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出版者:Elsevier Science Ltd

作者:Pryor, W.A. 编

出品人:

页数:296

译者:

出版时间:2001-11

价格:$ 158.20

装帧:HRD

isbn号码:9780444509574

丛书系列:

图书标签:

• 氧化应激
• 生物测定
• 抗氧化剂
• 自由基
• 氧化损伤
• 生物化学
• 分子生物学
• 健康
• 疾病
• 检测方法

复杂系统建模与仿真：理论、方法与应用 本书导言：复杂性时代的工程与科学挑战 在当今世界，无论是自然界、工程领域还是社会经济体系中，我们都面临着大量相互关联、动态演化的复杂系统。从气候模型的全球耦合到生物网络的信号传导，从大型基础设施的可靠性分析到金融市场的波动性预测，传统上基于线性、简化假设的分析工具往往难以捕捉这些系统的本质特征——非线性和涌现行为。本书《复杂系统建模与仿真：理论、方法与应用》正是为了填补这一空白而撰写。它旨在为研究人员、工程师和高级学生提供一套系统化、深入的理论框架和实用工具，用以理解、预测和控制复杂系统的行为。 本书的结构设计旨在引导读者从基础概念逐步深入到前沿技术。我们首先确立了“复杂性”的科学定义，区分了简单的、随机的与复杂的系统，强调了相互作用、反馈回路和尺度效应在系统行为中的核心作用。随后，我们详尽地探讨了不同层级的建模范式，并重点聚焦于那些最能捕捉系统非线性动态的数学和计算工具。 第一部分：复杂系统基础理论与数学描述 本部分奠定了全书的理论基石，着重于描述复杂系统行为所需的基础数学语言。我们没有采用生物化学或氧化应激分析中的特定技术，而是聚焦于系统层面的动力学描述。 第1章：复杂性的概念辨析与分类 本章深入探讨了什么是复杂系统，区分了计算复杂性、结构复杂性和动力学复杂性。我们讨论了关键的涌现现象——即整体行为不能简单地由部分行为相加得出——并通过著名的元胞自动机（如康威生命游戏）作为入门示例，展示简单的规则如何导致宏观的复杂模式。 第2章：非线性动力学基础 这是理解复杂系统的核心数学工具。本章系统回顾了常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）在描述连续时间系统中的应用。重点讨论了非线性系统的稳定性分析，包括相平面分析、极限环的确定，以及分岔理论——即系统参数微小变化如何导致其行为发生剧烈转变（如从稳定点到周期振荡）。我们详尽讨论了奇异点、鞍点、稳定与不稳定流形的概念。 第3章：混沌理论与蝴蝶效应 混沌系统是确定性系统中不确定性行为的典范。本章详细介绍了单变量和多变量混沌系统的特征，包括敏感依赖性、庞加莱截面分析，以及李雅普诺夫指数的计算方法，该指数是量化系统混沌程度的关键指标。我们探讨了洛伦兹吸引子等经典模型，并讨论了在有限精度计算环境下如何准确识别和模拟混沌轨迹。 第二部分：建模范式与计算方法 在掌握了非线性动力学理论后，本部分转向如何将这些理论应用于实际的系统建模，并介绍了实现这些模型所需的计算技术。 第4章：基于主体的建模（Agent-Based Modeling, ABM） 对于那些由大量具有局部交互规则的个体组成的系统（如交通流、流行病传播、社会互动），ABM提供了一种自下而上的建模方法。本章详细介绍了ABM的设计原则，包括个体的定义、交互规则的制定、空间和时间尺度的设定。我们提供了构建、验证和可视化ABM结果的详细指南，特别是针对异构个体行为的处理策略。 第5章：网络科学与图论在系统中的应用 许多复杂系统本质上是网络——节点间的连接定义了信息的流动和影响的传播。本章从图论的基础出发，探讨了复杂网络的拓扑结构，如小世界效应（高聚类系数与短平均路径长度）、无标度特性（幂律度分布）和模块化结构。我们分析了关键的中心性指标（介数中心性、度中心性）以及网络上的动态过程（如级联失效、信息扩散模型如SIS和SIR模型）。 第6章：随机过程与马尔可夫链 Monte Carlo (MCMC) 现实世界的许多复杂系统受到不可避免的随机性影响。本章引入了随机微分方程（SDEs）的概念。重点在于马尔可夫过程，特别是离散时间马尔可夫链。随后，我们深入介绍了MCMC方法，如Metropolis-Hastings算法和Gibbs采样器，它们是现代贝叶斯推断和高维积分计算的核心工具，用于在复杂系统中估计不可直接观测的参数和状态。 第7章：系统识别与模型校准 一个建立好的模型只有经过经验数据的验证和校准才具有实际意义。本章聚焦于系统辨识技术。我们探讨了如何利用时间序列数据识别潜在的系统结构（如使用非线性自回归模型NARX）。同时，详细介绍了参数优化方法，包括遗传算法、粒子群优化以及基于灵敏度分析的参数敏感性度量，以确保模型能准确复现观测到的宏观行为。 第三部分：前沿应用与案例分析 本部分将前两部分的理论工具应用于当前科学和工程领域中最具挑战性的复杂系统案例中，展示了建模方法的实际效力。 第8章：大规模基础设施的鲁棒性与级联失效分析 本章关注电网、交通网络和水利系统等关键基础设施。我们应用网络科学和动力学方法来模拟并预测当单个或多个关键节点失效时，系统如何经历级联失效。讨论了提升系统鲁棒性的设计原则，例如通过优化网络拓扑结构和设计隔离机制。 第9章：金融市场的复杂性与风险评估 金融市场是典型的非线性、高维、高频的复杂系统。本章应用时间序列分析和随机过程模型来处理资产价格的波动性簇集现象和市场的非高斯性。我们探讨了如何使用基于ABM的框架来模拟交易员行为如何驱动市场泡沫和崩盘，并对比了传统的（如Black-Scholes）与基于复杂性理论的风险度量方法。 第10章：生态系统中的物种共存与临界点预测 在生态系统中，种群动态、资源竞争和环境变化构成了复杂的反馈网络。本章利用反应-扩散方程和网络模型来分析生态入侵或气候变化导致的系统转变。重点讨论了早预警指标（Early Warning Signals, EWS），例如在系统接近生态临界点时方差和自相关性的增加趋势。 结语：未来展望 本书总结了当前复杂系统建模的成就，并指出了未来的研究方向，包括如何更好地融合数据驱动的深度学习方法与机理模型的强大解释力，以及如何利用量子计算技术来模拟指数级增长的复杂状态空间。 读者对象： 本书适合拥有扎实微积分、线性代数和基础微分方程知识的研究生、博士后研究人员，以及需要应对复杂系统挑战的工业界工程师和数据科学家。它提供了一条从理论基础到前沿应用的完整学习路径。

