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isbn号码:9787117085106

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复杂系统建模与仿真：理论基础与工程应用 图书简介 本书系统性地阐述了复杂系统建模与仿真的核心理论、方法与前沿技术，并结合大量工程实例，深入探讨了这些技术在多个学科领域的实际应用。全书内容结构严谨，逻辑清晰，旨在为读者构建一个全面、深入且实用的复杂系统认知框架。 第一部分：复杂系统理论基础与数学描述 本部分聚焦于复杂系统的本质特征、演化规律及其数学描述工具。 第一章：复杂系统的概念、特征与分类 首先界定了复杂系统的内涵与外延，阐释了其区别于简单系统的核心特征，包括非线性、自组织、涌现性、鲁棒性与脆弱性的辩证统一。系统地回顾了经典控制论、耗散结构理论、突变理论等对复杂系统研究的奠基性贡献。分类上，根据系统的结构、耦合程度、信息传递方式，对物理系统（如电网、流体力学）、生物系统（如生态网络、免疫系统）和社会经济系统（如交通流、金融市场）进行了细致的划分与初步的耦合分析。重点讨论了尺度效应在复杂系统分析中的重要性。 第二章：动力学建模方法导论 本章是后续所有仿真工作的基础。详细介绍了连续时间系统与离散时间系统的建模范式。 1. 常微分方程（ODE）模型： 侧重于具有明确物理机制的系统，如牛顿力学、基尔霍夫定律在电路中的应用。深入探讨了相空间分析、稳定性判据（如李雅普诺夫稳定性理论），并引入了受控与受扰系统的反馈结构。 2. 偏微分方程（PDE）模型： 适用于描述空间分布特性或场量演化的系统，如流场、热传导、扩散过程。重点讲解了张量分析在描述各向异性介质中的应用，以及守恒律在PDE构建中的核心地位。 3. 随机过程与马尔可夫链： 针对包含不确定性或噪声的系统，系统阐述了维纳过程、泊松过程等基础随机过程的性质。详细推导了主方程（Master Equation）和福克-普朗克方程（Fokker-Planck Equation）在描述宏观统计行为中的应用。 4. 网络理论与图论基础： 将系统视为节点与边的集合，引入邻接矩阵、拉普拉斯矩阵等工具。深入分析了小世界网络、无标度网络的结构特征及其对信息传播和鲁棒性的影响。 第三章：多尺度与多物理场耦合建模 复杂系统往往在不同时间或空间尺度上表现出不同的行为，且涉及多种物理域的交互作用。本章专门解决这一难题。 多尺度方法： 讲解了如何从微观（分子、原子）到宏观（连续介质）进行有效的尺度分解与升尺度/降尺度技术，如平均场理论（Mean-Field Theory）和多尺度有限元法（MsFEM）。 耦合建模范式： 详细区分了松耦合、紧耦合和迭代耦合（例如交错迭代、并行迭代）的实现机制，并以流固耦合（FSI）和电磁热耦合为例，展示了统一控制方程组的构建与求解策略。 第二部分：仿真技术与计算方法 本部分侧重于将抽象的数学模型转化为可计算的数值算法，并解决大规模、高维系统的求解难题。 第四章：数值积分与时间离散化 针对常微分方程组（ODE/DAE），深入比较了各种数值积分器的性能和适用范围。 显式与隐式方法： 详细分析了龙格-库塔（Runge-Kutta）族（如RK4、高精度Runge-Kutta）的稳定域和精度特性，重点阐述了后向欧拉法（Backward Euler）和后向微分公式（BDF）在处理刚性系统（Stiff Systems）时的优势，包括其A-稳定性的理论基础。 