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页数:211

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出版时间:2007-8

价格:36.00元

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isbn号码:9787030196958

丛书系列:

图书标签:

• 算法类
• 科学
• 技术
• 工程免疫学
• 计算免疫学
• 免疫建模
• 系统生物学
• 生物信息学
• 数学建模
• 算法
• 免疫系统
• 生物工程
• 交叉学科

《智能系统设计与优化：理论、方法与应用实践》 本书简介 一、 绪论：智能系统时代的机遇与挑战 随着信息技术的飞速发展，智能系统已渗透到社会生产和生活的方方面面。从复杂的工业控制到精密的医疗诊断，再到日常生活中的个性化推荐，智能系统的构建与优化成为当前科技领域的核心议题。本书旨在系统地梳理和深入探讨智能系统设计与优化的核心理论框架、关键技术方法及其在不同领域的应用实践。 本书的视角超越了单一技术流派，强调从系统整体层面理解智能的实现路径。我们首先界定智能系统的基本构成要素、运行机理和性能评估标准。不同于侧重特定生物学机制模拟的计算范式，本书聚焦于如何利用数学、控制论和计算科学的工具，构建出具有感知、认知、决策和执行能力的通用智能实体。我们详细分析了当前智能系统面临的主要挑战，包括数据异构性、模型可解释性、实时决策的鲁棒性以及大规模部署的能效问题，为后续章节的研究奠定了坚实的理论基础。 二、 核心计算范式：从经典优化到新型启发式算法 智能系统的设计本质上是一个复杂的优化过程。本部分将详尽阐述支撑现代智能系统的主要计算范式。 2.1 经典控制论与运筹学基础 我们回顾了基于精确数学模型的系统优化方法，包括线性规划、非线性规划以及现代控制理论中的最优控制。重点分析了这些方法在处理具有明确约束条件的决策问题时的优势与局限性。同时，对马尔可夫决策过程（MDP）及其求解方法如值迭代和策略迭代进行了深入探讨，强调其在序列决策建模中的基础地位。 2.2 软计算方法论的演进 软计算（Soft Computing）以其处理不确定性、非精确性和不完整信息的能力，成为构建复杂智能系统的关键工具。本书详细剖析了以下关键技术： 模糊逻辑系统（Fuzzy Logic Systems, FLS）： 阐述了如何构建基于专家知识的模糊推理系统，用于处理人类语言和经验知识的量化问题。我们探讨了Takagi-Sugeno（T-S）模型等先进的模糊模型结构及其在线学习机制。 人工神经网络（Artificial Neural Networks, ANNs）进阶： 覆盖了从深度前馈网络（DNN）到循环网络（RNN）、卷积网络（CNN）和图神经网络（GNN）的深度学习架构。重点不在于生物神经元的细节模拟，而在于其作为高效函数逼近器和特征提取器的数学本质。本书特别关注了Transformer架构在处理长距离依赖关系和复杂序列数据中的革命性作用及其内在的注意力机制设计原理。 进化计算（Evolutionary Computation, EC）： 对遗传算法（GA）、进化策略（ES）和粒子群优化（PSO）等方法进行了全面的比较分析。重点讨论了种群多样性维护、交叉与变异操作的设计原则，以及如何在复杂、高维度的非凸搜索空间中有效寻优。 2.3 混合与集成智能方法 现实世界的复杂性要求单一算法难以应对。本书强调了混合智能（Hybrid Intelligence）的设计哲学，探讨了如何将精确的解析解法与启发式搜索方法相结合，例如，将线性规划用于局部精调，将进化算法用于全局结构探索。此外，还介绍了集成学习（Ensemble Learning）在高精度预测和决策制定中的应用，如Bagging、Boosting和Stacking的最新进展。 三、 智能系统的建模与学习机制 构建一个智能系统，首要任务是建立其数学模型并使之能够从数据中学习。 3.1 概率图模型与因果推断 本书对概率图模型（如贝叶斯网络、马尔可夫随机场）进行了系统性介绍，强调其在表示系统变量间依赖关系和进行不确定性推理中的强大能力。我们详细论述了因果推理（Causal Inference）的方法论，包括Pearl的do-calculus和结构方程模型，旨在帮助系统不仅能预测“会发生什么”，还能理解“为什么会发生”以及“干预会产生何种结果”。 3.2 强化学习（Reinforcement Learning, RL）的原理与算法 强化学习是实现自主决策智能体的核心。本书深入讲解了RL的基本要素：智能体、环境、状态、动作和奖励。我们分类阐述了基于价值函数（如Q-learning, SARSA）和基于策略优化（如REINFORCE, Actor-Critic方法）的算法。特别关注了如何在连续动作空间和高维状态空间中应用深度强化学习（DRL），如DDPG、PPO和SAC算法的设计哲学及其收敛性分析。 3.3 可解释性、鲁棒性与公平性（XRF） 随着智能系统承担更关键的角色，对其行为的理解和信任变得至关重要。本书专门开辟章节讨论模型的可解释性（Explainable AI, XAI），包括事后解释（如LIME, SHAP值）和内在可解释模型的设计。在鲁棒性方面，我们探讨了对抗性攻击的原理及防御策略，确保系统在面对噪声和恶意干扰时仍能保持性能稳定。此外，对智能系统决策中的公平性（Fairness）指标及其在模型训练过程中的约束优化方法进行了探讨。 四、 系统集成与应用实践 理论的价值最终体现在工程实践中。本书的最后一部分展示了如何将上述理论工具集成到实际的工程系统中。 4.1 智能控制与复杂系统管理 我们将优化理论与学习算法相结合，探讨了自适应控制和智能故障诊断的实现。重点研究了如何利用数据驱动的方法（如系统辨识）来建立传统控制理论难以精确描述的非线性、时变系统的动态模型，并在此基础上实现最优控制律的在线更新。 4.2 机器人学与自主导航 在机器人领域，智能系统面临实时感知、决策和运动规划的挑战。本书讨论了SLAM（同步定位与地图构建）中的优化方法，以及基于模型预测控制（MPC）与深度强化学习相结合的复杂路径规划策略，强调计算效率和安全性约束的集成。 4.3 大规模数据挖掘与决策支持 本书考察了智能系统在海量数据分析中的应用，包括高效的聚类算法、异常检测和时间序列预测。我们重点介绍了流数据处理中在线学习模型的部署策略，以及如何设计交互式的可视化界面，使用户能够理解和信任系统的决策建议。 总结 《智能系统设计与优化：理论、方法与应用实践》是一本面向工程技术人员、研究人员及高年级本科生和研究生的综合性专著。它提供了一个清晰的路线图，指导读者如何从底层数学原理出发，到高层系统架构设计，系统地掌握构建、评估和部署高性能智能系统的全过程。本书的特点在于其跨学科的整合性，强调理论的严谨性与工程实践的可行性之间的平衡，旨在培养读者解决新时代复杂工程问题的创新能力。

