Se presenta un método de optimización basado en gradientes (GBO) para el diseño de lentes acústicas y la localización de sonido. GBO utiliza una optimización semi-analítica combinada con el principio de reciprocidad acústica. La idea difiere de los diseños inversos anteriores que utilizan herramientas de optimización topológica y algoritmos genéricos. Primero derivamos una fórmula para los gradientes de la presión en el punto focal con respecto a las posiciones de un conjunto de dispersores cilíndricos. La forma analítica de los gradientes mejora la capacidad de modelado cuando se combina con algoritmos de optimización y computación paralela. El algoritmo GBO maximiza la amplificación del sonido en el punto focal y mejora la localización del sonido evaluando las derivadas de la presión con respecto a las posiciones de los cilindros y luego optimizando perturbativamente la posición de cada cilindro en la lente incorporando múltiples dispersores cilíndricos. Se presentan los resultados del GBO de los diseños de lentes acústicas unidireccionales y multidireccionales de banda ancha, incluyendo varias medidas de rendimiento para la dependencia de frecuencia y el ángulo de incidencia. Se diseña una lente acústica multidireccional de banda ancha para localizar el sonido y enfocar las ondas acústicas incidentes recibidas desde múltiples direcciones en una región de localización predeterminada o punto focal. El método se ilustra para configuraciones de cilindros de sonido duro y sonido suave, así como grupos de caparazones delgados elásticos en agua.