变步长控制与误差估计： 介绍了如何基于局部截断误差估计实现自动步长调整策略，确保计算效率和结果的准确性。 第五章：偏微分方程的数值求解技术 主要介绍处理空间离散化的主流方法。 有限差分法（FDM）： 侧重于处理规则网格下的定常或瞬态问题，包括高阶精度差分格式的构造。 有限元法（FEM）： 详细讲解了变分原理、形函数（Shape Function）的选取、单元刚度矩阵的组装，以及处理非结构化网格的策略。强调了自由度（DOF）的设置与边界条件的正确施加。 有限体积法（FVM）： 重点阐述其在保持守恒性方面的优势，广泛应用于流体力学（CFD）领域，并介绍了通量限制器（Flux Limiter）以解决高梯度区域的数值振荡问题。 第六章：高效求解大规模代数方程组 现代复杂系统仿真往往产生海量线性或非线性代数方程组。 线性系统求解： 对直接法（如LU分解）和迭代法（如Jacobi, Gauss-Seidel, SOR）进行了性能对比。重点深入讲解了Krylov子空间方法，包括GMRES, CGS, BiCGSTAB，并阐述了预处理器（Preconditioner）设计对收敛速度的关键作用。 非线性系统求解： 详细分析了牛顿法、拟牛顿法（如BFGS）及其在仿真中的应用，特别是如何处理系统雅可比矩阵的计算与逆运算。 第三部分：复杂系统分析、控制与前沿应用 本部分将理论与计算方法应用于实际复杂系统的行为分析与优化控制。 第七章：系统行为分析与仿真结果评估 仿真不仅仅是计算过程，更需要对结果进行科学的解释和验证。 灵敏度分析与不确定性量化（UQ）： 探讨如何量化模型输入参数的变化对系统输出的影响，介绍概率加权采样（Monte Carlo）和路径积分方法。 可观测性与能控性分析： 在线性系统框架下，利用可观测性矩阵和能控性矩阵判断系统状态的可测性与可设计性。 模型验证与确认（V&V）： 介绍基准测试（Benchmarking）、与实际数据对比的统计检验方法，以及简化模型的有效性边界的确定。 第八章：基于模型的复杂系统控制策略 从仿真反馈的角度设计有效的控制律，以应对复杂系统的动态变化。 鲁棒控制设计： 针对模型误差和外部扰动，介绍H-无穷（H-infinity）控制的设计原理，以确保系统在不确定性下的性能。 最优控制与模型预测控制（MPC）： 详细阐述MPC如何利用系统当前状态和未来预测模型，通过在线优化求解最优控制序列，尤其适用于具有约束条件的实时调度问题。 智能与自适应控制： 简要介绍神经网络控制和模糊逻辑控制在处理高度非线性或模型结构未知的复杂系统中的潜力。 第九章：典型工程领域应用案例深度解析 本书以多个高复杂度交叉领域案例作为总结，展示建模与仿真的综合能力。 1. 大规模交通网络仿真： 侧重于基于个体的交通模型（如Lattice Gas, Cellular Automata）与宏观流模型（如Lighthill-Whitham-Richards, LWR）的耦合，以及信号控制优化的仿真验证。 2. 复杂电磁环境下的系统响应： 结合有限元法（FEM）分析电磁场分布，并将其耦合到电路级的时域求解器（如FDTD）中，模拟瞬态电磁兼容性问题。 3. 生物网络与药物动力学： 探讨如何利用生化反应动力学（ODE）和药代动力学（PK/PD）模型进行剂量优化，并结合网络结构分析关键节点的调控作用。 全书注重理论与实践的结合，不仅提供算法描述，更强调在实际工程问题中如何选择合适的模型、高效地配置计算资源，并对仿真结果进行批判性评估。它是一本面向高级工程师、研究人员和相关专业高年级学生的综合性参考手册。

