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出版者:高等教育

作者:李林曙、黎诣远

出品人:

页数:166

译者:

出版时间:2004-2

价格:15.40元

装帧:

isbn号码:9787040137811

丛书系列:

图书标签:

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科技前沿与未来驱动：现代工程与交叉学科新视野 图书简介 本书旨在为读者构建一个理解现代科技发展脉络、把握未来产业趋势的综合知识框架。它深入探讨了从基础科学突破到工程实践应用的多个关键交叉领域，侧重于展示如何利用先进的数学工具、计算方法以及跨学科的理论，来解决当前社会面临的最复杂、最具挑战性的工程与经济问题。全书内容紧密围绕“创新驱动”与“可持续发展”两大核心理念展开，力求提供一个既具理论深度又富实践指导意义的参考指南。 --- 第一部分：智能计算与数据驱动的决策科学 第一章：现代优化理论与复杂系统建模 本章聚焦于如何利用高维空间中的数学方法来处理和优化具有高度耦合性的工程系统。我们首先回顾了经典线性规划、非线性规划的局限性，随后深入讲解了凸优化理论在资源分配、供应链管理中的核心地位。重点内容包括：内点法、对偶理论在大型工业生产调度中的应用实例，以及如何将随机性元素纳入模型，构建鲁棒的随机规划框架。 此外，本章还探讨了多目标决策分析。在实际工程中，往往存在相互制约的优化目标（如成本、效率、环境影响），本书详细阐述了帕累托最优集概念，并介绍了如TOPSIS、AHP（层次分析法）等决策支持工具，帮助工程师和管理者在权衡取舍中找到最佳平衡点。 第二章：机器学习在工程预测中的前沿应用 本章侧重于介绍当代最热门的人工智能技术如何重塑传统工程领域的预测、诊断和控制能力。我们避开了基础的算法介绍，直接进入到高阶应用层面。 深度学习架构（CNN, RNN/LSTM, Transformer）：如何针对非结构化工程数据（如传感器时间序列、材料微观结构图像、声学信号）设计特定的网络结构。具体案例包括使用时间卷积网络（TCN）进行设备故障的早期预警，以及利用生成对抗网络（GANs）来合成稀有或危险工况下的仿真数据，以增强模型训练的泛化能力。 可解释性人工智能（XAI）：在生命攸关的工程决策中，“黑箱模型”是不可接受的。本章详细介绍了LIME和SHAP值等方法，用于量化模型对特定输入特征的依赖程度，确保模型决策的透明度和可信度，这对于航空航天、医疗器械等领域的应用至关重要。 第三章：大数据处理与高性能计算基础 面对PB级工程和科学数据，如何高效存储、检索和并行计算成为关键瓶颈。本章聚焦于计算架构与算法的协同优化。 分布式计算范式：深入剖析MapReduce、Spark等框架在大规模模拟数据处理中的角色，以及如何针对图结构数据（如电网拓扑、社交网络分析）设计高效的图算法。 GPU加速计算：讲解CUDA编程模型和OpenCL，展示如何将复杂的数值积分、偏微分方程求解（PDEs）任务从传统CPU集群转移到异构计算平台，以实现数量级的速度提升。对稀疏矩阵运算在工程计算中的优化策略进行了专项讨论。 --- 第二部分：先进材料科学与过程控制的数学描述 第四章：连续介质力学的数值模拟 本章专注于将连续介质（固体、流体、热传导）的物理定律转化为可计算的数值模型。 有限元方法（FEM）的深化：超越基础的三角形单元，本章详细探讨高阶单元、非结构化网格生成技术，以及如何处理大变形、非线性材料（如塑性、粘弹性）问题的时间步进算法和收敛性分析。