Uncertainty Modeling And Analysis in Engineering And the Sciences

Uncertainty Modeling And Analysis in Engineering And the Sciences pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:CRC Pr I Llc
作者:Ayyub, Bilal M./ Klir, George J.
出品人:
页数:378
译者:
出版时间:
价格:1225.75元
装帧:HRD
isbn号码:9781584886440
丛书系列:
图书标签:
  • 不确定性
  • Uncertainty Modeling
  • Engineering Sciences
  • Statistical Analysis
  • Risk Assessment
  • Simulation Methods
  • Predictive Modeling
  • Science Applications
  • Data Uncertainty
  • Mathematical Modeling
  • Probabilistic Modeling
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具体描述

Engineers and scientists often need to solve complex problems with incomplete information resources, necessitating a proper treatment of uncertainty and a reliance on expert opinions. Uncertainty Modeling and Analysis in Engineering and the Sciences prepares current and future analysts and practitioners to understand the fundamentals of knowledge and ignorance, how to model and analyze uncertainty, and how to select appropriate analytical tools for particular problems. This volume covers primary components of ignorance and their impact on practice and decision making. It provides an overview of the current state of uncertainty modeling and analysis, and reviews emerging theories while emphasizing practical applications in science and engineering. The book introduces fundamental concepts of classical, fuzzy, and rough sets, probability, Bayesian methods, interval analysis, fuzzy arithmetic, interval probabilities, evidence theory, open-world models, sequences, and possibility theory. The authors present these methods to meet the needs of practitioners in many fields, emphasizing the practical use, limitations, advantages, and disadvantages of the methods.

