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出版者:商务印书馆

作者:顾明耀

出品人:

页数:1285

译者:

出版时间:2007-1

价格:80.00元

装帧:

isbn号码:9787100048132

丛书系列:

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科技浪潮下的知识导航：《全球技术前沿观察与应用》 一部深度剖析当代科技图景、展望未来发展趋势的权威著作。 随着信息时代的深入发展，科技以前所未有的速度重塑着我们的世界。从量子计算的理论突破到生物工程的临床应用，从可持续能源的创新实践到人工智能的广泛部署，每一项技术进步都蕴含着巨大的机遇与挑战。然而，面对浩如烟海的专业术语、快速迭代的理论模型以及跨学科的复杂交织，如何高效、精准地把握全球技术脉搏，成为专业人士和决策者亟需解决的问题。 《全球技术前沿观察与应用》正是为此背景而生。本书并非传统意义上的词典或工具书，而是一部立足于全球视野，聚焦于前沿技术原理、核心应用案例、产业生态构建以及伦理政策影响的综合性研究报告与深度解析集。它旨在为读者提供一个清晰、系统的框架，用以理解当前科技发展的主要逻辑和未来走向。 --- 第一部分：基础科学的突破与重构（The Foundations） 本部分着眼于支撑现代科技革命的底层科学发现，探讨那些正在从实验室走向实际应用的关键性理论进展。 第一章：后摩尔时代的计算范式转变 在本章中，我们将详细审视传统硅基芯片技术所面临的物理极限，并深入剖析应对这些挑战的新一代计算架构。 1. 量子计算的深度解析： 探讨量子比特（Qubit）的物理实现路径（超导、离子阱、拓扑），重点剖析Shor算法和Grover算法在特定场景下的潜在优势。同时，详细阐述当前NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）时代的实际局限性，并对容错量子计算的实现路径进行审慎评估。 2. 类脑计算与神经形态工程： 分析人脑结构对计算架构的启发，介绍脉冲神经网络（SNN）的设计理念及其在低功耗实时处理中的应用前景，例如在边缘计算设备中的部署潜力。 3. 光子计算与可编程光子芯片： 阐述光子作为信息载体在速度和带宽上的优势，重点解析集成光子学（Silicon Photonics）如何赋能数据中心的高速互联，以及光子集成电路（PICs）在信号处理中的最新进展。 第二章：材料科学的革命性跨越 新材料是所有工程应用的基础。本章聚焦于那些正在颠覆现有工业标准的“奇迹材料”。 1. 二维材料的精细调控： 不仅仅停留在石墨烯，我们将深入探讨二硫化钼（MoS2）、黑磷等过渡金属硫化物（TMDs）在半导体、柔性电子和催化剂领域的最新研究成果及其规模化制备的瓶颈。 2. 智能与自适应材料： 分析形状记忆合金（SMA）、电活性聚合物（EAP）以及自修复材料的工作机制，探讨它们在先进航空航天结构和生物医学植入物中的潜在角色。 3. 高熵合金（HEAs）的结构稳定性和应用潜力： 介绍HEAs的无序性如何带来优异的力学性能和耐腐蚀性，并评估其在极端环境下的工程应用前景。 --- 第二部分：交叉学科的前沿应用（The Frontiers） 本部分将视角转向多个高潜力领域，解析跨学科知识如何融合，催生出颠覆性的产品和解决方案。 第三章：生物技术与生命科学的数字化融合 本章关注生命科学研究的量化与工程化，特别是基因编辑、蛋白质设计和合成生物学的前沿进展。 1. CRISPR系统的精准化与递送挑战： 详述CRISPR-Cas9、碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）的机制差异，重点分析体内（in vivo）递送系统（如病毒载体与脂质纳米粒LNP）的技术瓶颈和安全性考量。 