Simulation-Based Engineering of Complex Systems pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Clymer, John R.

出品人:

页数:503

译者:

出版时间:2009-3

价格:1019.00 元

装帧:

isbn号码:9780470401293

丛书系列:

图书标签:

Simulation
系统工程
仿真
复杂系统
建模
工程设计
计算方法
优化
可靠性
风险评估
决策分析

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具体描述

A hands-on approach to understanding, designing, analyzing, and evaluating complex systems During the last few years, Simulation-Based Systems Engineering (SBSE) has become an essential tool for the design and evaluation of complex systems. This is the first book to cover the basic principles of complex systems through the use of hands-on experimentation using an icon-based simulation tool. Utilizing the accompanying software tool ExtendSim, which works with the OpEMCSS library, readers are invited to engage in simulation-based experiments that demonstrate the principles of complex systems with an emphasis on design, analysis, and evaluation. A number of real-world examples are included to demonstrate how to model complex systems across a range of engineering, business, societal, economic, and scientific disciplines. Beginning with an introduction to SBSE, the book covers: Simulation concepts and building blocks Systems design and model development Markov model development Reliability processes Queuing theory in SBSE Rule-based learning and adaptation Agent motion and spatial interactions Multi-agent system of systems Assuming only a very basic background in problem-solving ability, this book is ideal as a textbook for students (a homework solution manual is also available) and as a reference book for practitioners in industry.

