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页数:272

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出版时间:2009-8

价格:23.00元

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isbn号码:9787811237962

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跨越知识的彼岸：现代科技前沿探索与应用指南 内容提要： 本书汇集了当前信息技术、生物工程、新能源材料、航空航天等多个高新科技领域的最新研究成果、核心技术原理及前瞻性应用前景。它并非某一特定教科书的解析，而是一部面向广大学者、工程师及科技爱好者，旨在系统梳理和深入剖析现代科技发展脉络的综合性读物。全书结构严谨，内容兼具理论深度与实践广度，力求为读者搭建一个理解未来科技图景的坚实平台。 第一部分：信息智能的深度演进 第一章：下一代计算范式：量子计算与类脑智能 本章深入探讨了量子力学在信息处理领域的颠覆性潜力。首先，对量子比特（Qubit）的原理、叠加态与纠缠现象进行了详尽的阐述，并介绍了当前主流的物理实现方案，如超导电路、离子阱和拓扑量子计算的优劣对比。随后，重点剖析了量子算法的理论基础，特别是Shor算法在因子分解和Grover算法在搜索问题上的革命性意义。 在类脑智能方面，本章跳出了传统深度学习的框架，聚焦于脉冲神经网络（SNN）的研究进展。探讨了生物神经元的工作机制如何被映射到人工系统中，以及SNN在事件驱动、低功耗计算方面的优势。详细介绍了尖峰时间依赖可塑性（STDP）等关键学习规则，并展示了SNN在实时感知、机器人控制等领域的实际应用案例，强调了其在能效比上超越传统人工神经网络的潜力。 第二章：数据安全与隐私保护的新边界 本章专注于后摩登数据时代的挑战与应对策略。首先，系统梳理了零知识证明（ZKP）技术的最新发展，特别是zk-SNARKs和zk-STARKs的结构差异、效率考量及其在区块链扩容和身份验证中的部署实践。 其次，对联邦学习（Federated Learning）的机制进行了深入解析，详细对比了不同聚合算法（如FedAvg、FedProx）在模型收敛性和数据异构性（Non-IID Data）处理上的表现。本章还探讨了安全多方计算（MPC）在金融风控和医疗数据共享中的应用，重点解析了同态加密（HE）在保证数据处理过程“透明”下的机密性维护能力。 第三部分：生物科技与生命科学的前沿突破 第三章：基因编辑与合成生物学的精准控制 本章聚焦于重塑生命蓝图的技术。详细介绍了CRISPR-Cas系统的最新迭代，如Base Editing（碱基编辑器）和Prime Editing（先导编辑器），分析了它们如何克服传统CRISPR的脱靶效应和限制，实现更精确的单碱基替换和短序列插入/缺失。 合成生物学部分，侧重于基因线路的设计与构建。探讨了代谢通路工程在工业生物制造中的应用，例如利用工程菌株高效生产生物燃料、高价值化学品和药物中间体。本章还展望了“自下而上”的细胞构建方法，即从无到有构建具有特定功能的最小细胞系统的研究方向。 第四章：精准医疗与个体化治疗方案的构建 本章探讨了大数据、人工智能与临床医学的深度融合。重点分析了单细胞测序技术（Single-Cell Sequencing）如何揭示细胞异质性，为癌症异质性研究和免疫细胞分型提供了前所未有的分辨率。 在药物研发方面，本书详细介绍了基于结构的药物设计（SBDD）和AI辅助的分子生成模型（如生成对抗网络GANs在分子空间探索中的应用）。同时，阐述了液体活检（Liquid Biopsy）在肿瘤的早期筛查、耐药性监测中的临床价值和技术瓶颈。 第四部分：可持续发展与物质科学的革新 第五章：新能源技术：高效存储与清洁转化 本章深入研究了能源领域的关键瓶颈突破。在储能方面，对固态电池（All-Solid-State Batteries）的电解质设计、界面阻抗问题及循环稳定性进行了详细论述，并对比了钠离子、液流电池在电网级储能中的适用性。 在能源转化方面，本书着重分析了先进光催化材料在水分解制氢（Artificial Photosynthesis）中的应用。介绍了不同纳米结构对光吸收效率、电荷分离效率的影响，以及如何通过表面修饰来提高催化剂的稳定性与选择性。 第六章：先进制造与功能材料的理性设计 本章关注于材料的“定制化”能力。首先，全面介绍了增材制造（3D打印）在复杂结构件制造中的应用，特别是在航空航天领域对轻量化和功能集成化的需求。分析了不同打印技术（如SLM, EBM）在金属材料微观结构控制上的差异。 其次，对拓扑绝缘体和二维材料（如石墨烯、过渡金属硫化物）的电子结构与输运特性进行了深入解读，探讨了如何利用这些材料的独特物理性质来开发新型传感器、超快光电器件。章节末尾，展望了“智能”材料，即能对外界刺激做出响应和自我修复的材料系统。 总结与展望： 本书的编写宗旨在于提供一个广阔的视角，使读者能够跨越单一学科的限制，把握当代科技发展的宏观趋势和关键技术细节。它并非对任何特定教程的简化或复述，而是力求提供一个高屋建瓴的知识框架，鼓励读者进行跨学科的思考和研究，为应对未来的技术挑战做好充分准备。全书的论述风格注重逻辑的严密性和前沿性的时效性，旨在成为一部引领思考、启发创新的科技参阅典籍。

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