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出版者:

作者:李江全

出品人:

页数:232

译者:

出版时间:2009-2

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787111260370

丛书系列:

图书标签:

• 计算机控制技术
• PLC
• 单片机
• 传感器
• 执行器
• 自动化
• 工业控制
• 项目实训
• 实践教学
• 嵌入式系统

《数字时代的设计基因：算法、数据与智慧涌现》 本书并非一本关于特定学科技术的教科书，而是聚焦于理解塑造我们所处数字世界的根本力量。它深入探讨了支撑现代科技基石的三个核心概念——算法、数据以及由此产生的智慧涌现——并剖析了它们之间错综复杂的互动关系，以及这些互动如何不断重塑我们的生活、工作和社会形态。 第一章：算法的宇宙：逻辑的织锦与创造的指令 本章将带领读者穿越算法的迷人领域。我们不会局限于某个特定编程语言的语法，而是从更宏观的视角审视算法的本质：它是解决问题的步骤集合，是逻辑的精确表达，也是智能行为的蓝图。我们将从古老的算术规则、逻辑推理，一路追溯到现代计算机科学中复杂的搜索、排序、优化算法。通过对经典算法思想的剖析，例如二分查找的效率、递归的优雅、动态规划的精妙，读者将领略到算法如何以其严谨的逻辑，为复杂问题的解决提供了强大的工具。 更重要的是，本章将探讨算法的设计哲学和演进。我们将讨论贪心算法的直观性与局限性，以及它们在实际问题中的应用场景；探索回溯算法的系统性搜索能力，及其在决策树问题中的重要性。此外，我们还会触及那些“黑箱”算法的出现，它们虽然机制不为大众所熟知，却在信息推荐、图像识别等领域扮演着至关重要的角色。本书关注的是算法思维本身，它如何帮助我们分解问题、抽象模式、设计解决方案，以及在不同领域（从科学研究到商业运营）中发挥作用。我们将通过一些非技术性的案例，例如日常购物的决策过程、导航路线的选择，来类比算法的思考模式，让读者深刻理解算法作为一种思维框架的普适性。 第二章：数据的洪流：信息世界的血液与洞察的源泉 本章将聚焦于“数据”这一数字时代最宝贵的资源。我们不再关注数据存储的格式或数据库的管理，而是从数据的属性、价值和采集方式出发，理解它在现代社会中的核心地位。我们将探讨数据的多样性，从结构化的表格数据到非结构化的文本、图像、音频，以及它们各自的特点和应用潜力。 本书将深入剖析数据采集的各个维度，包括传感器网络、用户行为追踪、社会媒体互动等，并讨论这些数据如何被汇集、清洗和组织。我们将强调理解数据质量的重要性，以及“垃圾进，垃圾出”的原则。更核心的是，本章将阐述如何从海量数据中提取有价值的洞察。这不仅仅是简单的统计分析，而是涉及如何提出正确的问题、设计有效的数据分析框架，以及识别数据中的模式、趋势和异常。 我们将探讨数据的生命周期，从生成、收集、处理、分析，到最终的应用和价值实现。读者将了解到，数据并非被动的存在，而是具有“生命力”的，它们需要被理解、被解读，才能转化为驱动决策、优化流程、创新产品的强大动力。本书还将触及数据的隐私与安全问题，以及伦理考量，这对于负责任地利用数据至关重要。通过对比不同行业的数据应用案例，例如医疗健康领域如何利用患者数据改善诊断，金融领域如何利用交易数据进行风险评估，城市管理如何利用交通数据优化规划，读者将深刻体会到数据作为“新石油”的价值所在，以及对数据敏感度和分析能力的培养的重要性。 第三章：智慧的涌现：复杂系统中的 emergent properties 与协同效应 本章将把目光投向更深邃的领域——智慧的涌现。这并非讨论某个具体的人工智能模型，而是探索当大量简单的个体（无论是算法、数据点，还是生物细胞）相互作用时，如何能够产生超出个体能力的、更高级别的、意想不到的集体智能。我们将借用复杂系统科学的视角，来理解“整体大于部分之和”的原理。 本书将深入探讨“涌现”这一概念。我们将通过自然界的例子，如蚁群的协作形成高效觅食路径、鸟群的同步飞行形成壮观的队形，来类比和解释这种集体行为。随后，我们将转向数字世界中的涌现现象。例如，互联网的出现本身就是信息节点之间相互连接而涌现出的巨大信息网络；社交媒体上的群体性情绪波动、病毒式传播的现象，也是个体互动导致的信息涌现；机器学习中的深度学习模型，通过层层叠加的神经元网络，其最终的模式识别能力，也是一种涌现。 本章将分析涌现发生的必要条件：大量的个体、丰富的相互作用、非线性的关系。我们将探讨如何设计系统，鼓励有益的涌现，并尽量避免有害的涌现。这涉及到对系统架构的理解，对反馈回路的分析，以及对局部规则如何影响全局行为的洞察。我们还会讨论“自组织”的概念，即系统如何在没有中心指令的情况下，通过局部互动自行形成有序结构。 最终，本章旨在培养读者一种“系统思维”的能力，理解数字世界的复杂性，以及智慧并非总是来源于某个单一的设计者，而是常常在相互作用中悄然诞生。通过分析一些前沿研究和发展趋势，例如分布式智能、集体决策系统，来展望智慧涌现的未来可能性。本书鼓励读者超越对单一技术的关注，去理解不同元素如何相互作用，共同构建出我们正在经历的这个充满活力的数字生态。

