几何建模与处理进展 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kim, Myung-Soo; Shimada, Kenji;

出品人:

页数:696

译者:

出版时间:2006-12

价格:904.00元

装帧:

isbn号码:9783540367116

丛书系列:

图书标签:

• 几何建模
• 几何处理
• 计算机图形学
• CAD/CAM
• 三维重建
• 形状分析
• 网格处理
• 可视化
• 算法
• 计算几何

复杂系统的动力学分析与控制：从理论到实践的前沿探索 图书简介 本书系统性地梳理了复杂系统动力学分析与控制领域的最新研究进展与关键技术，旨在为该领域的科研人员、高级工程师及相关专业研究生提供一份深入且具有前瞻性的参考资料。复杂系统，如生态网络、交通流、金融市场乃至神经元集群，其特征在于大规模的组分、非线性和强耦合性，使得传统的线性或简化的数学模型难以准确捕捉其演化规律和涌现行为。本书紧密围绕如何有效地建模、预测和干预这些高维、非平稳的系统展开论述。 全书内容组织严谨，逻辑清晰，分为五个主要部分：复杂系统建模基础、非线性动力学分析、网络结构与功能、先进控制策略，以及前沿交叉应用。 --- 第一部分：复杂系统建模基础与新范式 本部分聚焦于超越传统微分方程模型的现代建模技术。首先，深入探讨了高维随机过程在描述微观不确定性下的宏观行为中的应用，特别是朗之万动力学在化学反应网络和材料相变过程中的精确刻画。随后，引入了基于代理的模型（Agent-Based Modeling, ABM）的最新进展。相较于传统的连续场论，ABM 强调个体间的异质性和局部交互规则如何导致宏观尺度的复杂模式。我们详细分析了如何设计有效的交互规则集，并通过多尺度模拟技术，实现从微观规则到宏观统计特性的有效映射。 此外，针对大数据时代涌现出的海量时序数据，本书详细介绍了数据驱动的系统辨识方法。重点讨论了稀疏识别技术（Sparse Identification of Nonlinear Dynamics, SINDy）及其变体，如何从高维观测数据中自动提取出最简洁、具有物理意义的非线性动力学方程。这极大地降低了对先验知识的依赖，为工程应用中的“黑箱”系统分析开辟了新路径。 --- 第二部分：非线性动力学分析与混沌性度量 复杂系统的核心挑战在于其内在的非线性特性，可能导致诸如混沌、周期性振荡或孤波等复杂运动状态。本部分深入剖析了分析这些现象的数学工具。 首先，详细阐述了庞加莱截面法和李雅普诺夫指数谱的精确计算方法，用以量化系统的敏感依赖性和混沌程度。特别地，我们引入了小数据量下的李雅普诺夫指数估计技术，克服了实际测量中数据点有限的难题。 其次，本书着重探讨了分岔理论在系统稳定性转变中的作用。通过对控制参数的连续变化，我们分析了鞍结点分岔、霍普夫分岔等关键拓扑结构变化如何预示系统从稳定状态到复杂震荡状态的转变。对于高维系统，我们引入了中心流形理论，用以降维并聚焦于决定系统长期行为的低维子空间，从而简化了复杂的动力学分析。 --- 第三部分：网络结构、鲁棒性与信息传播 现代复杂系统往往以网络结构存在，节点间的连接拓扑结构深刻影响着系统的整体功能和抗毁性。本部分聚焦于网络科学的前沿进展。 我们首先回顾了小世界网络和无标度网络的拓扑特征，并深入探讨了如何利用复杂网络的可视化技术和拓扑不变量来表征系统的结构复杂性。随后，重点分析了网络鲁棒性的评估方法。这包括针对随机故障和蓄意攻击的仿真模型，以及如何通过结构重组或冗余连接来增强系统的功能性连接的韧性。 在信息传播方面，本书详述了基于图神经网络（Graph Neural Networks, GNNs）的传播动力学预测模型。不同于传统的 SIR 或 SIS 流行病模型，GNNs 能够自适应地学习节点间复杂的依赖关系和传播效率，尤其适用于社交网络、神经突触连接中的信号传递分析。 --- 第四部分：智能与自适应控制策略 针对复杂系统难以精确控制的问题，本部分提出了多种先进的控制框架，强调在不确定性和动态变化环境下的鲁棒性与优化。 核心内容包括模型预测控制（MPC）的最新发展。我们详细介绍了如何将非线性系统转化为可处理的优化问题，并在约束条件下求解最优控制序列。特别是针对计算资源受限的实时系统，引入了在线二次规划求解器的加速技术。 此外，自适应与学习型控制是本部分的另一重点。深入探讨了强化学习（Reinforcement Learning, RL）在复杂系统控制中的应用，特别是深度确定性策略梯度（DDPG）和近端策略优化（PPO）算法如何用于学习控制策略，以应对未知或时变系统参数。我们通过仿真案例展示了 RL 控制器在路径跟踪和故障恢复方面的优越性能。 --- 第五部分：前沿交叉应用与开放性问题 最后一部分将理论成果应用于实际的交叉领域，并展望了未来的研究方向。 在智能交通流控制方面，本书分析了如何结合实时传感器数据和博弈论模型，设计出能够有效缓解城市拥堵的信号配时优化方案。在生物医学工程领域，我们探讨了利用反馈控制原理来设计人工胰岛素泵的闭环系统，以实现更精准的血糖水平维持。 本书最后以开放性问题的探讨收尾，包括：如何发展因果推断方法来区分复杂系统中的真正驱动因素和相关性；如何实现跨尺度模拟中不同时间尺度模型的有效耦合；以及如何利用量子计算的潜力来加速高维动力学系统的模拟和控制优化。 本书文字翔实，图表精美，力求在理论深度和工程实践之间架起坚实的桥梁，是相关领域研究者不可或缺的工具书。

