Applied and Industrial Mathematics in Italy

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出版者:
作者:Primicerio, Mario; Spigler, Renato; Valente, Vanda
出品人:
页数:608
译者:
出版时间:2005-6
价格:$ 279.00
装帧:
isbn号码:9789812563682
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 应用数学
  • 工业数学
  • 意大利
  • 数学史
  • 科学史
  • 工程数学
  • 数值分析
  • 建模
  • 计算数学
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具体描述

Industrial mathematics is evolving into an important branch of mathematics. Mathematicians, in Italy in particular, are becoming increasingly aware of this new trend and are engaged in bridging the gap between highly specialized mathematical research and the emerging demand for innovation from industry. In this respect, the contributions in this volume provide both R&D workers in industry with a general view of existing skills, and academics with state-of-the-art applications of mathematics to real-world problems, which may also be incorporated in advanced courses.

意大利应用与工业数学:前沿研究与实践探索 本书《意大利应用与工业数学》深入剖析了意大利在应用与工业数学领域蓬勃发展的现状、前沿研究成果以及在各行各业的广泛实践。意大利作为欧洲重要的学术与工业中心,其在数学科学与实际问题相结合方面的贡献尤为突出。本书旨在为读者呈现一个全面而深入的视角,揭示意大利数学家们如何运用严谨的数学工具解决复杂的现实挑战,推动技术创新与产业升级。 内容概述: 本书的结构紧凑而逻辑清晰,首先从宏观层面勾勒出意大利应用与工业数学的发展脉络与学科特点。随后,将重点聚焦于几个关键的研究方向,并辅以详实的案例研究,展示数学理论如何转化为切实可行的解决方案。 第一部分:意大利应用与工业数学的发展概览 历史传承与学科演进: 追溯意大利在微积分、微分方程、概率论等基础数学领域的辉煌历史,以及这些传统如何孕育出蓬勃发展的应用数学学科。探讨意大利数学界在工业革命以来,特别是二战后,如何积极拥抱应用数学,并与其工业发展需求紧密结合。 研究机构与人才培养: 介绍意大利在应用与工业数学领域拥有的一流研究机构、大学及研究中心,例如著名的Scuola Normale Superiore di Pisa, Università di Roma "La Sapienza", Politecnico di Milano等。分析意大利在培养跨学科数学人才方面的独特模式与优势。 学科交叉与前沿趋势: 阐述意大利应用与工业数学与其他学科(如工程学、物理学、生物学、经济学、计算机科学等)的深度融合,以及当前最受关注的研究热点,包括但不限于计算数学、最优化理论、建模与仿真、数据科学与机器学习等。 第二部分:核心研究领域与理论突破 本书将深入探讨意大利在以下几个关键应用与工业数学领域取得的代表性研究成果: 计算数学与数值分析: 高性能计算与科学模拟: 重点介绍意大利在开发高效算法、并行计算技术以及在流体力学、材料科学、天气预报等领域的复杂系统数值模拟方面的贡献。