Systems Biology

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出版者:Springer Verlag
作者:Bringmann, P.
出品人:
页数:172
译者:
出版时间:
价格:$ 111.87
装帧:HRD
isbn号码:9783540313380
丛书系列:
图书标签:
  • 系统生物学
  • 生物信息学
  • 计算生物学
  • 网络生物学
  • 建模
  • 仿真
  • 基因调控
  • 代谢组学
  • 蛋白质组学
  • 生物系统
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具体描述

This volume features contributions from participants of an ESRF Workshop on "Systems Biology" held in Berkeley, USA, in November 2005. Significant progress has been made in developing technologies that enable systems interrogations at a molecular level. Overwhelming data sets are generated ever faster, providing enormous detail. In order to be useful, however, all these data must be appropriately integrated, analyzed in the context of all other information available and eventually modelled, enabling predictions for therapeutic interventions. Recent successes and challenges of applying systems level measurements to the different steps of drug discovery and development in the pharmaceutical industry are summarized.

《结构动力学基础与前沿应用》 图书简介 本书深入探讨了结构动力学这一跨学科领域的核心理论、分析方法及其在当代工程实践中的前沿应用。结构动力学作为研究材料、构件乃至复杂系统在时变载荷作用下响应行为的学科,是土木工程、机械工程、航空航天、生物医学工程等多个领域不可或缺的理论基石。本书旨在为研究生、高年级本科生以及从事结构分析与设计工作的工程师提供一个既系统全面又兼具深度与广度的学习资源。 全书内容组织严谨,逻辑清晰,从最基本的自由振动理论出发,逐步过渡到更复杂的受迫振动、随机振动以及非线性动力学问题。我们力求在保持理论严谨性的同时,注重工程背景和实际案例的结合,使得抽象的数学模型能够清晰地映射到具体的工程现象上。 第一部分:动力学分析的基本原理 第一章:引言与背景 本章首先界定结构动力学的研究范畴、历史沿革及其在现代工程中的重要性。我们将探讨工程实践中常见的动态载荷类型,如地震、风载、冲击、碰撞以及机器振动等。通过对经典案例的简要回顾,阐明建立动力学模型而非仅依赖静力学分析的必要性。本章还将简要介绍结构动力学与其他相关学科(如控制理论、有限元方法)的交叉关系,为后续章节奠定基础。 第二章:单自由度系统动力学 作为动力学分析的基石,本章聚焦于最简化的理想化模型——单自由度(SDOF)系统。我们将详细推导无阻尼、有阻尼的自由振动方程,引入固有频率、阻尼比等核心概念。重点分析恒载、简谐载荷作用下的稳态响应、瞬态响应,以及瞬态响应与稳态响应的叠加。此外,对瞬态响应的衰减规律,特别是临界阻尼比的概念及其物理意义将进行深入探讨。对于周期性冲击载荷,本章将引入冲击谱的概念,并讨论结构的能量耗散机制。 第三章:多自由度系统的振动分析 本章将系统的理论从SDOF扩展到多自由度(MDOF)系统。我们采用拉格朗日方程或牛顿第二定律建立系统的运动微分方程,并详细阐述矩阵刚度、质量和阻尼矩阵的构建过程。