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这本书的装帧和印刷质量确实是顶级的，让人忍不住想把它摆在书架最显眼的位置。我之前买过不少国外引进的翻译作品，常常因为术语翻译不统一或者排版混乱而阅读体验大打折扣，但这本国产著作在专业名词的使用上显得非常规范和统一，这在涉及复杂数学概念的领域至关重要，极大地降低了理解上的歧义。此外，我注意到书的引文部分做得非常详尽，似乎贯穿了近几十年该领域的重要里程碑式的成果，这表明作者在梳理知识体系时下了极大的功夫，保证了内容的权威性和历史的完整性。对于希望系统学习或从事相关研究的人来说，它不仅仅是一本教材，更像是一份高质量的知识地图，可以指引我们去追溯每一个关键思想的源头，这对于构建扎实的理论基础是不可或缺的。

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阅读体验这件事，有时候和作者的“语气”息息相关。这本书给我的感觉是，作者的姿态是谦逊而又自信的——他没有居高临下地灌输知识，而是更像一位经验丰富的同行在循循善诱，引导你一步步去发现问题所在。在浏览到一些难度较高的部分时，我发现作者会适当地插入一些“旁注”或者“思考题”类型的引导，这让阅读过程不再是单向的信息接收，而是变成了一种主动的智力对话。这种互动感非常宝贵，尤其是在学习一个快速发展的技术领域时，它能激发读者去质疑、去尝试、去超越书本本身提供的答案。我希望这种启发性的风格能够贯穿全书，而不是只在开篇部分有所体现。如果这本书能成功地在深度、广度和启发性之间找到一个完美的平衡点，那么它无疑将成为我们这个领域内一本不可替代的经典著作。

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这本书的封面设计真是让我眼前一亮，那种深邃的蓝色调配上简洁的几何图形，立刻就抓住了我的注意力。我本来是抱着一种“随便翻翻”的心态去书店的，没想到被它的视觉语言牢牢吸引住了。书的纸张质感也出乎意料地好，拿在手里沉甸甸的，油墨印刷清晰锐利，每一处细节都透露着出版方对这本书的用心。虽然我尚未深入阅读内容，但仅凭这第一印象，我就觉得它绝非那种匆忙拼凑出来的技术手册。它似乎在暗示着，里面的内容会像这封面一样，既有严谨的结构，又不乏艺术性的考量。我尤其欣赏它在排版上留出的那些恰到好处的留白，这让厚厚的书本读起来不会感到压迫，反而有一种呼吸感，非常有利于长时间的阅读和思考。这种对阅读体验的尊重，在如今很多快餐式的出版物中已经很难得了，让我对接下来要探索的知识内容充满了期待，相信它在形式和内容上都会保持一致的高水准。

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作为一个工程背景的人士，我最害怕的就是那种纯理论堆砌、缺乏实际落地指导的学术著作。然而，这本书在深入讨论理论的同时，似乎也巧妙地嵌入了大量的应用案例的描述，尽管我还没来得及细看那些公式推导，但从章节标题的命名上就能感受到一种强烈的“解决问题”的导向性。比如，它提到了某个特定曲面重建流程的“鲁棒性提升策略”，这听起来就比单纯的“算法A”要实用得多。我希望它在阐述理论时，能用足够多的图示和流程图来辅助理解，毕竟几何学是高度依赖视觉的学科。如果它能将抽象的数学概念转化为直观的几何操作，那么这本书的实用价值将大大提升。我尤其关注它对新一代计算框架的兼容性描述，如果它能站在前沿，讨论现有工具链的局限与未来方向，那就称得上是一部具有前瞻性的参考书了，而不是仅仅回顾历史。

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坦白说，我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为我的一个复杂项目寻找一些突破性的算法思路，传统的方法似乎都走到了死胡同。翻开这本书的目录时，我注意到它涵盖了几个我此前从未深入研究过的交叉领域，这让我感到非常兴奋。不同于那些只关注单一优化方向的专业书籍，它似乎提供了一个更宏观的、整合性的视角来看待几何对象的构造与重塑问题。我浏览了其中关于“拓扑不变量的现代应用”那一章的摘要，文字简练却信息密度极高，用词精准，没有一句废话，直击核心概念。这种行文风格非常对我的胃口，它要求读者必须保持高度的专注力，才能跟上作者的思维脉络。我感觉这本书不仅仅是在介绍技术，更像是在传授一种看待和解决几何挑战的哲学方法论，这对于拓宽我的研究视野有着不可估量的价值，我迫不及待地想深挖下去看看它究竟如何构建起这些复杂的理论大厦。

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