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Optimization and Machine Learning
Last Updated: 2026-06-01 11:33:18
Abstract
The course teaches the basics of nonlinear optimization and concepts of machine learning. An introduction to the finite element method allows an extension of the application area to real engineering problems such as structural optimization and modeling of material behavior on different length scales.
Objective
Students will learn mathematical optimization methods including gradient based and gradient free methods as well as established algorithms in the context of machine learning to solve real engineering problems, which are generally non-linear in nature. Strategies to ensure efficient training of machine learning models based on large data sets define another teaching goal of the course. Optimization tools (MATLAB, LS-Opt, Python) and the finite element program ABAQUS are presented to solve both general and real engineering problems.
Content
- Introduction into Nonlinear Optimization - Design of Experiments DoE - Introduction into Nonlinear Finite Element Analysis - Optimization based on Meta Modeling Techniques - Shape and Topology Optimization - Robustness and Sensitivity Analysis - Fundamentals of Machine Learning - Generalized methods for regression and classification, Neural Networks, Support Vector machines - Supervised and unsupervised learning
Resources
Lecture Notes
Lecture slides and literature
General Information
- Language
- English
- Levels
- BSC , DR , MSC
- Frequency
- Yearly recurring
Examination
- Type
- session examination
- Mode
- written 120 minutes
- Aids
- 1x A4 sheet, double-sided with notes/summary, scientific calculator.
Course Components
| Type | Title | Time & Place | Hours |
|---|---|---|---|
| lecture | Optimization and Machine Learning |
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2 h weekly |
| exercise | Optimization and Machine Learning |
|
2 h weekly |
Offered In
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Design, Mechanics and Manufacturing (Fokus-Koordinator: Prof. Dennis Kochmann Für die erforderlichen 20 KPs der Fokus-Vertiefung Design, Mechanics and Manufacturing sind alle aufgeführten Fächer wählbar. Falls Sie einen Kurs auf Masterlevel besuchen möchten, müssen Sie dafür das Einverständnis der zuständigen Dozierenden einholen. Nach Genehmigung durch den Focus-Koordinator kann ein zusätzlicher Kurs zu den aufgeführten Kursen beantragt werden. Für den Track "Design", den Track "Mechanics" und den Track "Manufacturing" gibt es jeweils empfohlene Vorlesungen. Empfohlene Kurse und weitere Informationen finden Sie auf der MAVT-Website zur Fokus-Vertiefungen ( ).)
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Wahlfächer (Von den angebotenen Wahlfächern müssen mindestens zwei Lerneinheiten erfolgreich abgeschlossen werden.)
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Wahlfächer (Von den angebotenen Wahlfächern müssen mindestens zwei Lerneinheiten erfolgreich abgeschlossen werden.)
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Wahlfächer (Diese Kurse sind besonders empfohlen, andere ETH-Kurse aus dem Feld Energy Science and Technology im weiteren Sinne können in Absprache mit dem Tutor gewählt werden.)
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Doktorat Maschinenbau und Verfahrenstechnik (Mehr Informationen unter: )
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Doktorat Materialwissenschaft (Weitere Informationen unter: )
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