模态分析是本章的核心内容,包括特征值问题的求解、固有频率与振型(模态形状)的计算与物理意义的阐释。特别关注正交性原理及其在模态叠加法中的应用。针对实际工程中的非对称问题,本章会讨论如何处理非对称系统的模态分析。最后,本章将介绍质量和刚度集中化处理的工程近似方法。 第四章:连续体系统的动力学 本章将讨论具有无限自由度(即连续体,如梁、板、壳)的动力学问题。我们将从偏微分方程出发,采用分离变量法、傅里叶级数展开等数学工具求解无阻尼自由振动。重点解析梁的欧拉-伯努利梁理论和更精确的剪切变形梁理论下的固有频率和振型。对于实际工程中常见的柔性结构,如悬臂梁和旋转梁,本章会展示如何通过模态分解或有限元模型来预测其动力学行为。 第二部分:高级分析方法与应用 第五章:模态叠加法与有限元动力学 本章将模态分析的理论成果转化为可操作的数值方法。详细介绍模态叠加法(Modal Superposition Method)在求解MDOF系统瞬态响应中的应用,讨论其精确性与计算效率的权衡。随后,本章将深度结合有限元方法(FEM)。阐述如何利用FEM技术准确地离散化连续体,构建系统的全局质量和刚度矩阵。我们将讨论阻尼的引入方式,特别是Rayleigh阻尼(或比例阻尼)的适用范围和局限性。 第六章:受迫振动与稳态响应 针对持续周期性载荷(如旋转机械不平衡力、风致振动),本章深入分析系统的受迫振动响应。重点讨论频率响应函数(Frequency Response Function, FRF)的概念,并分析结构在不同频率下的幅频特性和相频特性。本章将详尽介绍共振现象的机理,以及如何通过改变系统参数(如增加阻尼、改变刚度)来避免或控制共振。此外,本章还将涉及复杂的周期性载荷的解耦分析方法。 第七章:随机振动理论 在许多实际工程环境中,载荷(如海浪、湍流风、地面运动)的随机性远大于其确定性。本章系统介绍随机振动分析的统计学基础,包括随机过程、平稳性、各态历经性等概念。关键内容包括功率谱密度函数(PSD)的定义、计算及其物理意义。我们将推导线性系统在白噪声和有色噪声激励下的稳态响应方差和峰值概率分布,并介绍峰值因子和峰值响应的统计估计方法,这对评估结构在随机载荷下的疲劳寿命和安全裕度至关重要。 第八章:非线性结构动力学 真实世界的结构往往表现出非线性行为,尤其是在大变形或高应力水平下。本章探讨几何非线性和材料非线性对系统动力响应的影响。对于几何非线性,我们将讨论P-Delta效应的引入。在材料非线性方面,重点分析滞回性能(Hysteresis)对振动衰减和能量耗散的影响。本章将介绍求解非线性微分方程的数值积分方法,如Newmark-$eta$法、中心差分法,并讨论收敛性与步长选择的工程准则。 第三部分:控制与前沿技术 第九章:结构抗振设计与主动控制 本章将动力学理论与结构减振、隔振技术相结合。深入分析隔振系统的原理,如谐振曲线的平移与削弱效果。全面介绍被动控制技术,包括粘滞阻尼器、黏弹性阻尼器和屈服型阻尼器的工作机理和设计参数选择。随后,本章转向主动控制系统(Active Control Systems),阐述传感器、控制器和作动器的集成,重点介绍基于状态反馈的LQR(线性二次调节器)控制算法在振动抑制中的应用,并讨论被动、半主动与主动控制的融合策略。 第十章:冲击、碰撞动力学与接触分析 本章专门处理高频、短时间的非线性动力学问题。首先分析冲击载荷的特征,并介绍冲击谱的设计与应用。详细分析碰撞问题的能量耗散和恢复系数,处理结构与结构之间、或结构与环境之间的弹性、非弹性碰撞。本章还将探讨接触分析在复杂装配结构中的应用,例如螺栓连接的动力学行为建模。 第十一章:现代工程中的动力学案例研究 本章通过具体的工程实例来串联全书理论。内容涵盖: 1. 高层建筑抗震设计:基于非线性时程分析评估结构在罕遇地震下的性能。 2. 大型机械设备的动力平衡与对策:分析转子动力学中的涡动与失稳现象。 3. 柔性机构的振动抑制:如何利用模态控制改善机器人末端操作的精度。 4. 轨道交通系统的动力耦合分析:轮轨接触的动态行为及其对舒适性和安全性的影响。 本书的特点在于其深度与广度的平衡,不仅提供了严谨的数学推导,更注重这些模型在解决现实世界复杂结构动力学难题时的实际操作性与工程价值。通过大量的图示、数值算例和对前沿研究的介绍,本书致力于培养读者运用系统思维解决复杂动态问题的能力。

