自动微分是一种微分方法和技术，在给定计算一个多变量光滑函数值的程序代码后，利用自动微分可以实现有关导数的精确高效计算。近年来，随着计算机硬件和软件技术的不断提高，自动微分思想可以通过软件自动实现。因此，自动微分可以提高大规模问题科学计算的效率。本书系统地介绍了自动微分的理论基础，基本模式即正向模式和逆向模式，计算复杂性分析，相关算法的设计及实现，以及自动微分在*优化算法如牛顿类方法、哈雷类方法等中的应用。
