فلش‌کارت‌های آموزشی بهینه‌سازی الگوریتم‌های بهینه‌سازی تولید

🎓 دوره آموزشی جامع

📚 اطلاعات دوره

عنوان دوره: دوره بهینه‌سازی الگوریتم‌های بهینه‌سازی تولید

موضوع کلی: برنامه نویسی

موضوع میانی: محاسبات سطح بالا (High-Performance Computing)

📋 سرفصل‌های دوره

• 1. مقدمه ای بر برنامه نویسی پیشرفته
• 2. مفاهیم پایه الگوریتم و پیچیدگی زمانی/فضایی
• 3. مروری بر ساختارهای داده بهینه برای عملکرد بالا
• 4. آشنایی با معماری کامپیوتر برای محاسبات کارایی بالا (HPC)
• 5. سلسله مراتب حافظه و تاثیر آن بر کارایی کد
• 6. معرفی مفاهیم محاسبات موازی و توزیع شده
• 7. قوانین آمداهل و گوستافسون و محدودیت‌های موازی‌سازی
• 8. مقدمه ای بر بهینه سازی: تعاریف، اهداف و کاربردها
• 9. انواع مسائل بهینه سازی: پیوسته، گسسته، محدودیت‌دار و بدون محدودیت
• 10. توابع هدف، توابع شایستگی و فضاهای جستجو
• 11. مقدمات حسابان و جبر خطی برای الگوریتم‌های بهینه‌سازی
• 12. آشنایی با نقاط بهینه محلی و سراسری، و نقاط زینی
• 13. متریک‌های ارزیابی عملکرد و کارایی الگوریتم‌های بهینه‌سازی
• 14. ابزارهای پروفایلینگ و بنچمارکینگ برای تحلیل کارایی کد
• 15. محیط‌های توسعه و کتابخانه‌های پایه برای HPC
• 16. الگوریتم‌های بهینه‌سازی گرادیان‌محور (Gradient Descent)
• 17. روش‌های نیوتن و شبه‌نیوتن در بهینه‌سازی
• 18. بهینه‌سازی با محدودیت: روش‌های مجازات و لاگرانژین
• 19. برنامه‌ریزی خطی (Linear Programming) و الگوریتم سیمپلکس
• 20. برنامه‌ریزی غیرخطی (Non-linear Programming) مقدماتی
• 21. روش‌های برنامه‌ریزی درجه دوم (Quadratic Programming)
• 22. بهینه‌سازی ترکیبی (Combinatorial Optimization) و مسائل NP-Hard
• 23. همگرایی، پایداری و شرایط توقف در الگوریتم‌های کلاسیک
• 24. معرفی برنامه‌ریزی پویا و تقسیم و حل در بهینه‌سازی
• 25. مقایسه الگوریتم‌های دقیق و تقریبی در بهینه‌سازی
• 26. مقدمه‌ای بر فراابتکاری‌ها (Metaheuristics) و رویکرد اکتشافی
• 27. الگوریتم ژنتیک (GA) و عملگرهای انتخاب، تقاطع و جهش
• 28. بهینه‌سازی ازدحام ذرات (PSO) و پویایی ذرات
• 29. تبرید شبیه‌سازی شده (Simulated Annealing)
• 30. کلونی مورچگان (Ant Colony Optimization) برای مسائل گسسته
• 31. الگوریتم‌های تکاملی تفاضلی (Differential Evolution)
• 32. بهینه‌سازی مبتنی بر جستجوی ممنوعه (Tabu Search)
• 33. سایر فراابتکاری‌های الهام گرفته از طبیعت (گرگ خاکستری، زنبور عسل و غیره)
• 34. تعادل بین اکتشاف (Exploration) و بهره‌برداری (Exploitation)
• 35. تنظیم پارامترها و ابرپارامترها در فراابتکاری‌ها
• 36. برنامه‌نویسی موازی با OpenMP برای حافظه اشتراکی
• 37. بهینه‌سازی حافظه نهان (Cache Optimization) در کد C/C++
• 38. بردارسازی (Vectorization) و دستورالعمل‌های SIMD (SSE/AVX)
• 39. برنامه‌نویسی موازی با MPI برای حافظه توزیع شده
• 40. مدل‌های ارتباطی در MPI: ارسال-دریافت نقطه به نقطه
• 41. عملیات جمعی (Collective Operations) در MPI (بخش، جمع، پخش)
• 42. توپولوژی‌های ارتباطی و نقش آن‌ها در کارایی MPI
• 43. معرفی معماری GPU و مدل برنامه‌نویسی CUDA/OpenCL
• 44. برنامه‌نویسی هسته‌ها (Kernels) و مدیریت نخ‌ها در GPU
• 45. انواع حافظه در GPU: سراسری، مشترک، ثابت، و ثبات‌ها
• 46. بهینه‌سازی دسترسی به حافظه و جلوگیری از بانک کفلیک (Bank Conflict) در GPU
• 47. جریان‌های موازی (Streams) در CUDA برای همپوشانی محاسبات و انتقال داده
• 48. معیارهای کارایی در HPC: سرعت، کارایی، مقیاس‌پذیری و سربار
• 49. ابزارهای پروفایلینگ و دیباگینگ برای برنامه‌های موازی
• 50. مدیریت منابع و زمان‌بندی در خوشه‌های HPC
• 51. موازی‌سازی محاسبه گرادیان و هسین (Hessian) در بهینه‌سازی