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这本书最让我感到震撼的是它在哲学思辨上的深度。它不像是一部单纯的娱乐作品，更像是一部披着故事外衣的严肃探讨。作者似乎对“存在”、“选择”与“自由意志”等宏大命题有着持续不断的追问。书中的辩论场景尤为精彩，双方的论点都极具说服力，让人在阅读过程中不断地自我审视和反思。我常常读完一个章节后，会合上书本，对着天花板思考上很久，试图理清自己在这场思辨中的立场。这种“强迫思考”的体验是极其宝贵的。它拓展了我看待问题的维度，让我意识到许多日常的假设并非理所当然。虽然书中最终提供的答案更偏向于开放式而非明确结论，但我更欣赏这种引导读者自行探索的诚意，而不是被动接受一个既定的真理。

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这本书读下来，我感觉作者在构建世界观和逻辑框架这方面下了不少功夫。开篇的设定很引人入胜，那种宏大的叙事感让人很快沉浸其中。我特别欣赏作者对细节的打磨，比如一些核心概念的引入和解释，虽然初看有些晦涩，但随着情节的推进，这些概念是如何相互关联、共同作用于故事主线的，逐渐变得清晰起来。其中关于某些古老文明遗迹的描述，简直像一幅幅精美的画卷在我脑海中展开，光影和质感的处理都非常到位。不过，我也注意到，在故事中段处理人物关系冲突时，处理得略显仓促，一些本可以深入挖掘的角色动机和情感张力，似乎为了赶进度而简单化了，这让后续的转折显得有些生硬，少了一丝回味和深度。整体而言，它提供了一个扎实且富有想象力的背景，但叙事节奏的把控上还有提升的空间，让人在享受宏大图景的同时，对一些关键人物的内心挣扎略感不足。

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这本书的语言风格实在是太独特了，读起来有一种非常强烈的节奏感和韵律感。作者似乎非常钟爱使用长句和复杂的从句结构，这使得文字本身充满了雕琢的痕迹，读起来像是在品味一首精心编排的散文诗。我尤其喜欢那些充满隐喻和象征手法的段落，它们迫使你停下来，反复咀嚼文字背后的多重含义。这种写作方式无疑提升了作品的文学性，让每一次阅读都像是在进行一次智力上的探险。然而，这种高度风格化的表达也带来了阅读上的挑战，尤其是在一些情节推进较快的场景，我不得不放慢速度，甚至需要回溯好几遍才能完全抓住作者想要传达的精确信息。对于追求一目了然故事线的读者来说，这可能会成为一个门槛。但我个人更偏爱这种需要“努力去理解”的文本，因为它带来的满足感是纯粹叙事所无法比拟的。

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我对这本书的音效和氛围营造印象极其深刻。尽管是通过文字来描述，作者却成功地在读者脑中构建了一个极具沉浸感的听觉和触觉环境。无论是高科技都市中冰冷的金属摩擦声，还是荒野中风声穿过干枯植被的沙沙作响，都描绘得栩栩如生。我甚至能“闻到”某些特定场景中特有的气味，比如地下城那种潮湿而陈旧的霉味。这种全方位的感官调动，极大地增强了阅读的真实感和代入感。我感觉自己不仅仅是在阅读一个故事，更像是通过某种媒介亲身体验了那个世界的一切。这种对环境氛围的精雕细琢，让整个故事的基调显得非常统一且难以磨灭，即便是读完很久，那种特定的场景感依旧清晰地留存在记忆里。

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从结构上分析，这本书的布局非常工整，像一个精密的钟表。作者明显采用了多线叙事的手法，不同时间线和不同地域的故事线并行发展，彼此之间既独立又相互呼应，直到最后才汇聚成一个高潮。这种精妙的交织处理，显示出作者对整体架构有着极强的控制力。我印象深刻的是，作者是如何巧妙地利用不同视角的切换来反衬同一事件在不同人物心中的重量。每条线索都有其独特的张力，让人既期待A线的发展，又忍不住想看看B线将如何收场。唯一的不足可能在于，由于线的数量较多，某些支线人物的刻画显得略微单薄，他们更像是推动主线情节的工具，而非拥有独立血肉的个体。不过，对于一部旨在展现复杂社会网络的作品来说，这种取舍或许是必要的代价。

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