Theory of Information & Coding

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出版者:Cambridge University Press
作者:Robert McEliece
出品人:
页数:410
译者:
出版时间:2002-05
价格:USD 130.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780521000956
丛书系列:
图书标签:
  • 信息论
  • 编码理论
  • 通信理论
  • 数据压缩
  • 信道编码
  • 纠错码
  • 信息传输
  • 数字通信
  • 概率论
  • 数学基础
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具体描述

This revised edition of McEliece's classic is a self-contained introduction to all basic results in the theory of information and coding. This theory was developed to deal with the fundamental problem of communication, that of reproducing at one point, either exactly or approximately, a message selected at another point. There is a short and elementary overview introducing the reader to the concept of coding. Following the main results, the channel and source coding theorems is a study of specific coding schemes which can be used for channel and source coding. This volume can be used either for self-study, or for a graduate/undergraduate level course at university. It includes dozens of worked examples and several hundred problems for solution.

《复杂系统中的信息流与结构演化》 图书简介 本书深入探讨了信息如何在复杂系统中产生、流动、转化及其对系统结构和动态行为的决定性影响。它并非一本专注于经典信息论或编码理论的教科书,而是将视角提升至宏观和跨学科的层面,聚焦于信息在非线性、自组织、多尺度网络中的涌现特性。 第一部分:复杂系统的拓扑与信息承载 本书首先界定了复杂系统的基本框架,包括网络科学中的核心概念,如无标度网络、小世界现象以及分层结构。我们重点分析了信息在这些拓扑结构中传播的内在机制。 网络拓扑对信息扩散的影响: 详细考察了不同网络结构(如随机网络、规则网络、真实世界网络)如何影响信息的传播速度、覆盖范围和鲁棒性。研究了信息源节点(Hubs)的角色,以及信息流在存在突发事件或链路失效时的动态重构能力。 信息承载单元的异质性: 探讨了系统内各个节点(个体、代理、组件)在信息处理能力、存储容量和响应阈值上的差异,以及这种异质性如何导致系统层面的非线性响应和临界现象。 多尺度信息整合: 复杂系统通常表现出从微观相互作用到宏观集体行为的尺度依赖性。本书构建了描述信息如何在不同尺度间聚合和解耦的模型,揭示了信息整合的效率与系统复杂性之间的权衡关系。 第二部分:信息流动的动力学与非平衡态 信息流动的本质是能量和物质耗散过程的体现。本部分将复杂系统视为一个持续处于远离热力学平衡的开放系统,研究信息驱动的动力学过程。 信息熵与系统演化: 区别于传统信息论中的熵,我们关注的是系统特定状态的概率分布熵,以及它如何随时间变化来指示系统的探索空间和收敛趋势。重点分析了在信息输入和输出驱动下,系统如何实现最大熵生产率的稳态。 反馈回路与自组织: 复杂系统的核心特征是存在大量的正反馈和负反馈回路。本书使用非线性动力学工具,分析信息在这些回路中的循环如何催生出新的结构和模式,例如同步现象、集群形成和图案的形成。特别讨论了信息延迟对系统稳定性的破坏性影响。 相变与信息阈值: 探讨了系统在特定信息流密度或信息质量阈值下发生的相变。例如,在社会网络中,一个观点或谣言的传播如何跨越某个临界点后导致群体态度的剧烈转变。 第三部分:信息结构与系统功能实现 信息流不仅仅是传播,它还必须被系统有效地解释和利用以实现特定功能。本部分关注信息如何编码系统的内在结构和功能潜力。 信息瓶颈与功能限制: 即使在信息充分连接的系统中,信息也可能被“瓶颈”效应所限制,从而阻碍了全局最优决策的达成。我们研究了如何量化系统中的信息瓶颈,并提出优化信息传输路径以增强系统韧性的方法。 结构的可塑性与信息驱动的学习: 复杂系统,尤其是生物和人工生命系统,具有根据接收到的信息重塑自身连接结构的能力。本书利用图论和动力学系统理论,阐释了系统如何通过结构更新来优化对未来信息的预测和响应,即信息驱动的适应性。 因果关系识别与预测: 在充满噪声和冗余信息的复杂系统中,精确识别真正驱动系统行为的因果链至关重要。我们引入了基于信息分解和转移熵(Transfer Entropy)的方法,用于在高度耦合的系统中分离出有效的因果信息流,并以此为基础构建更可靠的中长期预测模型。 第四部分:信息的鲁棒性、脆弱性与保护 任何信息系统都面临着来自内部或外部的干扰和攻击。本部分关注系统如何抵抗信息失真,以及如何利用结构冗余来维持核心功能。 错误传播与纠错机制的生物启发: 分析了错误信息(噪声、虚假信息)在网络中的传播模式,并借鉴生物系统中的冗余编码和协同校验思想,讨论了在无中心控制的情况下,如何设计具有内在信息纠错能力的复杂结构。 信息攻击的脆弱性分析: 识别系统中最易受信息干扰攻击的节点和连接,评估攻击对系统信息传递效率和整体稳定性的破坏程度。 跨尺度信息流的保护策略: 提出了针对宏观功能(如系统稳定性)和微观动力学(如个体决策一致性)的不同信息保护策略,强调在资源有限的情况下,如何优先保护对系统生存至关重要的信息通路。 本书面向对非线性科学、复杂网络、系统动力学以及信息科学交叉领域感兴趣的研究人员、高级工程师和研究生。它提供了一套概念框架和数学工具,用以理解和驾驭现代科学中最具挑战性的问题之一:信息在自组织世界中的作用。

