New Perspectives on Computer Concepts Fourth Edition -- Comprehensive pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Course Technology Ptr (Sd)

作者:June Jamrich Parsons

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-03-07

价格:USD 59.95

装帧:Paperback

isbn号码:9780760064993

丛书系列:

图书标签:

• 计算机概念
• 计算机基础
• 信息技术
• 计算机科学
• 入门教程
• 综合版
• New Perspectives
• 第四版
• 教材
• 数字素养

好的，这是一本名为《数字时代的计算思维与技术前沿》的图书的详细内容简介，它聚焦于信息技术领域的新兴趋势、深入的理论基础和面向未来的应用实践，与您提到的《New Perspectives on Computer Concepts Fourth Edition -- Comprehensive》在内容上形成差异化的视角和深度。 --- 图书名称：数字时代的计算思维与技术前沿 作者： [此处可虚构作者团队，例如：张伟，李静，王明] 出版社： [此处可虚构出版社名称，例如：未来科技出版社] 字数： 约 45 万字 定价： [此处可虚构价格] --- 内容概述 《数字时代的计算思维与技术前沿》是一本面向计算机科学、软件工程、数据科学以及跨学科技术研究人员、高级专业人士和高年级本科生的高阶参考书。本书旨在超越基础概念的介绍，深入剖析当代信息技术生态系统的核心驱动力、底层理论框架以及即将重塑行业的颠覆性技术。 全书结构严谨，从计算的本质哲学出发，逐步深入到高性能计算架构、先进的算法设计范式、复杂系统的安全与伦理治理，最终聚焦于人工智能、量子计算和分布式账本技术的前沿探索。本书强调理论与实践的紧密结合，提供了大量对行业标准、最新研究成果（如 NeurIPS/ICML/SIGCOMM 等顶会论文主题）的深入分析和批判性讨论。 本书的独特之处在于其对“计算思维”的重新定义——不再仅仅是分解问题，而是如何在资源受限、信息爆炸和存在不确定性的复杂环境中，设计出可扩展、可信赖且具有社会责任感的智能系统。 --- 章节结构与核心内容深度剖析 全书共分为七大部分，二十二章，旨在构建一个从理论基础到应用尖端的完整知识图谱。 第一部分：计算的哲学基础与现代架构演进（第 1-3 章） 本部分回顾了图灵机模型在现代并行与分布式环境下的局限性，并探讨了新的计算模型。 第 1 章：超越冯·诺依曼架构：存储器层次结构与非传统计算模型。 深入分析了内存墙问题，探讨近数据计算（PIM）和内存计算（CMP）的硬件实现挑战与性能潜力。讨论了新型存储介质（如 MRAM, ReRAM）对传统内存访问模式的冲击。 第 2 章：并发性、并行性与分布式系统的复杂性理论。 重点讲解了 CAP 理论的局限性，并引入了 PACELC 框架的细微差别。深入探讨了 Lamport 时间戳、向量时钟在处理大规模、高延迟系统中的精确同步问题。 第 3 章：形式化方法与系统验证的最新进展。 介绍模型检测（Model Checking）在确认大规模软件系统（如微服务架构）的正确性与安全性方面的应用，并比较了基于 SMT 求解器和高阶逻辑证明的优劣。 第二部分：高级算法设计与优化（第 4-6 章） 这部分专注于解决传统算法难以应对的 NP 难问题和大数据集下的效率瓶颈。 第 4 章：近似算法与随机化方法在高维空间中的应用。 详细阐述了哈希化技术（如 LSH）在近似最近邻搜索（ANNS）中的数学原理，以及在流数据处理中的收敛性分析。 第 5 章：图论的高级应用：从网络流到动态图算法。 探讨了时间维度上的图数据结构（Temporal Graphs）的建模，以及在社交网络、交通优化中实时更新最大流/最小割的动态算法（如 Dinic 算法的动态变体）。 第 6 章：优化算法在机器学习中的核心地位。 区别于基础的梯度下降，本章聚焦于二阶优化方法（如牛顿法、BFGS），以及处理大规模稀疏优化问题的随机近似牛顿法（SARAH, L-BFGS-B）。 第三部分：深度学习的理论深化与可解释性（第 7-9 章） 本部分不再停留在模型的使用层面，而是深入到训练机制和模型内部的运作原理。 第 7 章：生成模型的内在结构与采样效率。 深入对比变分自编码器（VAE）、生成对抗网络（GANs）以及基于扩散模型（Diffusion Models）的数学基础，重点分析其潜在空间（Latent Space）的连续性和生成多样性之间的权衡。 第 8 章：深度神经网络的泛化能力与鲁棒性分析。 探讨了双下降现象、隐性正则化效应，并引入了谱范数理论来量化模型的复杂度。