QUT-forskare som arbetar med komplicerade problem inom jordbruket, ekologi och medicin har utvecklat en matematisk modell för att möjliggöra snabbare lösningar.

Frågor om intervention, hur stark och hur lång, är bara några av de bedömningar som läkare och forskare möter under det dagliga beslutsfattandet.

Från växtodling till kemoterapi, ny forskning publicerad i Journal of the Royal Society Interface , förbättrar hur man bestämmer de "bästa" interventionsstrategierna.

Professor Matthew Simpson, Ph.D. forskaren Jesse Sharp (bilden till vänster) och professor Kevin Burrage från QUT:s Center for Data Science och Australian Centre of Excellence for Mathematical and Statistical Frontiers (ACEMS) har utvecklat den nya matematiska metoden för att snabbare simulera olika scenarier för att nå optimala lösningar.

Herr Sharp, som studerar sin doktorsexamen, sade att metoden involverade optimal kontrollteori som skulle kunna beskrivas som en "vetenskap om avvägningar" mellan konkurrerande mål.

"Att använda matematiska optimeringstekniker hjälper oss att göra smartare, effektivare beslut om resursallokering, " han sa.

"Om du ger någon för mycket kemoterapi, du kan döda leukemin och patienten. Isåfall, "kostnaden" är uppenbarligen alldeles för hög, " han sa.

Han sa att det är viktigt att hitta den rätta balansen mellan fördelarna med kemoterapin och de skadliga biverkningarna.

"Du gissar, kör det scenariot, använd matematiska tekniker för att förbättra din gissning gång på gång för att komma närmare och närmare den optimala lösningen, " han sa.

"Vad vi gör är att förbättra de numeriska teknikerna, så du behöver bara lösa det problemet färre gånger."

Metoden kan också tillämpas på jordbruksmetoder (se vänster), för exempel för att bestämma alternativ för hur man gödslar grödor.

Den optimala kontrollstrategin som uppstår för en given situation beror på hur optimalitet karakteriseras och vad det "bästa resultatet" innebär i den specifika situationen.

Mr Sharp sa att illustrationen visade "ingen kontroll" som den enklaste strategin, medan "bang bang"-kontroll var ett ingrepp som växlade mellan maximalt och inget gödselmedel, under "kontinuerlig kontroll, "gödselmedlet kan appliceras i vilken mängd som helst som kan förändras över tiden.

"I denna forskning, vi förbättrar effektiviteten hos de beräkningstekniker som för närvarande används för att lösa dessa optimeringsproblem, " han sa.

"Den förbättrade effektiviteten kan göra det möjligt för oss att ta itu med mer komplexa problem som tidigare kan ha varit för beräkningsmässigt dyra och för långsamma att lösa."

Professor Matthew Simpson sa att forskningen kan tillämpas på en rad problem.

"Vi kan antingen hitta en lösning snabbare än vi kunde ha tidigare, eller vi kan hitta en lösning där beräkningsmetoderna inte har lyckats hitta som lösning tidigare, " sa professor Simpson.

"Varje gång du har något slags system som du vill ha utdata för, så det kan vara något som en självkörande bil eller något biologiskt system, det här är en strategi som kan berätta för dig de optimala protokollen."