重点讨论了ALE（任意拉格朗日-欧拉）方法在流固耦合问题中的应用。 计算流体力学（CFD）的挑战：针对湍流建模这一核心难题，本书比较了RANS（雷诺平均纳维斯-斯托克斯方程）、LES（大涡模拟）和DNS（直接数值模拟）的适用场景和计算成本。特别引入了离散元法（DEM）在颗粒流体混合物（如水泥、土壤力学）中的建模方法。 第五章：复杂动态系统的反馈控制与稳定性分析 本章面向需要精确控制和状态估计的自动化系统。 现代控制理论：对状态空间法进行深入阐述，包括可控性和可观测性分析。着重讲解LQR（线性二次型调节器）和H-无穷控制的设计流程，这些是确保系统在存在外部扰动时仍能保持性能的关键技术。 状态估计与滤波技术：详细阐述了卡尔曼滤波（KF）及其扩展形式扩展卡尔曼滤波（EKF）和无迹卡尔曼滤波（UKF）在传感器数据融合、导航定位系统中的实际应用，并引入粒子滤波来处理高度非线性和非高斯噪声的环境。 第六章：材料的微观结构与宏观性能的跨尺度关联 本章连接了原子尺度上的物理规律与工程可用的宏观性能数据。 密度泛函理论（DFT）基础：简要介绍如何通过第一性原理计算材料的电子结构，预测其基础热力学性质和反应活性。 相场法（Phase Field Method）：这是一种强大的工具，用于模拟材料内部的微观结构演化，如晶粒长大、裂纹萌生与扩展、以及合金的相分离过程。本书提供了相场方程的推导及其在模拟材料损伤演化中的数值实现要点。 --- 第三部分：经济系统与社会基础设施的韧性构建 第七章：运筹学与供应链网络的数学优化 本章将数学工具应用于现代物流和全球供应链管理，强调效率与韧性并重。 网络流理论的进阶应用：除了最大流/最小割，本章重点讨论了多商品流问题在跨区域物流网络中的优化，以及如何利用网络弹性指标来量化供应链中断（如港口关闭、自然灾害）的潜在影响。 排队论在服务系统中的建模：分析复杂的服务系统（如机场安检、呼叫中心、数据中心散热管理）中的等待时间、资源利用率，并应用M/G/c排队模型进行性能优化。 第八章：金融工程中的随机过程与衍生品定价 本章探讨了复杂金融市场现象背后的数学基础，尤其关注风险管理和定价模型。 布朗运动与随机微分方程（SDEs）：详细推导几何布朗运动，并讲解Itô引理在金融衍生品建模中的核心作用。 期权定价模型：重点剖析Black-Scholes-Merton模型的假设与局限性，并介绍如何利用蒙特卡洛模拟来对具有奇异特征（如障碍期权、美式期权）的金融工具进行精确定价和风险价值（VaR）计算。 第九章：基础设施的可靠性分析与生命周期评估 本章关注长期、大规模基础设施（桥梁、电力系统、通信网络）的维护、老化和失效概率。 可靠性理论与概率论：引入Weibull分布、极值理论来描述设备寿命和极端环境荷载。介绍故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）在系统安全性评估中的应用。 全生命周期成本（LCC）优化：结合材料疲劳模型和维护决策理论，本章展示了如何通过动态规划方法来确定最优的预防性维护时间点，以最小化基础设施在几十年运营期内的总成本和停机风险。 --- 总结 本书的结构设计强调了从“理论基石”到“前沿应用”的无缝衔接。它不仅仅是一本技术手册，更是一部跨学科思维的指南，旨在培养读者运用严谨的数学语言去理解和解决当代工程、技术与经济决策中的核心难题的能力。读者将获得一套处理复杂系统、预测未来趋势、并最终驱动技术创新的核心工具箱。

