Classical and Evolutionary Algorithms in the Optimization of Optical Systems

بهینه سازی سیستم های نوری یک مشکل بسیار قدیمی است. به محض اینکه طراحان لنز امکان طراحی سیستم های نوری را کشف کردند، تمایل به بهبود آن سیستم ها با ابزار بهینه سازی آغاز شد. برای مدت طولانی بهینه‌سازی سیستم‌های نوری با نظریه‌های ریاضی معروف بهینه‌سازی مرتبط بود که نتایج خوبی به همراه داشت، اما طراحان لنز را ملزم به داشتن دانش قوی در مورد سیستم‌های نوری بهینه‌سازی کردند. در سال‌های اخیر روش‌های بهینه‌سازی مدرنی توسعه یافته‌اند که اساساً مبتنی بر تئوری‌های ریاضی شناخته‌شده بهینه‌سازی نیستند، بلکه بیشتر مبتنی بر قیاس با طبیعت هستند. در حین جستجوی روش‌های بهینه‌سازی موفق، دانشمندان متوجه شدند که روش تکامل ارگانیک (تئوری معروف تکامل داروینی) یک استراتژی بهینه برای سازگاری موجودات زنده با محیط در حال تغییرشان است. اگر روش تکامل ارگانیک در طبیعت بسیار موفق بود، می‌توان اصول تکامل بیولوژیکی را برای مسئله بهینه‌سازی سیستم‌های فنی پیچیده به کار برد.

The optimization of optical systems is a very old problem. As soon as lens designers discovered the possibility of designing optical systems, the desire to improve those systems by the means of optimization began. For a long time the optimization of optical systems was connected with well-known mathematical theories of optimization which gave good results, but required lens designers to have a strong knowledge about optimized optical systems. In recent years modern optimization methods have been developed that are not primarily based on the known mathematical theories of optimization, but rather on analogies with nature. While searching for successful optimization methods, scientists noticed that the method of organic evolution (well-known Darwinian theory of evolution) represented an optimal strategy of adaptation of living organisms to their changing environment. If the method of organic evolution was very successful in nature, the principles of the biological evolution could be applied to the problem of optimization of complex technical systems.