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读后感

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“Systems Biology” 这本书,我拿到手的时候,心中充满了期待,毕竟“系统生物学”这个概念本身就带着一种宏大的叙事感。我一直对事物之间的相互作用、网络的复杂性着迷,而生物学恰恰是这些复杂性最集中的领域之一。拿到书后,我迫不及待地翻开,希望它能为我揭示生命这个巨大而精妙的机器是如何运作的。当我深入阅读时,我发现这本书并没有直接灌输给我大量的公式或者生涩的概念,而是以一种非常引人入胜的方式,从最基础的层面开始,层层递进地构建起一个关于生命系统如何理解和分析的框架。它首先探讨了为什么我们需要“系统”的视角,对比了传统的还原论研究方法,强调了在研究生命现象时,孤立地看待单个分子或基因是远远不够的,必须将它们置于一个动态的、相互连接的网络中去理解。书中用了一些非常形象的比喻,比如将细胞比作一个高度复杂的工厂,各种蛋白质、基因、代谢物就像工厂里的工人、机器和原材料,它们之间有着精确的分工和协作,共同完成着维持生命的基本功能。这种比喻让我很容易就理解了系统生物学研究的必要性和重要性,也让我对即将展开的深度探索充满了好奇。作者并没有急于展示高深的数学模型,而是通过引入一些引人入胜的案例,比如免疫系统的响应机制、神经网络的信号传递等,来展示系统生物学在解决实际生物学问题上的强大能力。我感觉这本书的写作风格非常注重逻辑性和清晰度,即使是一些相对抽象的概念,也能被讲解得通俗易懂,这对于我这样一个非专业背景的读者来说,无疑是一大福音。它并没有让我感到压力,反而激发了我进一步学习的动力。我期待着这本书能够引导我深入到更复杂的生物网络分析,理解疾病的发生机制,甚至为未来的药物研发提供新的思路。这本书给我最深刻的第一印象是,它不仅仅是一本教材,更像是一扇打开通往生命奥秘之门的钥匙,让我看到了一个前所未有的、更全面、更深刻的生物学世界。

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坦白说,我之前对“系统生物学”这个词汇感到一丝畏惧,觉得它可能充斥着晦涩难懂的数学公式和复杂的算法,不太适合我这样仅仅是出于兴趣而阅读的读者。然而,《Systems Biology》这本书完全打破了我的这种顾虑。从我翻开第一页开始,我就被作者那种清晰而富有洞察力的叙述所吸引。它并没有一开始就给我“下马威”,而是以一种娓娓道来的方式,逐渐渗透进系统生物学的核心思想。我尤其欣赏书中对于“涌现性”概念的讨论,它解释了为什么将系统的整体行为简单地归因于其各个组成部分的特性是远远不够的。生命系统之所以如此神奇,正是因为个体元素的简单相互作用,最终会产生一些无法预测的、宏观层面的新特性。这一点在我阅读关于生物钟调控的章节时得到了深刻的体会,作者通过生动的例子,解释了基因和蛋白质在时间上的周期性表达如何共同作用,最终形成了一个能够精确控制生物昼夜节律的复杂系统。这本书的另一个亮点在于它对不同尺度生物系统的研究方法的介绍。从分子相互作用网络到细胞间的通讯,再到整个器官系统的功能,作者都进行了详细的阐述,并展示了如何运用系统生物学的理念和方法来理解这些不同层面的复杂性。这让我意识到,系统生物学并非局限于某个特定的研究尺度,而是提供了一种通用的框架,可以应用于理解生命体从微观到宏观的各个层面。这本书并没有让我感到知识的负担,反而让我觉得,原来复杂的生物学问题,也可以被这样清晰、逻辑严谨地呈现出来。它让我对生命系统的运作方式有了更深刻的认识,也让我对未来的生物学研究充满了信心。