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**评价一** 作为一名对生物化学和细胞损伤机制充满好奇的科研工作者，我在寻找能够深入解读氧化应激相关生物测定方法的书籍时，偶然发现了《Bio-assays for Oxidative Stress Status》。虽然我尚未有机会亲自研读这本书的全部内容，但仅从其书名和初步浏览的章节目录来看，我便对其潜藏的知识宝藏充满了期待。这本书似乎能够系统性地梳理并阐述一系列用于评估氧化应激状态的生物实验技术，这对于我们理解细胞、组织乃至个体层面的氧化损伤过程至关重要。从自由基的产生机制，到抗氧化酶的活性测定，再到脂质过氧化、DNA损伤标记物的检测，我设想这本书会涵盖各种经典和前沿的分析方法。其内容想必会详细介绍每种测定方法的原理、操作步骤、优缺点以及在不同研究体系中的应用。我尤其关注的是，书中是否会提供关于结果解读的指导，以及如何选择最适合特定研究问题的生物测定方法。氧化应激是一个极其复杂的生化过程，往往涉及多种分子机制的协同作用，因此，掌握一套全面而精准的检测工具，对于揭示疾病发生发展的分子基础，寻找新的治疗靶点，具有不可估量的价值。这本书的出现，无疑为我提供了一个系统学习和提升相关实验技能的绝佳机会，我迫不及待地想深入其中，探索氧化应激研究的奥秘。

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**评价三** 作为一名有着多年研究经验的资深生物技术专家，我在接触《Bio-assays for Oxidative Stress Status》之前，已经对氧化应激领域的一些常用测定方法有了一定的了解。然而，当我初步浏览这本书时，我仍然被其内容的深度和广度所震撼。这本书似乎不仅仅是罗列各种已知的方法，而是对这些方法进行了精辟的梳理和深入的探讨。我猜测，书中可能会对每一种生物测定方法的原理进行高度浓缩的理论阐释，但更重要的是，它会深入分析这些方法的生物化学基础，以及它们在不同生物基质（如细胞培养物、组织匀浆、血清、尿液等）中的适用性和局限性。这本书或许还会探讨一些较少为人知的、但具有潜力的氧化应激生物测定技术，或者对现有方法的改进提出一些创新的见解。我尤其看重的是，书中是否会就如何结合多种生物测定方法来全面评估氧化应激状态，提供一些指导性的原则。氧化应激的评估往往需要多角度的证据支持，单一的方法可能无法全面反映复杂的生理病理过程。如果这本书能够在这方面有所建树，那么它将成为我们实验室进行氧化应激研究的宝贵参考。我非常期待书中能够提供关于如何设计对照实验、如何排除干扰因素以及如何解读复杂数据组的深度分析。