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**评价四** 这本书的编排逻辑让我感到耳目一新，它不像传统的教材那样按部就班地讲解单个模块，而是以一个复杂的、贯穿始终的“智能机器人手臂控制系统”为主线索展开。读者从第一章开始，就参与到整个系统的规划中：从运动学逆解的数学建模，到使用Python进行仿真验证，再到最终在实时嵌入式平台上进行轨迹规划和关节力矩控制。这种全景式的项目视角，极大地提升了学习的沉浸感。尤其是在涉及运动控制算法时，书中对比了S曲线、梯形速度规划等不同方法的优劣，并结合了实际伺服电机的响应特性进行调整，这比单纯的理论分析要实用得多。它不是孤立地讲解PID或卡尔曼滤波，而是将这些算法嵌入到整个闭环控制系统中去优化性能，让我对控制系统的整体效能有了更深刻的理解。

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**评价三** 作为一名刚刚从理论学习转向工程实践的研究生，我急需一本能够弥合理论与工程鸿沟的书籍。很多教科书只关注于如何推导微分方程，却很少提及如何处理实际硬件的噪声、干扰以及I/O的电平匹配问题。这本书在“硬件接口与信号调理”这一部分做得非常出色，简直是一本实战手册。它详细讲解了如何正确使用光耦隔离、如何设计抗共模干扰的电路，以及针对不同传感器（如霍尔效应、电阻应变片）的激励电路设计。最让我惊喜的是，书中甚至涉及了电磁兼容性（EMC）的基本原则，告诉我们如何在PCB布局时就规避潜在的辐射和抗干扰问题，而不是等测试不合格了再返工。这种对工程细节的关注度，体现了作者深厚的现场经验。它不仅教我“控制什么”，更教我“如何可靠地实现这个控制”。

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**评价五** 这本书的价值远超出了单纯的“技术教程”，它更像是一本关于工程思维培养的指南。我注意到作者在书中反复强调“需求分析驱动设计”的理念。在每一个项目案例的开篇，作者都会花大量的篇幅去剖析用户或环境对系统的非功能性需求，比如系统的可维护性、可扩展性以及运行的安全性。例如，在讨论数据采集系统的设计时，书中详细阐述了如何根据数据丢失的容忍度来选择不同的存储策略和冗余备份机制。这种从“为什么做”到“怎么做”的完整思考过程，对于培养初级工程师的职业素养至关重要。它教会了我如何与非技术人员沟通系统目标，如何评估技术选型的风险，以及如何构建一个“健壮”而非仅仅“能跑”的控制系统。这种高屋建瓴的指导，让我对未来的职业发展有了更清晰的定位。

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**评价二** 我通常对这种“教程”类的书籍持保留态度，因为很多都是把陈旧的资料拼凑起来，缺乏对前沿技术的关注。然而，这本教材在系统结构设计这一块给我的触动非常大。它没有拘泥于传统的单片机或工控机架构，而是深入探讨了基于EtherCAT总线和工业物联网（IIoT）的分布式控制系统的构建。我印象特别深刻的是它对OPC UA协议在数据采集和远程监控中的应用剖析。作者用了一个跨平台项目实例，清晰地展示了如何构建一个安全、可靠的工业数据通信层。书中对于网络延迟和抖动对控制精度的影响分析非常到位，并给出了基于时间敏感网络（TSN）的初步解决方案探讨，这在很多同类书籍中是极少见的深度。对于我们这种需要设计下一代柔性制造系统的团队来说，这本书提供了非常宝贵的架构指导，让我们能够避开一些常见的系统集成陷阱，直接从高可靠性的角度去规划设计蓝图。

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**评价一** 这本书简直是为我们这些想在实践中摸索的工程师量身定制的！我最近在忙一个复杂的自动化生产线项目，需要快速掌握PLC编程和上位机界面的交互技术。市面上很多书要么理论得太深奥，公式推导能把人绕晕，要么就是实例太简单，根本无法应对真实工业环境中的复杂逻辑。而这本《计算机控制技术项目教程》的妙处就在于，它把理论知识巧妙地穿插在具体的项目案例中。比如，书中关于PID算法在温度控制系统中的应用，不是简单地给出公式，而是通过一个实际的锅炉加热过程，一步步教你如何选择合适的参数，如何处理死区和饱和现象。每一个步骤都有清晰的截图和代码解释，让我感觉就像有个经验丰富的导师在旁边手把手指导一样。特别是关于实时操作系统（RTOS）在嵌入式控制中的应用那章节，讲解得极其透彻，它没有停留在概念层面，而是直接展示了如何利用FreeRTOS搭建一个多任务调度系统，确保关键任务的响应时间。这种“做中学”的模式，大大加速了我的项目进度，真正做到了学以致用。

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