《工程与科学中的不确定性建模与分析》 本书深入探讨了在工程与科学领域中,理解、量化和管理不确定性这一至关重要的课题。从理论基础到实际应用,本书系统地介绍了各种方法和技术,旨在帮助读者更有效地应对现实世界中的复杂性和不可预测性。 核心内容概述: 本书首先奠定了不确定性建模的理论基石,包括概率论、统计推断以及与不确定性相关的基本概念。我们将从最基础的随机变量和概率分布开始,逐步深入到更高级的主题,例如贝叶斯推断、蒙特卡洛方法、模糊逻辑以及证据理论等。每一章都力求清晰地阐述相关理论,并辅以易于理解的数学表述和直观的图形解释。 主要章节及内容详述: 第一部分:不确定性的理论基础 概率论与统计学入门: 本章将回顾概率论的核心概念,包括条件概率、贝叶斯定理、概率密度函数和累积分布函数。我们将探讨描述随机现象的常用概率分布,如正态分布、均匀分布、指数分布、泊松分布等,并讲解如何根据观测数据选择和拟合合适的分布。统计推断的基础,如参数估计(最大似然估计、矩估计)、假设检验和置信区间的构建,也将被详细介绍。 不确定性描述与量化: 除了传统的概率框架,本章还将介绍其他不确定性描述方法。我们将深入研究模糊逻辑,探讨其在处理语言不确定性和主观判断方面的优势,以及如何构建模糊规则和进行模糊推理。证据理论(Dempster-Shafer理论)也将被引入,阐述其在融合来自不同信源的证据,并处理证据重叠和冲突方面的能力。 依赖性建模与相关性分析: 真实世界中的变量往往不是相互独立的,它们之间可能存在复杂的依赖关系。本章将聚焦于依赖性建模,介绍相关系数、协方差矩阵等基本概念,并深入探讨 copula 函数在捕捉多元变量之间的非线性依赖关系方面的强大作用。这将有助于我们更准确地构建多变量不确定性模型。 第二部分:不确定性分析与传播 敏感性分析: 了解模型输出对输入参数变化的敏感程度,对于识别关键不确定性来源至关重要。本章将介绍多种敏感性分析方法,包括局部敏感性分析(如偏导数法)和全局敏感性分析(如 Sobol 指数、Morris 方法)。这些方法可以帮助我们量化不同输入参数对模型输出不确定性的贡献度。 不确定性传播: 当输入变量包含不确定性时,这些不确定性将如何在模型中传播并影响输出结果?本章将系统地介绍不确定性传播的技术,包括解析方法(如泰勒展开法)和数值方法(如蒙特卡洛模拟)。我们将详细讲解如何通过大量模拟样本来评估模型输出的概率分布和统计特性。 贝叶斯不确定性量化: 贝叶斯方法在不确定性量化中扮演着核心角色。本章将从贝叶斯角度出发,解释如何将先验知识与观测数据相结合,形成后验分布,从而更全面地描述参数的不确定性。我们将介绍马尔可夫链蒙特卡洛(MCMC)等抽样方法,用于近似计算复杂的后验分布。 第三部分:面向工程与科学的建模方法 随机过程与时序分析: 许多工程和科学现象随时间演变,表现出随机过程的特性。本章将介绍马尔可夫链、泊松过程、布朗运动等基本随机过程,并探讨如何进行时序数据的分析,包括平稳性检验、自相关分析以及ARMA、ARIMA等经典时序模型。 数据驱动的不确定性建模: 在数据丰富的时代,如何从海量数据中学习并构建不确定性模型?本章将介绍机器学习与不确定性建模的结合,例如高斯过程回归、贝叶斯神经网络、集成学习等方法。这些技术能够从数据中自动学习复杂的依赖关系和不确定性特征。 不确定性在决策与优化中的应用: 如何在存在不确定性的情况下做出最优决策?本章将探讨随机规划、鲁棒优化等决策框架,以及如何在不确定性模型的基础上进行风险评估和管理。我们将通过具体案例展示如何将不确定性分析的成果应用于实际的工程设计和科学研究中。 第四部分:高级主题与前沿进展 深度学习与不确定性估计: 随着深度学习的广泛应用,如何为其预测结果提供可信赖的不确定性估计成为研究热点。本章将介绍 MC Dropout、Deep Ensembles、Bayesian Neural Networks 等用于量化深度学习模型不确定性的技术。 证据推理与可信人工智能: 本章将进一步探讨证据推理的先进技术,以及如何在人工智能系统中实现可解释性、鲁棒性和公平性。我们将讨论如何构建“可信赖”的人工智能模型,使其能够可靠地处理现实世界中的各种挑战。 案例研究与实践指南: 为了巩固所学知识,本书将包含多个来自不同工程和科学领域的案例研究,涵盖结构可靠性分析、风险评估、系统性能预测、材料科学建模、生物信息学分析等。这些案例将展示如何综合运用本书介绍的各种工具和方法来解决实际问题,并提供实用的操作指南和编程建议。 目标读者: 本书适合于工程学、物理学、计算机科学、统计学、数学等领域的本科生、研究生以及研究人员。它也对那些需要在日常工作中处理不确定性问题的工程师、数据科学家和决策者具有极高的参考价值。通过阅读本书,读者将能够建立起系统的不确定性思维,掌握先进的建模与分析工具,从而在复杂多变的科学与工程挑战中取得更优越的成果。

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读后感

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用户评价

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这本《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》的书名本身就充满了吸引力,让我这个在实际工程中饱受不确定性困扰的读者跃跃欲试。我一直在寻找一本能够系统性地解释不确定性来源、量化方法以及如何在实际工程决策中有效应用这些分析的书籍。从书名来看,它似乎能填补我在这方面的知识空白。我尤其好奇书中是如何将理论框架与工程实践相结合的,例如在项目风险评估、产品可靠性设计,甚至是复杂的系统仿真中,不确定性是如何被纳入考量的。我希望这本书能够提供清晰的步骤和可操作的建议,帮助我更好地理解和应对那些常常让我们项目陷入泥潭的模糊性。从读者的角度出发,我更看重的是实用性,即这些理论和方法是否能够转化为 tangible 的成果,帮助我做出更明智、更稳健的工程决策。这本书是否能够教会我如何识别数据中的不确定性,如何选择合适的概率分布来描述它们,以及如何在后续的计算和分析中传播和管理这些不确定性,都是我非常期待的。我希望它不仅仅是一本理论书,更是一本能够指导我解决实际问题的工具书,让我在面对复杂工程挑战时,能够更加自信和从容。

