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出版者:Springer

作者:Gernot Alber

出品人:

页数:216

译者:

出版时间:2001-06-27

价格:USD 209.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540416661

丛书系列:

图书标签:

• 量子
• 量子信息
• 量子计算
• 量子通信
• 量子密码学
• 量子纠缠
• 量子力学
• 信息论
• 物理学
• 计算机科学
• 数学物理

好的，以下是一份为您量身打造的图书简介，主题聚焦于经典信息论与复杂系统分析，旨在展现其深度与广度，并且完全避开了“量子信息”这一主题。 --- 《熵增时代的密码：复杂系统信息学与经典建模范式》 —— 洞察秩序与无序交织的边界，重塑我们对信息、结构与演化的理解 （一部深入探讨经典信息理论在复杂系统解析中应用的前沿著作） 内容提要： 在信息爆炸与系统日益交织的当代，我们对“信息”的理解已不再局限于比特的简单传递。本书《熵增时代的密码：复杂系统信息学与经典建模范式》致力于构建一座坚实的桥梁，连接经典的香农信息论、统计物理学的核心概念，以及对宏观、非线性、自适应复杂系统的深度分析。它摒弃了对微观量子态的探究，转而聚焦于宏观现象的涌现、经典信息量的度量、以及系统复杂性在时间维度上的演化规律。 本书旨在为工程师、物理学家、经济学家、生物学家以及任何对系统科学抱有浓厚兴趣的读者，提供一套严谨、深刻且具有高度实践指导意义的分析工具箱。我们探讨的“信息”，是关于不确定性的量化、结构复杂性的度量、以及系统路径依赖性的深刻洞察。 第一部分：经典信息论的坚实基石与超越 本部分追溯并深入解析了香农信息论的精髓，但将其置于一个更广阔的系统视角下进行审视。 第一章：香农与维纳的遗产：概率、熵与信道容量 详细阐述了信息熵作为不确定性量度的本质，以及它与热力学第二定律中熵增概念的深刻关联——即使在经典系统内，信息丢失也伴随着能量耗散与系统趋于均匀的趋势。本章重点探讨了信道容量的极限，并引入了速率失真理论，分析在有损压缩和传输中，信息质量与系统效率之间的经典权衡。我们不涉及量子编码，而是专注于经典的信源编码（如霍夫曼编码、算术编码）和信道编码（如循环冗余校验、Turbo码的经典近似）在海量数据流管理中的实际效能。 第二章：互信息与依赖结构：系统耦合的量化 互信息作为衡量两个随机变量之间相互依赖程度的核心指标，在本章中被提升至系统结构分析的核心地位。我们详细推导了多变量互信息（MVI）的计算方法，并展示了如何利用它来识别复杂网络中关键的功能模块和信息流瓶颈。本章通过案例分析（如金融市场的时间序列相关性），说明互信息如何揭示系统中隐藏的、非线性的经典关联，而这些关联远超皮尔逊相关系数所能捕捉的范畴。 第三章：Kolmogorov复杂度和描述性信息论 本章转向了对程序大小作为信息复杂性度量标准的探索。Kolmogorov复杂度的理论虽然难以直接计算，但其在定义“随机性”和“可压缩性”上的理论价值是无可替代的。我们探讨了近似Kolmogorov复杂度的应用，以及它如何指导我们评估特定数据模式（如自然语言、生物序列）的内在生成机制与冗余程度。 