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这本书的语言风格，说实话，非常有“理工科”的色彩，直截了当，不带任何多余的修饰，仿佛每一个字都是为了承载精确的数学信息而存在。我花了很长时间才适应这种高度凝练的表达方式。尤其是关于线性规划和对偶理论的那几章，作者似乎坚信，一旦读者理解了约束条件和目标函数的相互作用，其他的细节便水到渠成。这种“大开大合”的叙事节奏，对于某些章节来说，确实能起到画龙点睛的作用，一下子点明了问题的核心本质。然而，对于新手来说，这种略显“跳跃”的过渡可能会造成理解上的障碍，感觉像是地图上少了几个关键的路标。我常常需要在脑海中自行补全那些省略掉的中间步骤，以确保自己完全掌握了从一个数学概念到另一个数学概念之间的逻辑跳跃，这无疑增加了阅读的难度，但也从侧面印证了它面向的读者群体可能具有较高的数学素养。

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这本《新世纪网络课程建设工程·经济数学基础》读起来，给我的感觉就像是初次踏入一个布满了复杂符号和严谨逻辑的迷宫。我原本以为“经济数学”会是某种和日常记账差不多的东西，没想到一上来就是对函数、极限的深入探讨，感觉像是被直接拉到了大学高数课堂的第一排。书中的公式推导过程非常细致，每一个步骤都像是工匠在打磨一件精密的仪器，生怕出了毫厘之差。特别是关于优化问题的章节，那些偏导数和拉格朗日乘数法的应用，读起来需要极高的专注力，稍不留神，思维的链条就容易断裂。对于我这种对纯数学有一定基础，但很久没接触的“半路出家”型读者来说，它像是一剂猛药，提神醒脑的同时，也带来了不小的挑战。我得承认，为了跟上作者的思路，我不得不频繁地翻阅后面的附录和参考资料，那种感觉，就像是你在攀登一座知识的高峰，每一步都踏得小心翼翼，生怕脚下就是万丈深渊。它不是那种可以轻松翻阅的读物，而是需要你沉下心来，手握笔和草稿纸，与它进行一场智力上的角力。

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整体而言，这是一部厚重且充满挑战性的著作。它最令我印象深刻的是它对“工程化”的坚持，这种坚持体现在书中无处不在的实例和模型验证上，而不是空泛的理论说教。书中的图表制作得非常专业，数据可视化的效果极佳，能帮助读者迅速把握复杂分布的形态。例如，在讲解信息经济学中的贝叶斯更新模型时，作者不仅给出了公式，还模拟了一个小规模的“课程质量评估”反馈循环，这使得原本晦涩的概率论分支变得生动可感。它仿佛在向读者宣告：这些数学工具不是束之高阁的理论玩具，而是可以用来实实在在解决现实世界中那些棘手问题的利器。唯一的遗憾是，对于数学基础相对薄弱的读者而言，可能需要额外的辅导材料来弥补某些知识点的缺口，否则直接啃这块“硬骨头”可能会有些消化不良。但这丝毫不会掩盖它作为一本高质量、高强度学习资料的价值。

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我发现这本书在处理“经济数学”这一交叉学科时，展现出一种极强的系统性思维。它不仅仅是罗列了微积分、概率论的知识点，而是构建了一个完整的知识体系框架，这个框架旨在解决“新世纪网络课程建设”这一类复杂系统工程中的资源配置和效率优化问题。其中对于动态规划的应用解析，让我眼前一亮。它将一系列相互依赖的决策点，如同串珠子一样串联起来，清晰地展示了前一阶段的选择如何不可逆地影响后续的成本和收益。这种“未来导向”的数学视角，极大地拓宽了我对“规划”二字的理解。它不再仅仅是制作一份时间表，而是一场关于最优路径选择的数学博弈。读完这部分内容，我感觉自己看待商业决策的方式都变得更具层次感和前瞻性，仿佛拥有了一副能看穿短期波动、聚焦长期最优解的“数学眼镜”。

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初读此书，我最大的感受是其结构安排的精妙与严谨，特别是它在探讨“网络课程建设工程”这一宏大背景下，如何将抽象的数学工具落地到实际经济模型构建中的尝试。这本书并未停留在纯粹的理论说教，而是巧妙地将时间序列分析和统计推断融入到对“工程”进度的预估和风险评估中去。我特别欣赏其中对不确定性处理的部分，作者似乎深谙经济决策的本质往往是与风险共舞。例如，在风险价值（VaR）的计算示例中，作者提供的案例模型非常贴近当前金融市场中常见的波动性处理方法，这让我对如何用数学语言来量化“未来”的不可知性有了更直观的认识。它不像传统教材那样只给出理论公式，而是将这些工具嵌入到一个“建设工程”的语境中，使得学习过程不再是孤立的符号游戏，而更像是在为一个复杂的虚拟项目做精细的财务和运营规划。这种结合的深度和广度，远超我对于一本“基础”教材的预期。

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