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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:高金源

出品人:

页数:349 页

译者:

出版时间:2001年1月1日

价格:25.0

装帧:平装

isbn号码:9787810770224

丛书系列:

图书标签:

• 计算机控制
• 控制系统
• 自动化
• 嵌入式系统
• 单片机
• PLC
• MATLAB
• Simulink
• 工业控制
• 传感器

《赛博格的黎明：从生物动力学到智能仿生器官》 这是一部关于生命与机器交织的未来史诗，它探讨了人类对自身生物学极限的超越，以及由此引发的深刻伦理与哲学命题。 本书并非聚焦于传统的自动化或信息控制领域，而是深入剖析了跨越生物学、工程学、神经科学和材料科学的前沿领域——赛博格化（Cyborgization）。我们的探索始于对生命体内部复杂调控机制的理解，并以此为蓝本，重塑和增强人类自身的生理与认知能力。 第一部分：生物动力学的精妙与重构 第一章：生命的底层代码——自适应与稳态的涌现 我们首先将目光投向自然界中最精妙的控制系统：生物体。与传统的线性或反馈控制理论不同，生命系统展现出惊人的非线性、鲁棒性和自组织能力。本章详细分析了细胞信号通路中的概率性决策、免疫系统的分布式学习机制，以及内分泌系统如何通过多激素网络的协同作用维持内环境的动态平衡。重点探讨了如何从基因调控网络中提取出适用于工程设计的“生物启发算法”（Bio-Inspired Algorithms），这些算法远比图灵机模型更擅长处理不确定性和环境扰动。 第二章：软物质的张力——新兴生物材料的革命 控制不仅仅依赖于信息流，更依赖于承载信息的“硬件”。本章转向材料科学的前沿，研究如何合成具有生物相容性、自我修复能力和可编程特性的活体材料与智能水凝胶。我们将详细介绍“活性软体机器人”（Active Soft Robotics）的构建原理，这些机器模仿肌肉的收缩和神经元的传导，能够无缝地嵌入到生物组织中而不引发排异反应。重点案例包括基于聚电解质复合物的微流控泵和模仿肌腱结构的自修复聚合物。 第三章：从神经元到网络——解析大脑的并行计算 人脑是迄今为止最强大的信息处理系统。本章摒弃了将大脑简化为数字计算机的传统观点，转而采用“动态系统理论”来描述神经元的群集行为。我们分析了场电位（Field Potentials）、振荡同步性（Oscillatory Synchronization）在记忆编码和决策制定中的作用。随后，我们将这些发现应用于类脑计算（Neuromorphic Computing）的设计，探讨如何构建低功耗、高密度、事件驱动的脉冲神经网络芯片，为未来高级人机接口奠定基础。 第二部分：人机融合的边界拓展 第四章：感官的延伸——超越五感的增强模块 本部分的核心在于探索如何通过工程手段，为人类添加“缺失”或“增强”的感官体验。我们不再满足于视觉和听觉的机械替代，而是致力于开发能够感知电磁场、磁场、高频声波甚至化学梯度的新型传感器。本章详细描述了皮下植入式传感器阵列的工作原理，以及它们如何将非人类信息实时转换为大脑皮层可以理解的信号模式（例如，通过触觉反馈或直接皮层刺激）。讨论了如何在不损害自然感官的前提下，实现多模态信息的融合处理。 第五章：运动的重建与强化——假体智能的演进 假肢技术已从简单的机械替代，发展到与中枢神经系统直接对话的智能系统。本章侧重于“双向神经接口”（Bidirectional Neural Interfaces）的最新突破。我们研究了侵入式电极阵列（如Utah阵列的高级迭代）如何精确解码运动皮层的意图信号，以及如何通过感觉反馈环路（如触觉皮肤或本体感觉刺激）将假肢抓取的力度、纹理信息回馈给使用者，实现真正的“体感”控制。同时也探讨了外骨骼系统如何通过预测步态和优化能量消耗，实现对肢体力量的指数级增强。 第六章：认知接入——记忆、学习与意识的数字化桥梁 这是全书最具争议也最引人入胜的部分：直接对高级认知功能进行工程干预。我们回顾了对海马体和前额叶皮层进行深度刺激以治疗认知障碍的临床试验，并探讨了理论上实现“记忆增强”或“知识传输”的可能性。本章批判性地分析了“脑机接口”（BCI）在提升工作记忆容量和加速技能习得方面的潜力，以及随之而来的数据安全、隐私保护和身份认同的哲学难题。我们审视了“数字永生”的早期概念，以及将人类心智的某些功能备份或迁移至硅基载体的技术路线图。 第三部分：赛博格伦理与社会结构重塑 第七章：性能鸿沟——升级带来的社会分化 当“增强”成为可能时，它将不可避免地引发关于公平性、可及性与强制性的激烈辩论。本章分析了技术升级可能导致的“生物阶层固化”——那些能够负担得起认知或生理增强的人群，与自然人之间形成的性能差距。我们考察了各国政府和国际组织在监管“人体增强技术”方面面临的困境，以及如何平衡个人自主权与社会整体利益。 第八章：自我的边界——后人类主义的哲学审视 赛博格化不仅仅是工具的附加，它从根本上挑战了我们对“人”的定义。本书的最后一部分转向哲学思辨：一个被大量非生物部件替代或增强的实体，其“人性”是否依然存在？我们探讨了意识是否可以被模块化、备份和复制，以及这种技术对人类历史叙事和文化连续性的冲击。书中引用了多位未来学家、伦理学家和神经哲学家对“后人类存在状态”的预测，引导读者思考，在一个生命与机器的界限日益模糊的未来，我们应该如何定义“健康”、“自然”与“价值”。 《赛博格的黎明》是一本献给未来工程师、生物学家、政策制定者以及所有对人类潜能保持好奇心的读者的深度报告。它描绘的不是遥远的科幻场景，而是正在我们实验室中酝酿的现实，呼吁我们以最审慎和最具远见的态度，迎接这场生物学与工程学的宏大交汇。