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这本《现代医学影像设备原理与维护》简直是为我这种刚踏入医疗器械领域的工程师量身打造的教材！我之前对CT和MRI的物理基础了解得非常零散，感觉就像是在拼凑一堆不完整的图纸。但这本书，它没有那种晦涩难懂的纯理论堆砌，而是用非常直观的类比和图示，把复杂的电磁波原理、梯度场构建、乃至图像重建算法都讲得透彻明了。特别是关于剂量学和伪影处理的那几个章节，写得极其扎实，不仅解释了“为什么会产生伪影”，更重要的是给出了实际工作中最实用的排除步骤和优化建议。我记得有一次在处理一台老旧X光机的图像噪声问题时，书里提到的那个关于高频滤波器的调试技巧，我照着试了一次，效果立竿见影。这本书的价值不仅在于知识的传授，更在于它培养了一种解决实际问题的系统性思维。对于我们日常维护人员来说，这比单纯的参数手册有价值得多。它让我对高端医疗设备不再是‘知其然’，而是真正开始理解‘知其所以然’。如果非要说有什么不足，可能某些非常前沿的AI辅助诊断模块的介绍还略显保守，但瑕不掩瑜，作为基础和中级技能巩固，它绝对是首选。

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作为一名长期在基层社区卫生服务中心工作的护士长，我们接触到的大部分患者都是慢性病管理和老年病护理。市面上很多急重症护理书籍对我们来说有些“高射炮打蚊子”，而《老年综合护理与长期照护策略》这本书，则精准地击中了我们的需求点。它最让我欣赏的是对“ADL/IADL”量表使用的详尽指导，以及如何根据患者的认知水平制定个性化的健康教育方案。书中关于跌倒风险评估和预防的章节，提供了非常详尽的居家环境改造清单和肌肉力量训练指南，这些都是我们每周都要给家属宣教的内容。更难得的是，它非常重视护理的非技术层面，比如如何与失智老人进行有效沟通，如何处理家庭照护者（往往是老伴或子女）的照护倦怠问题。这些“软技能”的培养，对于提升我们的服务质量至关重要。书中的案例分析都非常贴近社区实际，读起来充满了亲切感和实用性，让我感觉手中的不仅仅是一本知识手册，更像是一个充满智慧的实战宝典，指导我们在有限的资源下，如何最大化地提高老年患者的生活质量。

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我一直对传统中医药的药理基础很感兴趣，但市面上很多书籍要么过于学术化，充满了晦涩的古文和复杂的炮制理论，要么就是流于表面的养生概念，缺乏科学的佐证。所以，当我翻开《本草纲目现代阐释与分子药理学前沿》时，简直有种醍醐灌顶的感觉。这本书的结构非常精妙，它没有否定传统记载的价值，而是将《本草纲目》中的经典药材，如黄连、人参等，提取出来，然后用现代色谱分析、质谱技术去解析其有效成分，并关联到已知的药理靶点。比如，书中详细对比了不同产地丹参的丹酚酸A、B、C的含量差异，并解释了这些成分对血管内皮功能改善的具体分子机制，这让我对“道地药材”有了科学的认识。作者在引用传统文献时，非常严谨地标注了出处，但在解析时又大胆采用最新的生物技术成果，这种古今对话的方式，使得中医的理论不再是“玄学”，而是可以被现代科学验证和优化的“经验科学”。对于我们这些希望将传统中医药推向国际舞台的科研工作者来说，这本书提供的正是所需的“翻译语言”。

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作为一名正在准备执业医师考试的医学生，我买了很多关于临床诊断的书籍，但总觉得缺少一个将基础理论与实际操作衔接起来的桥梁。这本《临床病理生理学精要与诊断思维训练》恰好填补了我的空白。它最吸引我的地方在于其独特的“病理-症状-诊断路径”的逻辑链条构建。书里不是简单地罗列疾病的特点，而是深入剖析了病理生理过程如何一步步导致我们观察到的临床表征，比如心力衰竭中不同心肌损伤阶段的血液动力学变化，通过流程图清晰地展示了代偿与失代偿的过程。更关键的是，每一章后面附带的“思维陷阱”和“鉴别诊断练习”，设计得非常巧妙。它强迫你跳出死记硬背的模式，去思考不同疾病在早期症状上的相似性与关键的区分点。我发现，通过这本书的训练，我在面对模拟病例时，能更快地排除不相关因素，锁定核心矛盾。这本书的语言风格也很有感染力，读起来不枯燥，像是一位经验丰富的主任医师在耳边细细指导，充满了人文关怀和对生命的敬畏。它不仅仅是一本工具书，更像是一本关于如何成为一个细心、严谨的医生的修行指南。

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我对生物工程领域的交叉学科研究一直抱有浓厚的兴趣，尤其是基因编辑技术在特定组织修复中的应用。这本《CRISPR/Cas9系统在再生医学中的精准导航》简直就是一本前沿的路线图。它没有浪费笔墨在CRISPR基础知识的重复介绍上，而是直接切入到系统递送、脱靶效应控制和体内引导策略的复杂性。书中对AAV载体的选择标准、sgRNA的设计优化流程，以及如何利用生物信息学工具预测潜在的脱靶位点，描述得细致入微，充满了实验指导的严谨性。我特别欣赏作者在讨论“编辑效率与安全性平衡”时所展现的辩证思维，他清晰地指出了当前技术在心肌细胞和神经元特异性编辑上存在的瓶颈，并展望了碱基编辑器和先导编辑技术可能带来的突破。对于研究生或者博士后研究员而言，这本书不仅是理论参考，更是一份可以指导实验设计和结果解读的“高级操作指南”。它要求读者具备一定的分子生物学基础，但一旦入门，就能迅速跟上国际上最顶尖的研究步伐。这本书的价值在于其前瞻性和极高的信息密度，是推动下一代生物医学研究的有力工具。

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