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听到《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这本书名,我脑海中立即浮现出许多科研项目中的关键时刻:在模拟复杂物理现象时,对输入参数的敏感性分析;在评估新材料性能时,对实验数据的可靠性评估;在进行风险评估时,对未来可能事件发生概率的估计。这本书似乎能为解决这些难题提供系统性的指导。我特别想知道书中是如何将抽象的数学工具与具体的工程和科学问题联系起来的。例如,它是否会讲解如何利用贝叶斯推断来更新模型参数,或者如何利用马尔可夫链蒙特卡洛方法来对复杂模型进行采样和分析?更重要的是,我期待书中能够提供一些关于如何清晰地传达不确定性分析结果的指导,以及如何利用这些信息来支持更明智、更具有前瞻性的科学研究和工程决策。如果这本书能帮助我提升在不确定性环境下进行科学探索和工程实践的能力,那将是我最希望看到的。

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《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名让我眼前一亮,因为它触及了我作为一名工程师一直以来最为关注的核心问题之一。在工程实践中,我们每天都在与各种形式的不确定性打交道:材料性能的差异、环境条件的波动、操作人员的经验差异等等,这些都可能导致最终结果的偏差。我迫切希望这本书能够提供一套系统性的方法论,帮助我理解这些不确定性的来源,并且量化它们对工程系统性能的影响。我特别期待书中能够包含一些关于如何利用仿真技术,如蒙特卡洛模拟,来评估不同设计方案在不确定性条件下的表现,并给出相应的优化建议。此外,我也非常关心书中是如何将不确定性分析的结果,转化为实际的工程决策和风险管理的策略的。如果这本书能够提供一些实际的案例,展示如何在具体工程项目中,成功地应用这些不确定性分析技术来规避风险、提高效率,那将是我最看重的价值所在。

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《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名一下子触动了我内心深处对精确性的追求。在我的工作领域,任何微小的误差都可能导致灾难性的后果,因此,理解和控制不确定性是至关重要的。我一直试图寻找一本能够深入剖析不确定性来源,并提供系统性解决方案的书籍。我希望这本书能够涵盖从最基础的统计学原理,到更高级的机器学习和人工智能方法在不确定性分析中的应用。例如,它是否会讨论如何区分随机不确定性和认知不确定性?是否会提供一些实际的案例研究,展示如何在不同工程领域,如航空航天、土木工程、生物医学等,成功地应用这些不确定性分析方法?我特别期待书中能够提供一些关于不确定性量化和传播的实用指南,帮助我构建更加 robust 的模型,并做出更具鲁棒性的工程设计。这本书的价值,对我而言,在于它能否帮助我建立一个清晰的框架,来理解和管理那些隐藏在数据和模型背后的不确定性,从而提升我工作的可靠性和效率。

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《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名让我意识到,在我的工程设计工作中,总有一些因素是我无法完全控制或精确预测的。例如,材料的微观结构变化、外部环境的随机扰动、甚至是用户的操作习惯,都可能引入不确定性,并影响最终的设计效果。我非常希望这本书能够提供一套全面的方法论,帮助我识别、量化和管理这些不确定性。我期待书中能够涵盖从数据驱动的不确定性建模,到基于物理原理的不确定性分析,再到如何将这些分析结果融入到决策过程中。特别是,我希望能找到关于如何进行“鲁棒性设计”,也就是设计出在各种不确定性条件下都能保持良好性能的工程系统的方法。如果书中能够提供一些具体的软件工具或算法,能够帮助我实现这些不确定性分析和设计,那就更有价值了。

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读到《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名,我 immediately 联想到了我在多年的科学研究过程中所遇到的无数挑战。科学研究的本质就是探索未知,而未知往往伴随着不确定性。无论是实验数据的噪声,模型参数的估计误差,还是理论假设的局限性,都可能引入不确定性。这本书的出现,恰好迎合了我对如何更严谨、更科学地处理这些不确定性的渴望。我特别想知道书中是如何从数学和统计学的角度来严谨地定义和量化不确定性的,例如,它是否会深入探讨贝叶斯方法、蒙特卡洛模拟等在不确定性分析中的核心作用?更重要的是,我希望这本书能够提供一些前沿的分析技术,帮助我在复杂系统中揭示潜在的风险和隐藏的关联。例如,在我的研究领域,我们常常需要构建复杂的模型来描述自然现象,而这些模型的输入参数往往是无法精确得知的。这本书是否能提供一些先进的技术,让我们能够在这种情况下,依然能够对模型的输出结果做出 reliable 的预测,并且量化这些预测的不确定性范围,这将是我非常看重的。