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当我初次拿到《Systems Biology》这本书时,我预设它会是一本充斥着抽象概念和高深理论的学术专著。然而,实际阅读体验却截然不同,它以一种出人意料的生动和易懂的方式,将我带入了系统生物学这个引人入胜的领域。作者的写作手法非常高明,他善于利用类比和生动的实例,将复杂的生物学现象解释得清晰透彻。例如,在介绍基因调控网络时,他将基因比作“开关”,将调控因子比作“信号”,生动地描绘了基因表达如何在细胞内部被精确地控制。这种形象的比喻让即使是初学者也能迅速抓住核心概念。书中对“反馈回路”的阐述也让我印象深刻,它揭示了生物系统中普遍存在的正反馈和负反馈机制,以及这些机制如何协同工作,维持系统的稳定性和动态性。我尤其欣赏书中对于“模块化”的讨论,它解释了生物系统如何通过将功能相似的组件组织成相对独立的模块,从而简化自身的复杂性,提高效率。这种模块化的思想在工程学中也普遍存在,将其应用于生物学,让我看到了跨学科研究的巨大潜力。此外,《Systems Biology》一书并没有回避模型在生物学研究中的重要性,而是以一种易于理解的方式,介绍了常用的数学模型,并说明了它们如何帮助我们理解生物系统的行为。我感觉这本书的逻辑性非常强,每一个章节都围绕着系统生物学的核心思想展开,层层深入,环环相扣。它不仅让我对生物学有了更深刻的认识,也激发了我对未来生物技术发展的无限遐想。

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《Systems Biology》这本书,给我带来的最大感受是,它让我看到了生物学研究的“大图景”。一直以来,我们习惯于将生命体分解成一个个微小的组成部分来研究,但这本书却强调,只有将这些部分置于一个动态的、相互关联的网络中去理解,才能真正把握生命的本质。作者在书中用大量篇幅阐述了“网络”的概念,并展示了如何利用图论等数学工具来分析这些复杂的生物网络。我记得书中有一个关于蛋白质-蛋白质相互作用网络的例子,它展示了细胞内数十万种蛋白质是如何相互作用,共同完成各种生命活动。这种宏大的视角让我对生命体的复杂性和精妙性有了全新的认识。书中还探讨了“涌现性”这一概念,它解释了为什么系统的整体行为往往是其组成部分的总和无法解释的。这种“1+1>2”的现象,正是生命系统最迷人的地方之一。作者以一些经典的生物学例子,如免疫系统的协同响应和神经系统的信号传递,来阐释涌现性的概念,让我深刻理解了这一点。此外,《Systems Biology》一书也强调了计算和数学在现代生物学研究中的重要作用。它介绍了如何利用高通量实验数据和计算模型来预测和模拟生物系统的行为。虽然我对这些技术细节的理解还不够深入,但作者以一种启发性的方式,让我看到了这些工具的强大潜力。总而言之,这本书为我提供了一个全新的视角来理解生命,让我看到了一个更加全面、更加动态的生物学世界。

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《Systems Biology》这本书,让我有机会以一种全新的视角来审视生命现象。我一直认为,生物学研究的魅力在于其不断发展的可能性,而这本书恰恰展现了这种可能性。作者在书中并没有将系统生物学定义为一个僵化的学科,而是强调它是一种研究方法、一种思维方式。它鼓励我们跳出还原论的局限,将生命体看作是一个由无数相互关联的要素组成的复杂动态系统。书中通过大量的研究实例,如基因调控网络、代谢通路和信号转导网络,让我得以窥见这些系统是如何协调运作,维持生命活动的。我特别喜欢书中关于“鲁棒性”的讨论,它解释了为什么生物系统能够在面对外界干扰和内部变化时,依然能够保持相对稳定的状态。这一点对于理解疾病的发生机制和寻找治疗方法至关重要。作者并没有回避在理解这些复杂系统时遇到的挑战,而是坦诚地介绍了当前研究的局限性以及未来的发展方向。我从书中了解到,利用计算建模和高通量数据分析是解析这些复杂系统不可或缺的工具。尽管我对这些技术细节的理解还不够深入,但作者以一种启发性的方式,让我看到了这些工具的强大潜力。这本书的写作风格非常严谨,但又不失趣味性,能够引导读者主动思考。它并非简单地罗列知识点,而是鼓励读者去探索、去发现。我感觉这本书为我打开了一扇通往更深层次生物学理解的大门,让我对生命体的运作机制有了更全面的认识,也让我对接下来的学习充满了期待。

