博弈理论自从20世纪40年代以来，经过数十年的发展，其研究成果已经被广泛应用于自然科学和社会科学的各个领域。博弈理论中的均衡策略、各个局中人的合作与对抗等特点可以有效的建模、求解相应的复杂问题。最优化问题作为现代数学的一个重要研究方向同样发展很快，尤其是在计算机普及之后，随着计算能力的不断提高，各类新式算法层出不穷。最优化问题顾名思义，主要是求得一个最优化的解，求得解的效率和解的质量是其研究的关键所在。近些年来，最优化问题的部分研究成果已经彻底改变了传统的生产、生活模式，极大的推动了社会的进步。目前，将博弈理论运用于优化问题的求解还是一个较新的研究领域，较少有研究者涉及，传统的研究大部分局限于优化问题的结果处理，或者使用博弈理论来进行验证，而不是将博弈本身视为优化的一个过程。因此，这些研究无法在优化问题中体现博弈理论的优势，反而给人以画蛇添足的感觉。如果在博弈理论的基础上构造优化模型，将会有效的利用博弈相应的特点，取得令人满意的效果。本文详细介绍了基于博弈理论的优化模型及相关应用。首先，基于博弈理论的数学基础，提出了智能博弈系统，通过层次化的思想，将智能博弈系统分解成三个不同的层次，从而简化博弈流程。收益矩阵的提出，正是将优化问题的连续性离散化，使得整个系统的效率提高。随后，为了提高智能博弈系统的应用范围，提出了一致性的概念，当系统为完全一致性时，局中人收益方向一致；当系统为部分一致性时，则需要加入扰动。实验部分主要由两个独立的实验构成，分别是基于智能博弈系统的装箱问题求解，以及基于智能博弈系统的切比雪夫神经网络。实验结果表明，相比传统的优化算法，以智能博弈系统作为核心的优化模型，具有更好的效果。最后，提出了基于合作理论的智能博弈系统，通过引入合作博弈理论，进一步提高了优化效果，为相应的研究提供了一种新的研究思路。