• 52. پیاده‌سازی موازی جبر خطی برای بهینه‌سازی (BLAS/LAPACK)
• 53. بهینه‌سازی توزیع شده برای مسائل با ابعاد بسیار بالا
• 54. SGD توزیع شده (Distributed Stochastic Gradient Descent) و انواع آن
• 55. روش‌های پیش‌شرط‌سازی (Preconditioning) موازی برای همگرایی سریع‌تر
• 56. موازی‌سازی الگوریتم سیمپلکس برای برنامه‌ریزی خطی بزرگ
• 57. بهینه‌سازی مسائل محدودیت‌دار با استفاده از GPU
• 58. رویکردهای همزمان و ناهمزمان در بهینه‌سازی توزیع شده
• 59. کاهش سربار ارتباطی در الگوریتم‌های بهینه‌سازی توزیع شده
• 60. مقاوم‌سازی در برابر خطا و تحمل پذیری خطا در HPC برای بهینه‌سازی
• 61. کاربرد HPC در بهینه‌سازی مسائل کنترل و مدل‌سازی سیستم‌ها
• 62. بهینه‌سازی با داده‌های بزرگ (Big Data Optimization) با ابزارهای توزیع شده
• 63. استفاده از سیستم‌های فایل توزیع شده برای داده‌های بهینه‌سازی
• 64. پردازش دسته‌ای (Batch Processing) در بهینه‌سازی موازی
• 65. بهینه‌سازی انرژی و کارایی در خوشه‌های محاسباتی
• 66. موازی‌سازی الگوریتم ژنتیک: مدل Master-Slave
• 67. موازی‌سازی الگوریتم ژنتیک: مدل جزیره‌ای (Island Model)
• 68. موازی‌سازی الگوریتم ژنتیک: مدل سلولی (Cellular Model)
• 69. پیاده‌سازی موازی PSO برای جمعیت‌های بزرگ و توزیع شده
• 70. موازی‌سازی ارزیابی تابع شایستگی با استفاده از GPU/CPU
• 71. استفاده از GPU برای عملیات تولید و به‌روزرسانی جمعیت در فراابتکاری‌ها
• 72. موازی‌سازی تبرید شبیه‌سازی شده برای مسائل با فضای جستجوی بزرگ
• 73. موازی‌سازی کلونی مورچگان برای مسائل شبکه و مسیریابی
• 74. الگوریتم‌های فراابتکاری هیبریدی موازی
• 75. کنترل پارامترهای تطبیقی در فراابتکاری‌های موازی
• 76. بهینه‌سازی با چندین هدف (Multi-Objective Optimization) موازی
• 77. تکنیک‌های کاهش ابعاد (Dimensionality Reduction) برای مسائل فراابتکاری بزرگ
• 78. بهینه‌سازی توزیع شده با استفاده از معماری Serverless و Function-as-a-Service
• 79. کاربردهای فراابتکاری‌های موازی در یادگیری ماشین و شبکه‌های عصبی
• 80. مقایسه مدل‌های موازی‌سازی فراابتکاری‌ها و انتخاب بهترین روش
• 81. بهینه‌سازی خودکار الگوریتم‌های بهینه‌سازی (Auto-Tuning)
• 82. بهینه‌سازی ابرپارامترها (Hyperparameter Optimization) برای فراابتکاری‌ها
• 83. استفاده از مدل‌های جایگزین (Surrogate Models) برای توابع شایستگی گران‌قیمت
• 84. بهینه‌سازی بی‌نیاز از مشتق (Derivative-Free Optimization) در مقیاس بزرگ
• 85. بهینه‌سازی در لحظه (Real-time Optimization) با بهره‌گیری از HPC
• 86. یادگیری تقویتی (Reinforcement Learning) برای طراحی و تنظیم الگوریتم‌های بهینه‌سازی
• 87. متا-بهینه‌سازی (Meta-Optimization) و hyper-heuristics موازی
• 88. ترکیب یادگیری ماشین و بهینه‌سازی برای افزایش کارایی و همگرایی
• 89. بهینه‌سازی توزیع شده ناهمزمان پیشرفته و چالش‌های آن
• 90. مدیریت داده‌های جریانی (Stream Data) در مسائل بهینه‌سازی
• 91. استفاده از کلاسترینگ (Clustering) برای موازی‌سازی بهینه‌سازی
• 92. بهینه‌سازی مبتنی بر ابر (Cloud-based Optimization) و پلتفرم‌های ابری
• 93. بهینه‌سازی لبه‌ای (Edge Computing) برای منابع محدود و تاخیر کم
• 94. مفاهیم بهینه‌سازی کوانتومی (Quantum Optimization) مقدماتی
• 95. کاربردهای محاسبات کوانتومی در مسائل بهینه‌سازی ترکیبی
• 96. سخت‌افزارهای اختصاصی (FPGA/ASIC) برای تسریع بهینه‌سازی‌های خاص
• 97. تحلیل تجربی و معیارهای مقایسه‌ای پیشرفته برای الگوریتم‌های بهینه‌سازی موازی
• 98. چالش‌ها و روندهای آینده در بهینه‌سازی الگوریتم‌ها با HPC
• 99. ملاحظات اخلاقی و حریم خصوصی در بهینه‌سازی داده‌محور
• 100. خلاصه و جمع‌بندی: آینده بهینه‌سازی عملکرد بالا و هوشمند