《智能系统仿真与设计：从理论到实践的桥梁》在当今飞速发展的科技时代，复杂系统无处不在，从精密的航空航天器到庞大的人工智能网络，再到日益复杂的生物医学工程，它们共同构成了我们世界的骨架。这些系统的设计、优化与运行，往往涉及多学科交叉、动态交互以及海量数据处理，传统的分析方法已难以应对。正是在这样的背景下，仿真技术应运而生，并逐渐成为理解、预测和控制复杂系统的关键工具。《智能系统仿真与设计：从理论到实践的桥梁》一书，正是致力于深入探讨如何运用先进的仿真方法，革新智能系统的工程设计流程，弥合理论研究与实际应用之间的鸿沟。本书并非仅仅是介绍一种技术，而是构建了一个系统性的思维框架，带领读者从宏观视角审视复杂系统的本质，理解其内在的联动机制与涌现特性。在第一部分，我们将首先奠定坚实的理论基础。读者将学习到关于复杂系统行为的通用原理，例如自组织、涌现、鲁棒性以及适应性等概念，这些概念对于理解诸如交通网络、生态系统、金融市场乃至社会群体等非线性动态系统的行为至关重要。我们将深入剖析不同类型的仿真模型，包括离散事件仿真、基于主体的仿真（Agent-Based Modeling）、系统动力学模型以及数值仿真方法，并详细阐述它们各自的适用范围、优缺点以及构建方法。重点将放在如何选择最恰当的模型来刻画特定复杂系统的关键要素和相互作用，以实现高保真度的仿真。接着，本书将聚焦于智能系统的特有挑战。智能系统，其核心在于能够感知环境、进行决策并采取行动，并且通常具备学习和适应能力。这类系统往往包含感知层（如传感器网络、图像识别）、决策层（如机器学习算法、规则引擎）和执行层（如机器人手臂、控制系统）。如何将这些异构组件有效地集成，并通过仿真手段来评估其整体性能，是本书探讨的重点。我们将深入研究将人工智能技术，特别是深度学习、强化学习等，融入仿真模型的策略。这意味着，我们不仅要模拟系统的物理行为，还要模拟其智能体的学习过程、决策逻辑以及它们如何随时间演化。例如，在自动驾驶汽车的开发中，仿真可以模拟各种驾驶场景，包括极端天气、复杂的交通状况，以及突发事件，并利用强化学习算法训练车辆的决策模型，从而在实际部署前最大限度地提高安全性与效率。在本书的第二部分，我们将转向实际操作与技术实现。理论固然重要，但更关键的是如何将其转化为可执行的工程实践。《智能系统仿真与设计》将提供一套详尽的指导，涵盖从仿真环境的搭建、模型参数的校准与验证，到仿真结果的分析与解读。读者将学习到如何利用先进的仿真软件平台（例如，我们将讨论一些当前行业主流的仿真框架，以及它们在构建复杂系统模型方面的优势），并掌握脚本编写、数据管理以及可视化技术的应用。参数化是构建高精度仿真模型的关键步骤。本书将介绍多种参数估计和校准技术，包括基于优化算法的参数寻优、贝叶斯推断以及敏感性分析。这些技术能够帮助工程师找到最能代表真实世界系统行为的参数组合，从而提高仿真结果的可信度。模型验证是另一个至关重要的环节。我们将探讨如何通过与真实世界数据进行比对，以及进行跨模型验证来确保仿真模型的准确性。这包括了各种统计检验方法和专家评审流程。仿真结果的分析与解读是连接仿真与决策的桥梁。本书将深入讲解如何有效地处理和分析海量的仿真数据。我们将介绍各种数据挖掘、统计分析和可视化技术，以揭示系统行为的深层规律和潜在风险。例如，通过对大量交通流仿真数据的聚类分析，可以识别出城市交通瓶颈的模式；通过对机器人协作仿真结果的可视化，可以直观地评估其任务完成效率和潜在的碰撞风险。本书还将强调如何将仿真结果转化为可操作的工程建议，例如，在产品设计阶段，仿真可以帮助工程师识别潜在的设计缺陷，优化材料选择，并预测产品的寿命周期；在运营阶段，仿真可以用于预测系统故障，制定维护计划，以及优化资源配置。第三部分将把目光投向更广阔的应用领域，展示智能系统仿真在不同行业中的变革性潜力。我们将精选一系列具有代表性的案例研究，详细剖析如何将本书所介绍的理论与方法应用于解决实际工程问题。在航空航天领域，本书将探讨如何利用仿真技术来设计和优化新型飞行器，包括无人机、高超音速飞行器以及空间探测器。仿真不仅能够用于气动性能分析、结构强度评估，还能用于模拟复杂的导航、控制和通信系统，以及在极端环境下（如高温、高压、失重）的运行表现。通过对飞行器在不同任务场景下的仿真，可以大大缩短研发周期，降低试验成本，并提高设计的可靠性。在智能交通系统方面，本书将深入研究如何利用仿真来设计和管理未来的交通网络。这包括了对自动驾驶车辆编队行驶、智能交通信号控制、城市交通流优化以及共享出行平台的仿真。通过构建大规模的交通仿真环境，我们可以评估不同策略对交通效率、燃油消耗以及乘客体验的影响，为城市规划和交通政策制定提供科学依据。在医疗健康领域，本书将展示仿真技术在药物研发、疾病传播模型构建以及个性化治疗方案设计中的应用。例如，通过对药物分子与人体生物大道的仿真相互作用，可以加速新药的发现过程；通过对传染病传播的仿真，可以评估不同公共卫生干预措施（如疫苗接种、社交隔离）的有效性；通过对患者个体生理参数的仿真，可以设计出更精准、更有效的个性化治疗方案。此外，本书还将触及智能制造、能源系统、金融风险管理以及智慧城市等多个前沿领域，展示仿真技术如何赋能这些复杂系统的设计、优化和智能化决策。每一个案例研究都将遵循“问题描述-仿真模型构建-仿真执行与分析-工程实践建议”的逻辑，力求使读者深刻理解仿真技术的实用价值。《智能系统仿真与设计：从理论到实践的桥梁》的最终目标是 equipping 工程师、研究人员和决策者，让他们能够自信地运用仿真这一强大工具，去理解、设计和控制日益复杂的智能系统。本书不仅是一本技术手册，更是一份思维的启迪，一份对未来工程实践的深刻洞察。它强调的是一种面向未来的工程哲学：通过“预见”和“演练”，在数字世界中“试错”，从而在物理世界中实现“成功”。我们相信，通过对本书内容的学习和实践，读者将能够掌握驾驭复杂智能系统的关键能力，为推动科技进步和社会发展贡献力量。