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用户评价

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这本书的封面设计真是太抓人眼球了,那种深邃的蓝色调配上极简的几何图形,一下子就让人感觉到了它的专业性和深度。我拿到手时,光是掂量重量就觉得这绝对是一部硬货,不是那种浮于表面的科普读物。翻开内页,首先映入眼帘的是那些严谨的数学符号和公式,看得出来作者在推导和证明上是下了血本的,每一个逻辑步骤都像是经过千锤百炼的精钢,坚不可摧。虽然有些初学者可能会被这些复杂的数学语言吓退,但对于真正想钻研底层原理的人来说,这简直是宝库。它不像市面上很多教材那样,只是罗列公式,而是深入浅出地剖析了信息论和编码理论背后的哲学思想,让我对“信息”这个概念有了全新的认识。特别是关于熵和信道容量那几章,作者的讲解角度非常独特,结合了物理学的视角,使得抽象的概念变得异常生动和可触摸。我花了好几天时间才啃完前三章,但那种智力被充分调动的满足感,是其他读物难以比拟的。这本书的排版也值得称赞,字体大小适中,行距合理,长时间阅读眼睛也不会感到疲劳,足见出版方对细节的重视。

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这本书给我的整体感觉是“厚重且富有启发性”。我曾尝试阅读过其他几本同领域的经典著作,但常常因为其晦涩的表达方式而感到沮丧。而这本书在保持高学术水准的同时,似乎找到了一种独特的平衡点。它的行文风格非常正式,用词精准,几乎没有一句废话,但奇怪的是,这种“惜字如金”反而形成了一种独特的阅读节奏感。我特别喜欢它在总结章节时所采用的概括性语句,往往寥寥数语就能点破整个章节的核心思想,让人豁然开朗。书中对信源编码的讨论,比如算术编码的细节处理,简直是教科书级别的范例,清晰地展示了理论最优与实际可实现性之间的微妙关系。我把这本书带到好几个研讨会上,不少同行看到书名后都表现出一种混合着敬佩与畏惧的眼神,这侧面印证了这本书在该领域的权威地位。

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这本书的深度和广度都令人咋舌,它显然不是一本为入门者准备的“入门指南”,更像是一部面向研究人员的参考手册。我特别欣赏作者在处理前沿课题时的严谨态度。书中对于现代通信系统中的一些瓶颈问题,如信道建模的非理想性,探讨得尤为深入。我注意到它甚至涉猎到了信息论在统计推断和机器学习中的一些新兴应用,这使得这本书的价值超越了传统的通信领域,具有更强的跨学科影响力。虽然阅读过程充满了挑战,时不时需要停下来查阅高等代数或者概率论的知识点,但这正是我需要的——一本能迫使我主动去巩固基础的“催化剂”。它不是简单地告诉你“是什么”,而是深入挖掘“为什么是这样”,这种对底层原理的探究精神,是任何速成教程都无法给予的。书中的附录部分整理得也非常用心,提供了大量参考文献,为希望继续深造的读者指明了方向。

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老实说,这本书的购买是一次对自我的挑战。我不是科班出身,更多是通过项目经验接触到这些概念的,所以很多基础知识点是零散的。这本书就像一个巨大的、结构清晰的知识地图,将我零散的认知碎片完整地拼接了起来。它的章节结构设计得极其巧妙,前几章建立起扎实的数学基础,随后才逐步引入信息论的核心框架,最后在高阶的编码理论部分实现完美收官。这种结构设计极大地帮助我系统性地梳理了知识体系,消除了我心中长期存在的知识盲区。我最欣赏的一点是,它没有停留在对经典理论的重复阐述上,而是加入了对信息论在未来技术,比如量子计算和安全通信中潜在影响的探讨,这让这本书保持了极高的时效性和前瞻性。合上书本时,我感到了一种扎实的进步感,仿佛自己真正触碰到了信息科学的基石。

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说实话,我是在一个朋友的极力推荐下才购入的,起初我对这种理论性极强的书籍抱有一种敬而远之的态度,毕竟我更偏向于应用层面的学习。然而,这本书彻底颠覆了我的看法。它的叙事节奏非常稳健,没有那种急于求成的浮躁感。作者似乎非常清楚读者的困惑点在哪里,总能在关键的地方插入一些历史背景或者实际应用的思考,哪怕是晦涩难懂的定理,也能通过一个精心构建的例子串联起来。比如,讲到纠错码时,它没有直接跳到复杂的代数结构,而是先从最原始的冗余校验思想讲起,一步步引出哈明米格理论,这种循序渐进的教学法,极大地降低了我的学习门槛。更让我惊喜的是,书中对不同编码方案的效率和复杂度的对比分析异常详尽,数据支撑非常扎实,让我能清晰地判断出每种方法的适用场景和局限性。这本书更像是一位经验丰富的老教授在耐心指导,而不是冰冷的教科书,它的“温度”在于对知识体系的尊重和对读者学习过程的体贴。

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