马尔可夫决策过程(CT-MDP)进行了全面而深入的讲解,其严谨性与前瞻性并存。作者在阐述理论时,逻辑清晰,层层递进,使得读者能够逐步掌握CT-MDP的精髓。我尤其印象深刻的是书中关于“无穷时间 Horizonte”问题的讨论,这在许多需要考虑长期效益的决策问题中至关重要,例如环境可持续性、长期投资组合管理等。这本书提供的分析工具和优化算法,为解决这些复杂问题提供了坚实的理论基础。此外,书中对“价值函数”和“最优策略”的深入研究,以及如何通过迭代或直接方法来求解它们,都让我对如何设计和实现有效的决策系统有了更清晰的认识。作者在书中还探讨了如何处理模型中的不完全信息和观测噪声,这在实际应用中是不可避免的挑战。这本书不仅仅是理论的堆砌,更是思想的启迪,它让我重新审视了许多我曾认为难以解决的问题,并找到了新的解决思路。

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