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在我看来,《Systems Biology》这本书提供了一种全新的“看”生物学的方式。我以往的生物学知识,更偏向于对单个分子、基因或细胞功能的深入了解,而这本书则将我带到了一个更高的维度,让我看到了这些微观实体是如何协同工作,构成一个宏大而精密的生命系统。作者在书中对“涌现性”概念的阐述,尤其令我印象深刻。它揭示了为什么系统的整体行为往往是其组成部分的总和无法简单解释的,这种“1+1>2”的现象,正是生命系统最迷人的地方之一。书中通过大量的生物学实例,如免疫系统的协同响应和神经系统的信号传递,来阐释涌现性的概念,让我深刻理解了这一点。此外,《Systems Biology》一书非常强调数学和计算在解析生物系统复杂性中的作用。它介绍了如何利用建模和模拟技术来预测和理解生物系统的行为。虽然我对这些技术细节的理解还不够深入,但作者以一种启发性的方式,让我看到了这些工具的强大潜力。它并没有让我感到知识的负担,反而让我觉得,原来复杂的生物学问题,也可以被这样清晰、逻辑严谨地呈现出来。这本书让我对生命体的运作方式有了更深刻的认识,也让我对未来的生物技术发展充满了信心。

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我拿到《Systems Biology》这本书的时候,心里是抱着一种既期待又有些许忐忑的心情的。期待是因为“系统生物学”这个概念本身就充满了前沿性和神秘感;忐忑则是因为我担心书中会充斥着我难以理解的数学模型和复杂的算法。然而,这本书的阅读体验却远超我的预期。作者以一种非常清晰和富有逻辑性的方式,将我引入了这个 fascinating 的领域。书中并没有直接抛出艰深的理论,而是从最基础的概念入手,逐渐构建起对生命系统整体运作的理解。我尤其欣赏书中对“反馈回路”的深入剖析,它详细解释了正反馈和负反馈机制在维持生物系统动态平衡中的关键作用。通过生动的例子,例如激素调节和细胞周期控制,我得以深刻理解了这些看似简单的机制如何共同支撑起生命体的复杂功能。书中对于“模块化”的论述也给我留下了深刻的印象,它阐释了生物系统如何通过将功能相似的组件组织成相对独立的模块,从而实现高效和稳健的运作。这种思想让我联想到了工程学中的设计原则,也让我看到了生物系统在长期进化过程中所形成的智慧。此外,《Systems Biology》一书非常注重理论与实践的结合,它不仅介绍了系统生物学的基本概念和方法,还通过大量的案例研究,展示了这些方法在实际生物学问题中的应用。这让我看到了系统生物学在疾病诊断、药物研发等领域的巨大潜力。这本书的写作风格严谨而不失趣味,它鼓励读者主动思考,去探索生命的奥秘。