2. 结构生物学的新范式：冷冻电镜（Cryo-EM）与AI辅助蛋白质折叠： 探讨高分辨率Cryo-EM在解析复杂蛋白质结构上的突破，并深度解析AlphaFold2等深度学习模型如何改变药物靶点发现的传统流程。 3. 合成生物学的产业化路径： 分析“设计-构建-测试-学习”（DBTL）循环在微生物工程中的应用，重点考察其在生物燃料、特种化学品制造以及“活体药物”开发中的实际案例与监管环境。 第四章：能源系统的深度脱碳与智能化 面对气候变化挑战，能源系统的转型已成为全球焦点。本章解析驱动这场转型的核心技术。 1. 下一代储能技术： 超越锂离子电池，深入探究固态电池的电化学挑战（界面阻抗、枝晶控制）、液流电池的规模化集成以及长时储能（如重力储能、压缩空气储能）的技术经济性分析。 2. 核能的复兴与创新： 全面评估小型模块化反应堆（SMRs）的安全性优势和商业化障碍，并对托卡马克与仿星器中的核聚变研究进展进行技术路线对比。 3. 电网的数字化与弹性： 探讨分布式能源接入背景下，虚拟同步发电机（VSG）技术在维持电网稳定中的作用，以及基于区块链的能源交易和微电网管理体系的构建。 --- 第三部分：智能系统的构建与治理（The Intelligence Ecosystem） 本部分聚焦于人工智能（AI）的工程实现、泛在化部署及其带来的社会治理问题。 第五章：生成式AI与多模态智能的工程实践 本章不再停留在模型参数的宣传，而是侧重于如何将大型基础模型（Foundation Models）转化为可靠的行业应用。 1. 高效微调与部署策略（LoRA, Quantization）： 讨论如何利用参数高效微调（PEFT）技术，在有限计算资源下实现模型在特定领域的专业化，并解析模型量化和蒸馏技术在边缘AI部署中的实际效果评估。 2. 具身智能（Embodied AI）的挑战： 探讨机器人技术如何与强化学习、大语言模型（LLM）结合，实现复杂物理环境中的推理与操作，重点关注传感器数据融合与长期记忆构建的难题。 3. 可信赖AI（Trustworthy AI）的量化指标： 深入探讨模型的公平性（Fairness）、可解释性（XAI）和鲁棒性（Robustness）的最新度量标准，以及如何在实际系统中建立有效的反馈闭环来识别和纠正偏差。 第六章：数字孪生与工业元宇宙的集成 本章探讨物理世界与数字世界深度融合的技术架构，以及它对生产制造和服务业的深远影响。 1. 高保真数字孪生的建模技术： 介绍激光雷达（LiDAR）、无人机摄影测量与物联网（IoT）传感器数据如何实现对物理资产的实时、高精度映射，重点讨论数据融合中的时间同步和几何配准难题。 2. 工业元宇宙中的协同工作流： 分析边缘计算（Edge Computing）在数据处理中的关键作用，以及如何通过低延迟的XR（扩展现实）技术，赋能远程专家指导、复杂装配流程的模拟与优化。 3. 数据主权与安全架构： 在跨企业、跨地域的工业数据共享场景中，探讨联邦学习（Federated Learning）和零知识证明（Zero-Knowledge Proofs）在保障数据隐私和计算安全中的应用策略。 --- 结语：面向未来的技术伦理与全球治理 本书的最后一部分，跳出纯粹的技术细节，探讨科技进步所引发的宏观社会性议题。我们审视了全球范围内对人工智能、基因编辑、数据安全等领域监管框架的演变，并强调了技术创新者在构建负责任的技术生态中所应承担的伦理责任。本书旨在为读者提供一个综合性的、批判性的视角，使他们不仅能掌握“是什么”（What），更能理解“如何做”（How）以及“为什么”（Why），从而在全球技术竞争与变革中占据主动地位。 《全球技术前沿观察与应用》是每一位致力于掌握未来科技方向的工程师、研究人员、政策制定者和战略投资者的必备案头参考。

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