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《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名本身就充满了学术深度和实践意义,让我这样一个在科技领域工作多年的研究者充满了期待。我一直在思考如何更有效地量化和管理那些影响科学发现和技术创新的不确定性因素。我希望能在这本书中找到对“不确定性”的深入哲学和数学层面的探讨,比如它如何定义不确定性,如何将其与“风险”区分开来,以及在不同的学科背景下,不确定性可能呈现出哪些不同的形态。我特别关注书中是否会介绍一些能够处理高维度、非线性、以及动态不确定性的先进建模技术,例如深度学习中的不确定性估计,或者复杂系统中的涌现性行为分析。如果书中能够提供一套清晰的流程,指导我们如何从数据的采集、预处理,到模型的构建、验证,再到不确定性分析的实施和结果的解释,都能够做到严谨和科学,那将对我的研究工作具有极其重要的指导意义。

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从《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个书名来看,我预见到这本书将为我提供一个深入理解不确定性在科学研究与工程实践中扮演角色的平台。在我以往的阅读经历中,许多书籍都侧重于某一类不确定性或某一种特定的分析方法,而这本书似乎试图构建一个更全面的框架。我非常好奇书中是如何界定和区分不同类型的不确定性,例如测量误差、模型不确定性、以及随机性过程带来的不确定性,并且提供相应的建模技术。我期待书中能够详细介绍各种不确定性分析的工具和技术,例如概率论、统计推断、模糊逻辑、证据理论等等,并阐述它们各自的优缺点以及适用场景。更重要的是,我希望这本书能够提供一些指导性的原则,帮助我选择最合适的方法来处理特定问题的不确定性。如果书中能够结合实际的科学和工程案例,展示如何通过有效的不确定性建模和分析,来提高预测的准确性,优化决策过程,甚至发现新的科学规律,那将是非常令人振奋的。

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对于《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个标题,我首先想到的是它在科学探索中的重要性。科学的进步,往往是在不断试错和修正中进行的,而这个过程离不开对不确定性的认知和分析。我渴望了解这本书是如何将数学上的严谨性与科学研究的实践性相结合的。它是否会介绍一些经典的概率理论,比如概率密度函数、累积分布函数等,并且展示它们在量化不确定性中的应用?我更感兴趣的是,这本书是否会提供一些关于如何评估和验证不同不确定性模型的有效性的方法,以及如何选择最适合特定问题的分析工具?例如,在处理大型数据集时,如何有效地识别和量化数据中的不确定性,并利用这些信息来优化实验设计或模型构建,这将是极具价值的。我希望这本书能够教会我如何将抽象的数学概念转化为解决具体科学问题的能力,从而在我的研究中取得更显著的突破。

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读到《不确定性建模与分析在工程与科学中的应用》这个标题,我立刻联想到了我在实验室里无数次面对的实验结果的波动性。科学研究的本质就是对未知世界的探索,而这种探索本身就充满了不确定性。我希望能在这本书中找到解答,关于如何更科学、更严谨地处理这些不确定性。例如,书中是否会深入探讨如何区分随机误差和系统误差?如何利用统计方法来量化实验数据的可靠性?我更期待的是,这本书能够提供一些先进的建模技术,来预测和评估那些难以直接测量的系统参数的不确定性。如果书中能够结合一些经典的科学实验案例,来展示这些不确定性分析方法是如何被应用于解释实验结果、修正理论模型,甚至发现新的科学现象,那将是对我极大的启发。我希望这本书能够帮助我建立一个更坚实的理论基础,让我能够更自信地面对实验中遇到的各种不确定性,并从中提取出更有价值的科学信息。

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