例如,对计算流体力学(CFD)中边界元法(BEM)和有限元法(FEM)的深入研究与优化,以及在量子化学计算方面的突破。 科学可视化与数据分析: 探讨意大利在发展先进可视化技术方面的努力,如何将复杂的数学模型和海量数据以直观易懂的方式呈现,从而辅助决策和发现新的科学规律。 优化理论与控制系统: 组合优化与运筹学: 介绍意大利在解决大规模组合优化问题(如排程、路径规划、资源分配)方面的理论创新,及其在物流、供应链管理、生产调度等领域的应用。 非线性控制与系统辨识: 阐述意大利在设计鲁棒的非线性控制系统方面的最新进展,以及在航空航天、机器人技术、过程控制等领域的成功实践。 微分方程与数学物理: 偏微分方程及其应用: 重点介绍意大利在非线性偏微分方程理论方面的贡献,以及在建模物理现象(如波传播、热传导、流体动力学)和工程问题中的应用。例如,在弹性力学、凝聚态物理以及生物医学建模中的重要突破。 数学建模与动力系统: 探讨意大利在构建描述复杂动态过程的数学模型方面的能力,从基础的物理模型到更抽象的生态系统、经济模型,以及对这些模型稳定性和长期行为的分析。 概率论、统计学与数据科学: 随机过程与金融数学: 介绍意大利在随机过程理论,特别是金融衍生品定价、风险管理以及投资组合优化方面的研究。 机器学习与人工智能: 阐述意大利在开发新的机器学习算法、模式识别技术以及在图像处理、自然语言处理、医学诊断等人工智能应用领域的最新研究成果。 统计推断与模型选择: 介绍意大利在统计推断方面的严谨方法,以及在处理不确定性、进行模型选择和诊断方面的创新。 第三部分:跨领域实践与工业应用案例 本书的重中之重在于展示意大利应用与工业数学在实际工业和技术领域的广泛应用,通过深入剖析一系列具有代表性的案例,让读者直观感受数学的强大力量: 制造业与精密工程: 产品设计与优化: 介绍如何利用数值模拟和优化技术,对汽车、飞机、机械部件进行设计、分析和优化,以提高性能、降低成本、延长寿命。例如,在汽车空气动力学设计、航空发动机叶片强度分析等方面的应用。 生产过程控制与智能化: 探讨如何运用数学模型和数据分析,实现生产过程的实时监控、故障预测与诊断,以及智能化的调度与管理,提高生产效率和产品质量。 能源与环境科学: 可再生能源系统优化: 介绍在风能、太阳能等可再生能源发电预测、电网调度、储能系统设计等方面的数学应用。 气候变化建模与预测: 阐述意大利在开发和改进气候模型,进行大气环流、海洋动力学模拟,以及对极端天气事件进行预测方面的贡献。 环境污染治理与监测: 介绍如何运用数学模型分析污染物扩散、评估环境风险,并设计有效的治理策略。 生物医学与健康科学: 疾病诊断与治疗方案优化: 探讨如何利用医学影像分析、生物信号处理和统计模型,辅助疾病的早期诊断,以及个性化治疗方案的制定。例如,在癌症诊断、心脏疾病预测等方面的应用。 药物研发与分子动力学模拟: 介绍如何运用计算化学和分子动力学模拟,加速新药的发现过程,预测药物分子的相互作用。 公共卫生与流行病学: 阐述在传染病传播建模、疫情预测与防控策略制定方面的数学应用。 金融、经济与社会科学: 金融风险管理与量化交易: 介绍意大利在构建金融模型、进行风险评估、投资组合优化以及量化交易策略开发方面的研究。 经济预测与政策分析: 探讨如何运用数学模型分析宏观经济运行,预测经济趋势,并为政府制定经济政策提供科学依据。 城市规划与交通系统优化: 介绍在城市交通流量预测、公共交通网络优化、物流配送路径规划等方面的数学应用。 信息技术与通信: 信号处理与通信系统设计: 介绍在数字信号处理、编码理论、信息论以及无线通信系统设计中的数学原理和应用。 网络安全与数据加密: 探讨在网络安全、密码学以及数据隐私保护领域中,数学理论扮演的关键角色。 结论与展望: 本书最后将总结意大利在应用与工业数学领域的成就,并展望未来的发展方向。强调持续的跨学科合作、理论创新以及与工业界紧密联系的重要性,以应对日益复杂的全球性挑战,并为社会进步与可持续发展做出更大贡献。 《意大利应用与工业数学》是一部内容翔实、视角独特的研究性著作,它不仅为学术界提供了宝贵的参考资料,也为工程师、研究人员、政策制定者以及对数学在现实世界中的应用感兴趣的广大读者,提供了一扇深入了解意大利数学智慧与实践的窗口。

