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出版者:科学出版社

作者:陈军

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:2006-5

价格:32.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787030158918

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电子信息领域前沿技术概览：从微观粒子到宏观系统 书籍简介 本书旨在为电子信息工程、通信工程、微电子学以及相关交叉学科的研究人员、工程师和高年级本科生提供一个全面而深入的视野，涵盖当前电子信息领域内最具活力和发展潜力的关键技术分支。我们摒弃了传统教材中侧重于单一、成熟理论的刻板结构，转而聚焦于那些正在塑造未来信息技术格局的前沿概念、新兴器件以及跨学科的集成方案。全书内容按照信息处理的层次结构，从最基础的材料与器件物理，逐步过渡到复杂的系统架构与应用。 第一部分：超越传统半导体的材料与器件物理 本部分着眼于下一代电子设备的基础——新颖半导体材料及其在高性能器件中的应用。我们详细探讨了二维材料，特别是石墨烯（Graphene）、二硫化钼（MoS₂）和黑磷（Phosphorene）的独特电子结构、载流子输运特性及其在超快晶体管、高灵敏度传感器中的潜力。不同于关注介电常数和晶格匹配的传统硅基研究，本书深入分析了这些二维材料的层间耦合效应、界面工程对电子特性的调控，以及如何利用范德华异质结（van der Waals Heterostructures）构建具有特定功能的新型电子结构。 随后，章节转向自旋电子学（Spintronics）和拓扑电子学（Topological Electronics）。我们不再将电子视为单纯的电荷载流子，而是深入剖析其内在的量子自由度——自旋。内容涵盖巨磁阻效应（GMR）、隧道磁阻效应（TMR）的物理机理，以及如何利用磁性隧道结（MTJs）实现非易失性存储器（MRAM）的能效优化。在拓扑电子学部分，重点讲解了拓扑绝缘体（Topological Insulators）的表面态、狄拉克锥的保护机制，以及这些独特的电子行为在低功耗器件和量子计算原型中的应用前景。此外，光子学与电子学的深度融合——光电集成器件，如硅光波导的损耗机制、调制器的超高带宽设计，以及光电异质结的载流子注入效率优化，也占据了重要篇幅。 第二部分：先进信息编码与传输的理论基础 在信号处理和通信系统层面，本书着重讨论了超越香农极限和经典调制方案的创新方法。首先，对压缩感知（Compressed Sensing, CS）理论进行了细致的数学推导，重点阐述了稀疏性、相干性和测量矩阵设计在信号高效采集中的核心作用，并给出了在医学成像和无线通信中的实际案例分析。 接着，本书深入探讨了非传统信道建模与优化。针对认知无线电（Cognitive Radio）和动态频谱接入的需求，我们引入了博弈论和强化学习方法来描述和优化多用户环境下的动态频谱共享策略。在更底层，对可见光通信（Visible Light Communication, VLC）的信道特性、多址接入方案（如OFDM-VLC）以及其在室内定位中的应用进行了详细论述，强调了VLC在频谱资源利用上的互补性。 此外，随机存储器（Random Access Memory, RAM）的未来发展方向——相变存储器（PCM）、电阻随机存储器（RRAM）和磁阻RAM（MRAM）的读写机制、可靠性挑战（如漂移和疲劳效应），以及如何通过先进的控制算法来补偿这些非理想特性，构成了本部分信息存储技术的核心内容。 第三部分：面向复杂环境的智能感知与系统架构 本部分聚焦于如何利用先进算法和系统集成能力来应对现实世界中的复杂挑战，尤其是在物联网（IoT）、边缘计算和高精度定位领域。 在传感器网络与数据融合方面，本书强调了异构传感器数据的协同处理。内容涵盖了卡尔曼滤波的扩展形式（如扩展卡尔曼滤波EKF、无迹卡尔曼滤波UKF）在非线性状态估计中的应用，以及基于贝叶斯网络和信念传播算法的分布式信息融合框架。特别地，我们讨论了如何利用低功耗广域网（LPWAN）技术（如LoRaWAN和NB-IoT）构建大规模、低功耗的监测网络，并着重分析了其在数据延迟和可靠性方面的权衡。 边缘计算（Edge Computing）被视为移动信息处理的关键范式。本书详细分析了任务卸载（Task Offloading）的优化模型，包括计算能力受限设备与边缘服务器之间的能耗与时延优化问题。我们引入了深度强化学习（DRL）来解决大规模、动态变化的边缘网络中的资源调度难题，重点展示了如何训练智能代理以实时决策最佳的计算分配策略。 最后，在信息安全与隐私保护方面，本书侧重于后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）的理论基础和实现挑战，特别是格基密码（Lattice-based Cryptography）及其在资源受限设备上的效率问题。同时，针对数据在传输和存储过程中的安全需求，我们探讨了基于硬件安全模块（HSM）的密钥管理方案，以及同态加密（Homomorphic Encryption）在保护云计算环境中数据隐私方面的最新进展。 总结 本书避免了对已知成熟理论的重复梳理，而是系统性地串联了当前电子信息科学中最具创新性和前瞻性的研究热点，旨在启发读者从跨学科的视角理解信息系统的未来发展方向，培养解决前沿技术瓶颈的创新能力。