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**评价五** 作为一名在药物研发领域工作的科学家，我一直深切关注氧化应激在药物疗效和毒性评估中的作用。在我查找关于氧化应激生物测定方法的资料时，《Bio-assays for Oxidative Stress Status》吸引了我的注意。虽然我尚未深入研读该书，但凭其书名所传达的信息，我预感到它将成为我工作中的一项重要参考。药物的开发过程中，了解其对氧化应激平衡的影响至关重要，这关系到药物的疗效是否能通过改善氧化损伤来体现，也关系到药物是否存在潜在的氧化毒性。我猜想，这本书会系统地介绍各种被广泛应用于评估药物对氧化应激影响的生物测定方法。这可能包括但不限于评估细胞氧化还原状态、抗氧化酶活性、氧化产物水平以及基因表达变化等。我尤其希望书中能够提供一些关于如何设计体外和体内实验来评估药物的抗氧化或促氧化作用的详细指导。此外，如果书中能够提供关于如何解读药物干预后氧化应激相关指标变化的建议，并将其与药物疗效或毒性联系起来，那将极大地提升我在此领域的理解和工作效率。这本书的出现，为我们提供了一个深入了解和应用氧化应激生物测定技术的平台，相信它将在推动更安全、更有效的药物研发进程中发挥关键作用。

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**评价四** 我是一名对神经科学领域充满热情的博士后研究员，近期我的研究方向开始涉及氧化应激在神经退行性疾病中的作用。在寻找能够帮助我掌握相关检测技术的资源时，我注意到了《Bio-assays for Oxidative Stress Status》。虽然我还没有机会通读全书，但从我短暂的预览中，我看到了其在提供实用性实验指导方面的巨大潜力。氧化应激对神经系统具有特殊的、往往是不可逆的损伤，因此，准确地评估神经组织中的氧化应激水平至关重要。我设想这本书会详细介绍如何从神经组织中提取高质量的样品，以及如何选择和优化适用于神经元、胶质细胞等特定细胞类型的生物测定方法。我尤其关注的是，书中是否会涵盖一些针对神经系统中特有的氧化应激标志物的检测方法，例如神经元特异性标记物或与神经炎症相关的氧化应激指标。此外，如果书中能够提供一些关于如何评估氧化应激与神经信号传导、突触功能或线粒体障碍之间关联的实验设计思路，那将对我当前的研究项目具有极大的帮助。我期待这本书能够像一位经验丰富的实验室导师一样，指导我如何精确地操作，如何规避潜在的陷阱，从而为我的神经科学研究提供坚实的实验基础。

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**评价二** 我是一位刚刚踏入生命科学领域的研究生，对氧化应激这一概念还处于初步的理解阶段。在导师的推荐下，我了解到《Bio-assays for Oxidative Stress Status》这本书，虽然我还没有真正意义上“读完”它，但仅仅是翻阅其部分章节，就让我感受到了它极强的实用性和指导性。这本书似乎并非仅仅停留在理论的讲解，而是更侧重于“如何做”——如何设计和执行各种生物测定实验来量化氧化应激的程度。我看到其中包含了许多具体的实验方案和技术细节，这对于初学者来说简直是福音。我猜想，书中会详细介绍如何准确地提取样品、配置试剂、操作仪器，以及如何处理和分析实验数据。更重要的是，它可能会提供一些实验设计的建议，帮助我们避免常见的错误，提高实验的可靠性和可重复性。在氧化应激的研究中，实验方法的选择和执行质量直接决定了研究结果的有效性。如果这本书能够清晰地阐述各种方法的原理和适用范围，并辅以实例说明，那么它将极大地降低我们这些新手在实践中遇到的门槛，帮助我们更快速、更自信地开展科研工作。我期待书中能够提供一些关于如何评估不同抗氧化剂效果的实验设计范例，这对我未来的论文研究方向将非常有启发。

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