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读后感

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当我把这本书与我桌面上其他几本关于应用数学的经典教材进行比较时,最大的差异在于其对“历史沿革”的侧重。它花费了相当大的篇幅去追溯意大利数学界在二战后到九十年代初期的发展脉络,这对于研究该国学术思想演变的人来说或许很有价值。然而,对于一个身处当前技术前沿,急需了解如何利用现代计算工具(比如大规模并行计算或深度学习框架)来解决复杂优化问题的读者来说,这种历史回顾就显得有些过于沉重了。我寻找了关于数值稳定性在大型系统仿真中的处理策略,希望看到一些针对意大利高性能计算中心的最新成果展示。令人遗憾的是,这部分内容非常薄弱,提供的案例往往是基于相对早期的计算范式。此外,书中对“工业”的定义似乎也略显过时。它更多地聚焦于传统的机械制造和土木工程领域,而对于当下蓬勃发展的生物信息学、新能源技术优化,或者更抽象的数字化转型中的算法应用,覆盖面明显不足,留给读者的想象和挖掘空间有限。这本书似乎停在了上一个技术时代的交汇点,未能充分展现意大利应用数学界在迎接当前计算革命中的生动图景。

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这本书的配图质量,说实话,令人大失所望。在这样一本探讨“应用”和“工业”的著作中,图表和示意图本应是连接抽象概念与具体现实的关键媒介。然而,许多关键的数学结构图,比如张量场的分解示意图,或者复杂网络的拓扑结构图,都显得模糊不清,排版拥挤,甚至有些图例的标注也存在明显的不一致性。我尤其关注了其中关于结构健康监测的章节,那里理应有丰富的传感器数据分布图和基于傅里叶变换的结果可视化。结果,我得到的只是一些低分辨率的灰度图,根本无法清晰分辨其中的细节和趋势。这极大地影响了阅读体验,迫使我不得不频繁地退出阅读,自行在网上搜索高质量的参考图来辅助理解作者的论点。这种对视觉呈现的轻忽,对于一本旨在连接理论与实践的书籍来说,是一种明显的失职。它让原本可以清晰阐述的复杂空间关系或时间序列变化,变得晦涩难懂,大大降低了信息传递的效率,仿佛作者只是将已有的文字稿件简单地装订成册,而没有进行应有的编辑和视觉优化。

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这本书的封面设计,那种深沉的蓝与金色字体搭配,立刻就给人一种严谨而深厚的学术气息。我最初翻开它,是带着对意大利工程数学领域的好奇心。我期望能看到一些关于费米实验室数据处理的实际案例,或者是在米兰理工大学新兴的优化算法方面的最新进展。然而,整本书读下来,我发现它更像是一份详尽的、近乎百科全书式的目录索引,而非深入的专业探讨。章节的组织结构显得有些松散,从一个应用领域跳到另一个,中间的逻辑衔接总是稍显生硬。例如,关于流体力学模型的讨论戛然而止,接着就转向了金融衍生品的定价,两者之间的理论桥梁铺垫不足,让读者很难在脑海中构建起一个完整的知识体系。我特别留意了介绍应用数学在意大利特定制造业中如何提升效率的部分,期望能找到一些关于供应链建模和机器人路径规划的深度案例分析。可惜的是,这些部分更多是宏观的概述,缺乏代码片段、详细的公式推导或是实际运行数据的支撑。它更像是对“意大利数学家们在做什么”的一个概览报告,而非一本能手把手教你解决实际问题的教科书。对于那些希望通过阅读此书来提升具体技术能力的工程师而言,这本书的实用性稍显不足,它更适合作为初学者了解该领域整体版图的入门读物,但要进行实质性的研究或项目开发,则需要大量的补充阅读。

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这本书的写作风格,坦白说,让我感到一种强烈的“学术化”的疏离感。它似乎更专注于罗列和总结现有文献,而非提出新的见解或批判性地分析某个方法的优劣。语言组织上,句子往往冗长而复杂,充斥着大量的从句和晦涩的专业术语,即使对于一个在相关领域有几年经验的读者来说,阅读过程也常常需要频繁地停下来查阅词汇或重新组织句子的结构才能完全理解作者的意图。我尤其想知道,在关于纯数学理论向工业界转化的部分,作者是如何处理“模型简化”这一关键步骤的。通常,一个成功的工业应用数学模型,需要在数学的精确性和工程上的可操作性之间找到一个微妙的平衡点。这本书在这方面的讨论,却显得相当保守和理论化,鲜有关于工程约束、计算资源限制如何影响最终数学选择的实际探讨。它描绘的场景总是完美的数学环境,没有污点,没有噪音,这与我所熟悉的、充满妥协和迭代的工业研发环境大相径庭。这使得我怀疑,作者是否真的深入到了一线应用场景中,去感受那些让模型“落地”的真正痛点。总而言之,这本书在学术上的严谨性毋庸置疑,但在激发读者的创造力和解决实际问题的热情方面,它似乎缺少了一把火。

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如果让我用一个词来形容这本书的整体感觉,那就是“分散”。它试图涵盖太多的子领域,从理论基础到具体的行业案例,再到学术机构的介绍,每一个板块的深度都未能达到令人满意的程度。这种广度带来的后果是,读者在任何一个感兴趣的点上都无法获得足够深入的知识支撑。举个例子,在介绍如何利用变分法来设计最优曲面时,作者只给出了一个标准的欧拉-拉格朗日方程,但完全没有触及在实际CAD软件中如何离散化和求解这个方程的数值方法细节,比如有限元法的网格划分策略或边界条件的有效处理。我的期望是,一本高质量的应用数学书籍应能在我提出“接下来该怎么做”的问题时,给出清晰的下一步指引。然而,读完这本书,我常常感到的是知识的碎片化——我了解了“是什么”,但“如何做”和“为什么不选另一种方法”的答案却隐藏在字里行间,需要读者自己去拼凑和推断。它更像是一份对意大利应用数学学术界成员工作的综述性文件,而非一本致力于教授读者掌握核心应用技能的工具书,因此,它更适合放在图书馆的参考书架上,而不是我的工具箱里。

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