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我一直对生物学领域充满浓厚的兴趣,但总觉得传统的教科书在解释生命体的复杂性方面存在一些不足。直到我翻阅了《Systems Biology》这本书,才真正感受到一种颠覆性的视角。作者并没有直接抛出艰深的理论,而是巧妙地通过一系列精心设计的案例,引导我一步步走进系统生物学的世界。书中对于“网络”的概念的阐述尤为精彩,它让我明白,生物体内的每一个组成部分,无论是蛋白质、基因还是代谢产物,都不是孤立存在的,而是通过错综复杂的相互作用形成了一个动态的网络。这本书并没有止步于理论的讲解,而是通过大量的图示和模型,直观地展示了这些网络是如何运作的。我记得其中有一个章节,详细介绍了细胞信号转导通路,作者用清晰的流程图展示了信号是如何从细胞外接收,经过一系列的传递和放大,最终在细胞内产生响应的。这个过程让我深刻理解了细胞内部信息传递的精妙和高效,也让我看到了系统生物学如何将看似零散的分子活动整合成一个有机的整体。此外,书中还探讨了如何利用计算工具和数学模型来分析这些复杂的生物网络。虽然我对数学建模并非十分精通,但作者以一种循序渐进的方式,介绍了常用的分析方法,并解释了它们在揭示生物系统特性方面的作用。这让我认识到,现代生物学研究已经离不开跨学科的合作,尤其是计算机科学和数学的融入,为我们提供了强大的工具来解析生命中的奥秘。总的来说,《Systems Biology》这本书为我打开了一扇新的大门,让我看到了一个更加动态、更加相互关联的生物学世界。它不仅提升了我对生物学理论的理解,更激发了我对未来生物技术发展的无限遐想。

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《Systems Biology》这本书,对我来说,是一次非常深入且富有启发性的阅读体验。作者并没有简单地罗列科学知识,而是试图构建一种理解生命体运作的“哲学”。他鼓励读者跳出还原论的思维模式,用一种更加整体化的视角来审视生命。书中对“网络”概念的反复强调,让我深刻理解了生物体内部的各个组成部分是如何相互连接、相互影响的。无论是基因调控网络、蛋白质相互作用网络,还是代谢网络,都展示了生命系统的高度集成性和复杂性。我特别欣赏书中对于“反馈回路”的深入剖析,它详细解释了正反馈和负反馈机制在维持生物系统动态平衡中的关键作用。通过生动的例子,例如激素调节和细胞周期控制,我得以深刻理解了这些看似简单的机制如何共同支撑起生命体的复杂功能。此外,《Systems Biology》一书非常注重理论与实践的结合,它不仅介绍了系统生物学的基本概念和方法,还通过大量的案例研究,展示了这些方法在实际生物学问题中的应用。这让我看到了系统生物学在疾病诊断、药物研发等领域的巨大潜力。这本书的写作风格严谨而不失趣味,它鼓励读者主动思考,去探索生命的奥秘。它不仅仅是一本学术著作,更是一扇让我重新认识生命、认识科学的窗口。

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《Systems Biology》这本书,对我来说,不仅仅是一次阅读体验,更是一次思维的启蒙。我一直对生命体的复杂性感到着迷,但总觉得传统的生物学研究方法有些“只见树木,不见森林”。这本书的出现,恰恰弥补了这一遗憾。作者以一种宏大的视野,引导我从“系统”的角度去审视生命。它不再将细胞、基因、蛋白质孤立地看待,而是将它们视为一个相互关联、相互作用的动态网络。书中对于“网络”的解析尤为精彩,它详细介绍了如何利用图论等工具来描绘和分析这些复杂的生物网络,例如基因调控网络、代谢网络以及信号转导网络。通过这些分析,我得以窥见生命系统内部的精妙协调和高效运作。我特别欣赏书中对于“鲁棒性”的探讨,它解释了为什么生物系统在面对外部干扰和内部扰动时,依然能够保持相对稳定的状态。这一点对于理解疾病的发生机制以及寻找有效的治疗方法至关重要。作者并没有回避现代生物学研究的挑战,而是坦诚地介绍了当前研究的局限性以及未来的发展方向。它让我认识到,未来的生物学研究需要跨学科的合作,尤其是计算科学和数学的融入,才能更好地解析生命中的奥秘。总而言之,这本书为我打开了一扇通往更深层次生物学理解的大门,让我对生命体的运作机制有了更全面的认识,也让我对接下来的学习充满了期待。

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