Advances in Semantic Media Adaptation and Personalization pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Wallace, Manolis (EDT)/ Angelides, Marios C. (EDT)/ Mylonas, Phivos (EDT)

出品人:

页数:0

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价格:169

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isbn号码:9783540763598

丛书系列:

图书标签:

• Semantic Media Adaptation
• Personalization
• Multimedia Systems
• Content Delivery
• User Modeling
• Adaptive Streaming
• Quality of Experience
• Machine Learning
• Recommendation Systems
• Human-Computer Interaction

创新驱动的数字未来：深度探析计算科学与信息工程的前沿进展 图书名称： 创新驱动的数字未来：深度探析计算科学与信息工程的前沿进展 (Forging the Digital Frontier: In-Depth Exploration of Cutting-Edge Advances in Computing Science and Information Engineering) 图书简介： 本卷册汇集了全球顶尖研究人员在计算科学与信息工程领域取得的最新、最具影响力的突破性成果。它并非对现有知识的简单回顾，而是对未来技术图景的深度描绘和前瞻性探索，聚焦于那些正在重塑产业格局、挑战现有技术范式的关键创新。本书旨在为高级研究人员、资深工程师以及希望深入理解数字世界底层逻辑的政策制定者提供一个全面、权威的参考框架。 本书的结构精心设计，分为六个相互关联但又可独立阅读的宏大主题模块，每一模块都深入探讨了当前研究热点中最具挑战性和潜力的领域。 --- 第一部分：下一代计算范式与架构 本部分致力于解析超越经典冯·诺依依曼架构的全新计算模型，以及支撑这些模型的底层硬件与软件栈的重大演进。 1. 异构计算与能效优化： 深入探讨了后摩尔时代背景下，如何通过精妙地整合CPU、GPU、FPGA以及专用加速器（如TPU和类脑芯片）来实现前所未有的性能功耗比。重点分析了系统级软件（如调度器和内存管理单元）如何协同硬件，以实现对大规模并行工作负载的动态资源分配。研究内容包括针对特定算法（如稀疏矩阵运算或图神经网络）的定制化硬件设计，以及如何利用新型材料科学（如忆阻器技术）来构建存内计算（In-Memory Computing）的原型系统，旨在根本性地解决“内存墙”问题。 2. 量子计算的工程化挑战： 本章超越了纯粹的理论物理，聚焦于将量子比特从实验室推向实际应用所面临的严峻工程难题。详细分析了超导、离子阱、拓扑量子比特等主流技术路线的最新进展，特别是对量子纠错码（QEC）在容错量子计算（FTQC）中的实际实现复杂度进行了细致建模。探讨了如何设计高保真度的控制脉冲序列，以及如何开发可与经典高性能计算集群无缝集成的混合量子-经典算法框架。 3. 边缘-雾-云的智能协同网络： 随着物联网设备的爆炸性增长，计算任务的分布逻辑正在发生根本性转变。本节详细考察了在资源受限的边缘节点上部署复杂机器学习模型（如模型剪枝、量化和联邦学习的变体）的技术细节。讨论了如何利用软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）来动态配置网络路径，以确保关键业务（如自动驾驶或远程医疗）的低延迟和高可靠性。 --- 第二部分：数据驱动智能的深度与广度 本模块关注人工智能领域的核心进展，尤其侧重于模型复杂度的提升、数据的伦理与鲁棒性，以及对复杂世界的表征能力。 4. 巨型基础模型的结构优化与推理效率： 探讨了如何构建和训练参数量达到万亿级别、具备涌现能力的语言和多模态模型。研究内容包括高效的并行训练策略（如张量并行和流水线并行），以及在推理阶段如何利用稀疏化、知识蒸馏和量化技术，将这些巨兽部署到实际生产环境中。特别关注了模型内在的“世界模型”构建，即模型如何通过大规模文本和视觉数据学习到物理世界的内在约束和因果关系。 5. 因果推断与可解释性AI（XAI）： 针对当前深度学习模型“黑箱”的局限性，本部分深入研究了将统计因果模型与神经结构相结合的方法。探讨了如何通过结构因果模型（SCM）来识别数据生成过程中的干预效应，从而实现更稳健的决策和更可靠的泛化。在可解释性方面，重点分析了基于对抗性训练的鲁棒性验证，以及如何构建“可信度量”（Trustworthiness Metrics），用以量化模型在面对分布外数据时的性能下降程度。 