第二部分：复杂系统中的信息流与涌现动力学 本部分将经典信息工具应用于描述和预测由大量相互作用个体构成的宏观系统行为。 第四章：复杂网络的拓扑与信息传输效率 本章聚焦于无标度网络、小世界网络等经典拓扑结构的形成机制与信息传播动力学。我们分析了网络效率（Efficiency）、介数中心性（Betweenness Centrality）等经典拓扑度量如何影响信息的扩散速度和鲁棒性。特别是，本章深入探讨了随机游走模型在信息源定位和流行病传播模拟中的应用，并引入了信息熵梯度的概念来描述系统内部的有序与无序区域分布。 第五章：非线性动力学与信息吸收 本章探讨了从洛伦兹吸引子到生态系统模型等非线性系统的行为。关键在于理解：系统如何“吸收”输入信息并将其转化为其自身的演化路径。我们引入了Lyapunov指数来量化对初始条件的敏感性（混沌的经典标志），并展示了信息量如何被“耗散”于高维相空间中不可逆转的演化过程里。我们分析了如何在有限的信息输入下，通过相空间重构技术（如Takens定理的经典应用）来识别系统的底层决定性规律。 第六章：自适应系统中的信息反馈与控制 本章侧重于经典控制论与信息论的交汇。针对工程系统、经济模型中的反馈回路，我们分析了信息延迟和反馈强度对系统稳定性的影响。重点讨论了经典最优控制理论（如Kalman滤波、LQR控制）如何利用对系统状态信息的实时、概率性估计，以最小化误差或能耗。我们关注的是如何设计高效的信息获取与处理机制，以抵消系统内部的随机扰动和固有不确定性。 第三部分：信息学的应用前沿与方法论 本部分将理论知识转化为具体的分析方法，关注于如何从观测数据中提取系统信息。 第七章：时空序列分析中的信息提取 本章提供了处理时间序列数据的实用方法。除了传统的傅里叶分析，我们重点介绍了经验模态分解（EMD）及其变体，用以分解复杂信号中的内在振荡成分。更重要的是，我们利用序列的互信息函数来估计系统的特征时间尺度（如相关时间、延迟嵌入维度），这对于识别数据生成过程的记忆长度至关重要。 第八章：信息几何学与模型的选择 本章探讨了将概率分布空间视为一个几何流形的概念，即信息几何学。我们利用Fisher信息矩阵来度量不同概率模型之间的“可区分性”，这为统计推断和模型选择提供了一个深刻的几何视角。本章旨在说明，选择哪个模型来描述一个复杂系统，本质上是选择一个最能捕获系统内在信息结构的几何路径。 结语：信息时代的系统哲学反思 全书的最后，我们总结了经典信息学在解析复杂系统中的局限性与强大潜力。我们强调，理解一个复杂系统，就是理解其信息是如何被组织、存储、耗散和重新配置的。本书提供了一种强大的、植根于经典物理和概率论的解析范式，帮助读者在面对无处不在的复杂性挑战时，能够手持度量不确定性与结构深度的精确工具。 --- 本书特色： 聚焦经典范式： 严格立足于香农、维纳、Kolmogorov的奠基性工作，不涉及新兴的量子计算领域。 高度量化分析： 提供了大量的数学推导和可操作的算法描述。 跨学科应用导向： 案例涵盖网络科学、生态动力学、经典控制工程等多个领域，体现了信息论的普适性。 深度而非广度： 对少数核心概念（如熵、互信息、复杂度）进行了深入的理论挖掘和系统应用阐述。