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这本书的封面设计得非常引人注目，色彩搭配沉稳又不失现代感，让人一上手就觉得内容应该很扎实。我特意翻阅了几页，发现它似乎聚焦于一些非常前沿的工业自动化领域，尤其是在那些复杂的实时算法和嵌入式系统集成方面，讲解得相当深入。我留意到其中好几章都在详细阐述如何利用最新的传感器技术来实现高精度的运动控制，这一点对我正在进行的一个精密机械项目非常有参考价值。作者在描述那些复杂的数学模型时，似乎采用了非常直观的图示辅助说明，这对于我这种偏向实践操作的读者来说，无疑是极大的便利。不过，坦白说，对于一些纯理论基础较为薄弱的读者，可能需要花额外的时间去消化其中的高级数学推导。我个人非常欣赏它在案例分析部分所展现出的广度，从大型流水线优化到微型医疗设备控制，都囊括了进去，显示出作者对该领域的掌握程度非常全面和深入。总体而言，这本书的气场很强，它不仅仅是一本教科书，更像是一本高级工程师的实战手册，能让人快速掌握解决复杂工程问题的核心思路和工具箱。

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这本书给我最大的冲击是它对“鲁棒性”这个概念的阐述，简直是教科书级别的精彩。作者没有停留在理论的表面，而是深入剖析了导致系统性能下降的各种不确定性来源，从参数的微小波动到执行器的滞后和饱和，都一一进行了系统的建模和分析。我尤其欣赏它在介绍现代控制理论分支时所展现出的那种严谨和条理清晰。它仿佛在引导读者，一步步地从经典控制的局限性中走出来，拥抱更具适应性和容错能力的现代方法。书中对非线性系统的处理部分，采取了一种非常巧妙的平衡策略，既介绍了前沿的滑模控制思想，又没有完全抛弃传统的反馈线性化技巧，使得不同知识背景的读者都能找到切入点。这本书的语言风格带着一种学者的睿智和工程师的务实，读起来既有学术的深度，又不失实践的温度，让人感觉作者是真正用心在传递知识，而不是在完成任务。

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我花了相当长的时间来对比不同控制策略的优缺点，这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是告诉我们“应该用什么”，更重要的是解释了“为什么不用其他的”。书中对不同控制架构的性能指标、计算复杂度、以及对环境变化的敏感性进行了详尽的对比表格和图示分析。这对于项目初期的方案选型阶段至关重要，能够帮助决策者快速锁定最优的技术路径。我特别关注了其中关于数字控制系统离散化误差处理的部分，作者提出的几种补偿方法，非常具有可操作性，特别是针对高频信号的采样策略优化，为我解决一个困扰已久的时钟同步问题提供了新的思路。这本书的内容组织结构非常严谨，每一章的引入都像是对前一章知识点的自然延伸和深化，形成了一个紧密的知识网络。它更像是一部工具书，未来在工作中遇到具体难题时，我一定会第一时间翻开它来寻找解决方案和理论依据。这本书的价值，在于其经久不衰的实用性和扎实的理论基础。

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这本书的排版和装帧质量是毋庸置疑的优秀，纸张厚实，字体清晰，即便是长时间阅读也不会让眼睛感到疲劳。内容上，我发现它在讨论系统设计方法论时，着重强调了“自顶向下”的分解策略，这对于构建大型复杂系统非常有指导意义。作者似乎非常推崇模块化和接口定义的清晰化，这一点在软件架构设计中尤为重要。书中穿插了许多作者自己多年的实践经验总结，这些“过来人”的忠告，往往比教科书上的标准定义来得更具价值，它们能帮你避开很多不必要的弯路。比如，关于如何处理环境噪声干扰的部分，书中给出的滤波器设计方案，既考虑了性能最优，也兼顾了计算资源的限制，这种务实的态度非常值得称赞。虽然我个人对其中关于某些特定硬件平台的介绍不是很感兴趣，但我可以明显感觉到，作者在努力搭建一个普适性的理论框架，确保读者无论使用何种底层实现，都能从中受益。这是一本需要反复研读才能完全吸收其精髓的著作。

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阅读这本书的过程，就像是进行了一场精心规划的知识探险。我原以为内容会比较枯燥，充满了公式和晦涩的术语，但出乎我的意料，作者在行文风格上非常注重逻辑的连贯性和叙事的流畅性。它不是简单地罗列知识点，而是像在讲述一个技术发展的脉络，从基础原理的建立，到中间遇到的技术瓶颈，再到最终的突破和应用，层次感分明。特别是关于系统稳定性分析那一部分，作者似乎用了一种非常巧妙的类比手法，将抽象的控制理论具象化了，这让我对那些原本感觉高不可攀的李雅普诺夫稳定性判据有了更深刻的理解。我发现自己不自觉地在思考如何将书中的概念应用到我日常遇到的那些“疑难杂症”上。唯一让我略感遗憾的是，对于一些特定工业总线协议的介绍篇幅略显不足，如果能再增加一些关于现场总线差异化应用和故障诊断策略的篇幅，那就更为完美了。这本书的深度和广度都让人印象深刻，绝对是技术人员书架上不可或缺的参考资料。

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