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我尝试用这本书来准备一个关于光纤通信中模式理论的研讨会。总的来说，它在理论基础的阐述上无可挑剔，但它在具体应用案例的广度和深度上显得有些保守和传统。例如，关于弯曲光纤损耗的分析，提供的模型相对经典，对于现代通信中常见的非对称结构或多模干涉效应的讨论则显得不够深入。我期待能看到更多与半导体激光器、光电器件集成等现代光学工程紧密结合的实例分析，这样能更好地帮助我们理解理论如何被“落地”。虽然书末的习题设计得非常有挑战性，能够检验对基本原理的掌握程度，但如果能增加一些开放性的、需要结合现代仿真软件进行验证的“项目式”习题，将会大大提升其对工程应用人才的培养价值。目前来看，它更偏向于学术理论的奠基，而非工程实践的快速入门指南。

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坦率地说，这本书的深度远超出了我拿到它时的预期，对于已经有一些基础的科研工作者而言，它更像是一本精炼的“案头参考书”。尤其值得称赞的是它在非线性光学和超材料光学等前沿领域的涉猎。这些内容在许多基础教材中常常是浅尝辄止的，但《光学电磁理论》却能提供相当深入的讨论，同时又不失理论的连贯性。例如，它对克尔介质中电磁波传播的分析，不仅给出了标准的描述，还结合了最新的实验现象进行佐证，使得理论不再是空中楼阁。我特别欣赏作者在讨论高阶非线性效应时，那种审慎和精确的措辞，这表明作者对该领域的复杂性有着深刻的认识。当然，这样的深度意味着读者需要投入更多的时间和精力去消化吸收，它不是一本可以“翻阅”的书，而是需要“啃”的书。对于希望将理论知识应用于高级仿真或新型器件设计的人来说，书中所提供的严密推导框架是非常宝贵的工具集。

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这本书最让我感到惊喜的是它对“场”这一核心概念的哲学性探讨与数学描述的完美结合。它不仅仅是在教你如何计算电磁场的分布，更是在引导你思考：电磁场究竟是什么？作者在开篇便花了大量篇幅，深入剖析了电磁场理论的起源，从法拉第的“场线”概念到麦克斯韦对电力的统一描述，这种历史的纵深感让人对所学的知识体系产生了敬畏之心。书中对“电磁场能量”和“动量”的讨论，采用了非常精妙的微分形式，使得读者能够清晰地看到能量是如何在空间中流动的，而不是仅仅停留在能量密度这个静态概念上。这种对物理本质的深挖，让这本书超越了一般的工具书范畴，更像是一部关于光与电磁世界观的构建手册。对于那些追求“知其所以然”的深度学习者来说，这种对理论基础的“溯源”是极其宝贵的财富。

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我必须得吐槽一下，这本书的排版和印刷质量着实令人费解。作为一本专业的理工科教材，清晰度本应是重中之重，但这本书的某些数学符号，尤其是在处理张量和矢量场的复杂表达式时，显得有些模糊不清，这在进行复杂推导的交叉比对时，极大地增加了出错的风险。而且，章节之间的衔接性偶尔会让人感到突兀。比如，从基础的菲涅尔公式跳跃到介绍波导理论时，中间缺少了一个对边界条件在非均匀媒质中如何推广的详细过渡，使得我不得不翻回前面章节重新梳理。我理解作者可能试图在保持篇幅适度的同时涵盖广泛内容，但这种为了“全面”而牺牲“流畅”的做法，对于需要快速跟进学习进度的读者来说，确实造成了不小的困扰。总的来说，内容本身是扎实的，但编辑和排版工作明显没有达到与其内容价值相匹配的水准，这是一个遗憾。

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这本《光学电磁理论》简直是为我这种光学初学者量身定做的！我一直对光的波动性和电磁场的奇妙联系感到好奇，但市面上的教材要么过于数学化，让我望而却步，要么又太科普，缺乏严谨性。这本书的叙述方式非常巧妙，它没有一上来就抛出一大堆复杂的麦克斯韦方程组，而是从更直观的物理图像入手，比如用惠更斯原理来解释光的传播和干涉现象。作者在引入数学工具时，也做到了循序渐进，每一步推导都讲解得非常清晰，像是有一位耐心的老师在旁边指导。特别是它对偏振光和光的散射部分的处理，简直是化繁为简的典范。我记得以前看其他书对瑞利散射的解释总是云里雾里，但这本书通过引入电偶极子辐射的概念，让我一下子明白了背后的物理机制。读完前几章，我对电磁波的性质有了更深刻的理解，不再是死记硬背公式，而是真正理解了光如何“跳舞”。对于那些希望打下坚实基础，又不想被枯燥公式淹没的读者来说，这本书无疑是一个绝佳的选择。它成功地架起了物理直觉与严格数学描述之间的桥梁。

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感觉编得让人不想读的欲望...

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