Рис. 7. Наилучший вариант объекти-
ва, полученный с помощью генети-
ческого алгоритма и последующей
оптимизации методом наименьших
квадратов
алгоритма. Для этого автор ис-
пользует концепцию так называе-
мых операторов структурных из-
менений, представляющих собой
типичные модификации, вносимые
оптиком в систему в процессе
оптимизации и не влияющие суще-
ственно на гауссовы характеристи-
ки системы (например, изгиб лин-
зы или элемента, разворот линзы
или элемента и др.).
Схематично представляя рабо-
ту дизайнера ОС как последовательное внесение структурных
изменений-гипотез в систему и ее оптимизацию-проверку, повторя-
емые многократно, Э. Бетенский предлагает кодировать совокупности
различных структурных изменений в виде списка операторов в хро-
мосомы и, применяя генетический алгоритм, находить оптимальную
совокупность структурных изменений исходной системы, т.е. факти-
чески, новую оптимальную структуру.
Предоставляя разработчику уникальную возможность автоматизи-
рованного синтеза ОС на уровне структуры, методика Э. Бетенского
при должной реализации несомненно заключает в себе огромный по-
тенциал.
Таким образом, приведен обзор некоторых ключевых методов гло-
бальной оптимизации, используемых в расчете ОС, часть которых
составляет основу алгоритмов глобальных оптимизаторов крупней-
ших оптических САПР — OSLO и Zemax. Метод прямого перебо-
ра в чистом виде в целях глобальной оптимизации на практике не
применяется из-за крайне медленной его работы уже в случае про-
стейших ОС. Применение методов оптимизации при использовании
эскейп-функции, генетических алгоритмов и алгоритма имитации от-
жига для простых ОС дает достаточно хороший результат, однако, в
случае сложных ОС, например современных панкратических систем с
размерностью пространства переменных целевой функции более 150,
эти методы малоэффективны. В таких случаях представляется целесо-
образным использование блочно-модульного подхода, позволяющего
проектировать ОС как совокупность простых подсистем, которые, в
свою очередь, могут быть получены с использованием описанных ме-
тодов. Понимание принципов, лежащих в основе наиболее применяе-
мых в вычислительной оптике методов глобальной оптимизации, дает
возможность более эффективно работать с современными оптически-
ми САПР, а также позволяет самостоятельно реализовывать указанные
методики применительно к собственным программам и задачам.
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2012. № 1 97