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这本书简直是理论物理学爱好者的福音！作者的叙述方式非常引人入胜，即使对于那些初次接触量子力学领域的人来说，也能清晰地把握住核心概念。我特别欣赏的是，它不仅仅停留在公式的堆砌上，而是巧妙地将复杂的数学模型与直观的物理图像结合起来，让人在理解“为什么”的同时，也能掌握“怎么做”。书中对某些经典实验的复盘分析，简直是教科书级别的精彩，它不只是简单地复述结果，更深挖了实验设计背后的哲学思考和物理直觉的培养。比如，在讨论波粒二象性时，作者引入了一些历史上的争议和思想实验，使得整个阅读过程充满了探索的乐趣，而不是被动接受知识灌输。对于那些想深入理解量子世界的本质，并对物理学的严谨性有较高要求的读者，这本书提供了极其扎实的理论基础，每一个推导都清晰有力，毫不含糊。它成功地架起了一座沟通高深理论与普通读者之间的桥梁，阅读体验酣畅淋漓，令人意犹未尽。

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这是一本结构严谨、逻辑性极强的专业参考书，其深度和广度都远远超出了我预期的同类书籍。从内容排布来看，作者显然对物理学知识体系有着极其深刻的洞察力，章节间的衔接过渡几乎找不到任何生硬的痕迹，仿佛一气呵成，浑然天成。尤其是在处理一些前沿但尚未完全定论的理论分支时，作者展现出了一种罕见的审慎和平衡，既介绍了最新的研究进展，也明确指出了现有理论的局限性，避免了将猜测当作定论来传授。书中包含了大量精心挑选的习题集，这些习题的难度和设计目的都经过了深思熟虑，它们不仅考验了读者的计算能力，更重要的是激发了批判性思维，迫使我们去挑战既有的思维定势。我花了大量时间去钻研其中关于路径积分的章节，作者的处理方式极其巧妙，它将一个通常被认为晦涩难懂的数学工具，分解成了若干个易于消化的步骤，每一步都辅以详尽的物理意义解释。这本书无疑是为严肃的学习者准备的，它要求读者投入大量精力，但回报的知识深度绝对值得这份投入。

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说实话，这本书的排版和插图设计简直是一场视觉的灾难，内容虽好，但阅读体验却被大大削弱了。印刷质量粗糙，很多公式的字体和间距处理得非常糟糕，经常需要反复对照才能确定某个下标或上标到底是什么符号，这在涉及高阶微积分和线性代数的章节里尤其让人抓狂。尽管如此，我还是无法放下它，因为它的理论深度实在太诱人了。作者在处理场论与量子力学交汇处的数学推导时，展现出一种近乎偏执的严谨性，每一个变量的引入都有其明确的物理动机，绝无半点含糊不清之处。我尤其欣赏它在处理量子纠缠这一核心概念时所采用的非定域性视角，它似乎更侧重于信息论的视角而非传统的粒子对粒子互动模型，这为我理解当代的量子计算奠定了坚实的基础。如果出版方能重印并优化一下版式，这本书的价值将得到几何级的提升，但就目前而言，它更像是一份只有行家才能忍受其外表而直取其内核的珍贵手稿。

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这本书的语言风格极其简洁有力，仿佛每一句话都经过了反复的锤炼，没有一句废话，直击问题的核心。它不像市面上很多教材那样试图面面俱到，而是精准地挑选了最能体现量子力学核心思想的几个关键领域进行深入剖析，这种聚焦的写作策略使得读者可以快速进入高密度的知识区。作者在介绍密度矩阵和冯·诺依曼熵的概念时，采用了非常现代化的视角，将经典统计力学中的熵概念巧妙地“量子化”，这种跨学科的融会贯通令人叹服。这本书的特点在于，它非常注重物理直觉的培养，而不是单纯的数学技巧训练。比如，作者用一系列巧妙的思维实验展示了量子态叠加的非经典性质，这些实验设计得非常精妙，让人在脑海中就能构建出完整的物理画面。对于那些已经有一定物理基础，正在寻求突破性的、非传统教学方法的进阶学习者来说，这本书无疑是打开新视角的钥匙。它不提供标准答案，而是提供一套可以让你自己推导出答案的思维工具箱。

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读完这本书，我感觉自己对“确定性”这个概念产生了全新的认识。这本书的叙事风格非常像一位经验丰富的老教授在课堂上娓娓道来，带着一种历经沧桑后的洞察力和对自然规律的敬畏。它很少使用那些花哨的、为了吸引眼球的“科普腔调”，而是用一种沉稳、克制但充满力量的语言，将量子力学的内在矛盾和美感展示得淋漓尽致。我特别喜欢作者在阐述不确定性原理时所采用的类比和比喻，它们既贴合实际，又不会过度简化，保留了原理论的精髓。在阅读过程中，我多次停下来，反复思考书中提出的那些关于“测量问题”的伦理和哲学含义。这本书的价值远不止于技术层面，它引导读者去思考我们如何通过观察来塑造我们所观察到的现实，这是一种更高层次的知识启迪。对于那些不仅想知道量子现象“是什么”，更想探究量子世界“意味着什么”的读者而言，这本书提供了丰富的思想资源。

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