分析对抗性攻击的数学构造，以及防御机制如梯度掩蔽和输入转换的有效性边界。 第 9 章：可解释人工智能（XAI）的高级量化方法。 聚焦于后验解释工具（如 SHAP, LIME）的数学局限性，并介绍了因果推断方法（如 DoWhy 框架）在建立模型决策因果链中的应用。 第四部分：高性能计算与异构加速（第 10-12 章） 关注如何有效地利用大规模并行硬件资源。 第 10 章：GPU 编程模型与 CUDA 深度优化。 详细分析了 CUDA 线程层次结构、内存模型（共享内存、全局内存的合并访问）与 Warp 调度机制，并提供了高级的并发数据结构设计案例。 第 11 章：大规模并行处理（MPP）与数据并行框架的性能调优。 深入研究 MPI（消息传递接口）的通信原语（如集体通信）的延迟与带宽优化，并分析 Spark、Flink 等框架中数据Shuffle 机制对整体吞吐量的影响。 第 12 章：FPGA 与专用集成电路（ASIC）在加速特定计算任务中的角色。 讨论了领域特定架构（DSA）的设计流程，以及如何利用硬件描述语言（HDL）实现定制化的激活函数或稀疏矩阵乘法单元。 第五部分：网络安全、隐私与可信计算（第 13-15 章） 聚焦于现代计算系统中不可或缺的安全保障和数据主权问题。 第 13 章：后量子密码学与格密码学原理。 详细介绍基于格（Lattice-based）的加密方案（如 LWE/Ring-LWE）的数学难题，以及其在抗量子攻击中的前瞻性，包括密钥交换协议的构建。 第 14 章：零知识证明（ZKP）的实现与协议深度解析。 区别于基础的 SNARKs/STARKs，本章深入探讨了算术电路的构建、多项式承诺方案（如 KZG 承诺）以及在区块链扩容中的实际应用。 第 15 章：同态加密（HE）的性能瓶颈与近似同态加密。 分析全同态加密（FHE）中“密文膨胀”问题，并对比 BGV、BFV、CKKS 等方案在不同计算操作上的开销差异，以及如何通过近似计算来加速隐私保护下的机器学习推理。 第六部分：新兴计算范式：量子与生物启发（第 16-18 章） 探索超越经典比特的计算可能性。 第 16 章：量子计算：从量子门集到容错编码。 深入理解量子力学原理在量子比特操作中的体现，重点讲解 Shor 算法和 Grover 算法的量子电路设计，并分析表面码（Surface Code）在实现逻辑量子比特中的挑战。 第 17 章：量子算法的混合经典-量子优化（VQE/QAOA）。 探讨变分量子本征求解器（VQE）在分子模拟和材料科学中的应用框架，以及如何管理经典优化器与量子硬件之间的迭代循环。 第 18 章：生物启发计算与神经形态工程。 分析脉冲神经网络（SNN）的事件驱动特性，对比其与传统 ANN 在能效上的优势，并探讨 Spiking 模型的学习规则（如 STDP）在硬件实现中的潜力。 第七部分：分布式账本与智能合约的深入架构（第 19-22 章） 聚焦于区块链技术在解决信任、可追溯性方面的深层架构问题。 第 19 章：共识机制的博弈论分析。 详细剖析 BFT（拜占庭容错）协议在异步环境下的性能边界，对比 PoW、PoS 及其变体的经济激励模型（Tokenomics）和安全性假设。 第 20 章：智能合约的静态分析与形式化验证。 探讨如何使用工具链（如 Mythril, Slither）对 EVM 字节码进行漏洞扫描，并引入域特定语言（DSL）来强制执行合约的预设不变式。 第 21 章：跨链互操作性与侧链技术。 深入研究异构链间的通信协议（如 IBC、Relay Chains），以及这些桥接机制在保证原子交换和防止重入攻击方面的架构设计。 第 22 章：去中心化自治组织（DAO）的治理模型与激励错配问题。 从计算经济学角度分析投票机制（如二次方投票）对群体决策的影响，以及如何利用零知识技术提高提案过程的隐私性。 --- 目标读者与学习价值 本书并非入门教材，而是为寻求在计算领域实现突破的专业人员量身定制的深度资源。阅读本书的读者将获得： 1. 理论深度: 对现代计算模型、算法复杂性、信息论基础的严谨把握，而非表面化的概念描述。 2. 前沿洞察: 了解并能批判性地评估当前信息技术领域最活跃的研究方向（如量子计算、后量子密码学、可信 AI）。 3. 系统级思维: 掌握在设计大规模、高性能、高安全要求的复杂系统中，进行跨层级（硬件、系统软件、应用逻辑）优化的方法论。 本书的论述风格严谨、数学基础扎实，适合作为研究生课程的参考教材，或软件架构师、高级算法工程师用于持续职业发展的核心读物。它引导读者从“如何使用”技术转向“为何这样设计”技术，最终目标是培养能够定义未来计算范式的人才。

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老天保佑别让我再学编程了。

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