《参数估计与逆问题》(2013)一书深入探讨了如何从观测数据中推断模型参数的方法和技术,是研究统计学、地球科学及工程等领域不可或缺的重要资料。
这本教科书源自新墨西哥理工大学过去二十年开设的地球物理逆向方法课程,并由Rick Aster教授首先讲授,之后与Brian Borchers共同授课。该课程的学生涵盖了来自地质物理学、水文学、数学、天体物理学等不同学科的一年级或二年级研究生(有时也包括一些高年级本科生)。Cliff Thurber在编写第一版时加入合作并开设了类似的课程,在威斯康星大学麦迪逊分校讲授。
我们撰写这本书的主要目的是促进读者对参数估计和逆向问题哲学及方法论的理解,特别是在不确定性、不适定性、正则化、偏差以及分辨率等关键议题上的理解。我们在理论要点上采用实例进行说明,并在配套网站提供了实现这些例子的MATLAB代码。在整个示例与练习中,网页图标表明有额外的在线材料。
练习题包括应用和理论问题混合组成的内容。
本书不可避免地浓缩了自牛顿、高斯以来大量的数学和科学知识体系。我们希望它能够继续吸引广泛的学生及专业人员群体对从数据估计物理模型这一通用问题的兴趣。由于这是一本介绍性教材,综述的是一个非常广泛的领域,因此无法深入探讨所有细节。不过每章都设有“注释与进一步阅读”部分以帮助读者探索特定主题的更深层次内容。
根据需要,在适当的地方我们也直接引用了该领域的研究贡献。
一些高级话题因为篇幅限制和/或预期许多读者不具备足够的数学背景而被有意省略,例如逆散射问题、地震衍射层析成像、小波分析、数据同化技术等。此外,我们主要考虑的是具有离散数据和模型化的逆向问题,这使得避免了许多泛函分析的技术复杂性。
我们认为本书的读者应当具备大学水平的微积分学、常(偏)微分方程理论、线性代数以及概率统计知识的基础背景,在我们的经验中许多学生可以从复习这些主题获益。我们通常会在课程开始阶段花上两周到三周时间来回顾基础内容。