6. 自监督学习与合成数据生成： 随着标注成本的激增，自监督和弱监督学习成为主流范式。本章详细阐述了对比学习（Contrastive Learning）在视觉和时间序列数据中的高级应用，以及掩码式建模（Masked Modeling）如何有效地学习数据的内在结构。此外，还探讨了生成对抗网络（GANs）和扩散模型（Diffusion Models）在生成高质量、高保真度且具有特定统计特性的合成数据集方面的最新突破，这对于隐私保护和模型泛化至关重要。 --- 第三部分：信息安全与数字信任机制 随着信息系统的互联性增强，构建弹性、可信赖的安全基础设施成为重中之重。本部分关注密码学、系统安全和零信任架构的前沿实践。 7. 后量子密码学（PQC）的迁移与标准化： 鉴于量子计算机对现有公钥基础设施的潜在威胁，本章专注于基于格、编码、多变量和哈希函数的抗量子密码算法的性能评估和实际部署挑战。详细对比了 CRYSTALS-Kyber、Dilithium 等主流算法在密钥生成速度、密文大小和内存占用上的实际表现，并为组织如何制定安全、平滑的密码迁移路线图提供了工程指导。 8. 形式化验证与软件供应链安全： 软件漏洞日益复杂，传统的测试方法已显不足。本节聚焦于使用数学逻辑和模型检验技术来对操作系统内核、智能合约和关键安全协议进行形式化验证。重点研究了如何将静态分析与动态污点追踪相结合，以确保软件供应链的完整性，特别是针对依赖管理和第三方库的漏洞传播路径进行实时监控和缓解。 9. 去中心化身份（DID）与隐私增强技术（PETs）： 探讨了如何利用区块链技术和零知识证明（ZKP）来构建用户主导的数字身份系统。详细分析了ZK-SNARKs和ZK-STARKs在无需泄露底层数据的情况下证明特定属性（如年龄或信用评分）的计算效率和安全边界。这为构建真正保护用户隐私的Web3应用提供了坚实的技术基础。 --- 第四部分：人机交互与沉浸式体验的重构 本模块关注下一代人机交互界面（HCI）的设计原理和实现技术，特别是如何利用传感器融合和空间计算来创造更自然的互动体验。 10. 空间计算与环境感知界面： 随着增强现实（AR）和混合现实（MR）设备的普及，计算正在从二维屏幕转向三维空间。本章研究了如何利用多模态传感器（如激光雷达、深度摄像头和眼动追踪）进行高精度、低延迟的环境语义理解。探讨了动态三维地图的构建、用户意图的上下文预测，以及如何设计适应不同用户认知负荷的交互反馈机制。 11. 神经接口与意图解码： 聚焦于脑机接口（BCI）在非医疗领域的应用潜力。研究了利用机器学习对高密度脑电图（EEG）或皮层电图（ECoG）信号进行实时解码的技术，特别是如何将解码出的运动意图或认知状态转化为数字指令。这部分内容涵盖了信号处理中的噪声抑制技术和基于深度学习的特征提取方法，旨在提升解码的准确性和响应速度。 --- 第五部分：先进系统工程与大规模数据管理 本部分聚焦于支撑现代数字经济运行的基础设施层，特别是高并发、大规模分布式系统的设计哲学和实现细节。 12. 分布式一致性与容错机制的再思考： 传统的Paxos和Raft协议在高延迟、大规模跨区域部署中面临挑战。本节提出了新的共识算法变体，例如针对“拜占庭将军问题”的更高效处理方式，以及如何利用确定性数据库和时间序列快照技术来简化状态复制和故障恢复流程。特别关注了“缓慢失败”情景下的系统行为分析。 13. 数据库系统的新型索引与查询优化： 面对PB级数据和实时分析需求，传统B树索引已显不足。本章探讨了基于机器学习的自适应索引结构（Learned Indexes），这些结构能够根据数据分布和查询模式动态调整其内部结构。同时，分析了现代查询优化器如何利用强化学习来学习复杂的查询计划空间，从而在复杂联接和聚合操作中实现亚线性加速。 --- 第六部分：交叉学科的计算前沿 本部分探索了计算科学与其他前沿科学领域的深度融合所带来的变革。 14. 计算生物学与蛋白质结构预测的范式转变： 详细分析了基于深度学习的蛋白质折叠预测（如AlphaFold及其后续模型）背后的核心算法，包括图神经网络（GNNs）在原子间相互作用建模中的应用。探讨了如何利用这些模型加速药物发现、靶点识别和酶工程的进程，以及如何处理大规模基因组数据的计算复杂性。 15. 工业物联网（IIoT）中的数字孪生与物理仿真： 论述了如何构建高保真、实时同步的工业资产数字孪生体。重点介绍了将多物理场（热力学、流体力学、结构力学）的偏微分方程求解器与实时传感器数据流相结合的技术栈。这使得在虚拟环境中对设备进行预测性维护、优化生产调度以及进行安全风险评估成为可能。 --- 本书的每一章节均包含详尽的理论推导、算法细节、实验结果和未来展望，致力于为读者提供一个全面、深入、且高度工程实践导向的研究蓝图。它代表了当前计算科学和信息工程领域最前沿的思想碰撞，是推动技术创新、指导下一代系统设计不可或缺的参考资料。

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