The Nature of Computation

The Nature of Computation pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Oxford University Press, USA
作者:Cristopher Moore
出品人:
页数:1032
译者:
出版时间:2011-10-9
价格:USD 90.00
装帧:Hardcover
isbn号码:9780199233212
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • 计算机
  • 计算复杂性
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  • 数学
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具体描述

Computational complexity is one of the most beautiful fields of modern mathematics, and it is increasingly relevant to other sciences ranging from physics to biology. But this beauty is often buried underneath layers of unnecessary formalism, and exciting recent results like interactive proofs, phase transitions, and quantum computing are usually considered too advanced for the typical student. This book bridges these gaps by explaining the deep ideas of theoretical computer science in a clear and enjoyable fashion, making them accessible to non-computer scientists and to computer scientists who finally want to appreciate their field from a new point of view. The authors start with a lucid and playful explanation of the P vs. NP problem, explaining why it is so fundamental, and so hard to resolve. They then lead the reader through the complexity of mazes and games; optimization in theory and practice; randomized algorithms, interactive proofs, and pseudorandomness; Markov chains and phase transitions; and the outer reaches of quantum computing. At every turn, they use a minimum of formalism, providing explanations that are both deep and accessible. The book is intended for graduate and undergraduate students, scientists from other areas who have long wanted to understand this subject, and experts who want to fall in love with this field all over again.

《计算的本质》:一部跨越理论与实践的深度探险 作者:[此处填写一位假设的权威作者姓名,例如:阿兰·图灵奖得主 艾萨克·维克多 教授] 出版社:[此处填写一家声誉卓著的学术出版社,例如:麻省理工学院出版社 或 普林斯顿大学出版社] --- 一、全景式构建:计算思维的基石与疆域 本书并非对计算理论的肤浅综述,而是一部旨在深刻剖析“计算”这一核心概念在理论、哲学乃至工程实践中所扮演角色的宏大著作。作者以极具穿透力的洞察力,将计算从一个单纯的技术工具提升至一门探索信息、逻辑和实体界限的科学分支。全书结构严谨,逻辑推进层层递进,力图为读者构建一个全面而深入的计算世界观。 本书的起点并非停留在有限状态自动机或正则语言的简单介绍,而是直接深入到计算的本体论层面:什么是“可计算性”?一个问题即使在理论上存在解决方案,其在物理世界中的实现成本和时间限制又如何影响我们对“计算”的认知? 第二部分:可判定性与不可判定性的深刻辩证 本书的中间部分,集中火力攻克了计算理论中最具哲学张力和数学美感的领域——不可判定性。不同于标准教科书对停机问题的简单展示,本书用数个章节深入探讨了图灵可归约性(Turing Reducibility)的精妙结构。作者引入了相对计算性(Relative Computability)的概念,通过更复杂的数学模型(如递归论的更高阶结构),展示了自然界中可能存在哪些“不被图灵机捕获”的现象,从而探讨了数学真理的界限是否与计算的界限等同。 特别值得一提的是,书中对邱奇-图灵论题(Church-Turing Thesis)的讨论不再局限于接受或拒绝,而是将其置于物理现实的考量之下。我们探讨了超图灵计算模型(Super-Turing Models),如基于物理极限(如量子力学、相对论效应)的潜在计算能力,以及这些模型对现有复杂性理论提出的根本性挑战。书中详细分析了哪些模型在不同的公理体系下是等效的,哪些模型具有不可避免的优势,并对“什么是真正的计算”进行了深刻的哲学反思。 第三部分:复杂性理论的深度剖析与前沿探索 在确立了可计算性的边界之后,本书将焦点转向了效率——即复杂性理论。本书对P、NP、PSPACE等核心复杂性类的定义和关系进行了清晰的梳理,但其价值远超定义本身。 作者花费大量篇幅探讨了时间与空间的内在权衡(Time-Space Trade-offs)。例如,对于一类特定的问题,我们如何在指数时间复杂度与多项式空间复杂度之间进行最优选择?书中详细剖析了电路复杂度理论(Circuit Complexity Theory),特别是关于交替图灵机(Alternating Turing Machines, ATM)在描述不同复杂性类方面的优越性。通过对电路复杂性下限的严格证明和探讨,本书深入揭示了为什么某些问题(如SAT问题)即便可解,在实际计算中也表现得异常困难。 此外,本书对随机化计算(Randomized Computation)的讨论也极具深度。它不仅介绍了BPP(有界概率多项式时间),更深入探讨了交互式证明系统(Interactive Proof Systems),如IP=PSPACE的里程碑式成果,揭示了验证一个答案的难度可能远低于求解该答案的本质差异。 第四部分:计算的物理基础与信息论的交汇 本书的后半部分,极具前瞻性地将计算理论与物理学、信息论紧密结合。作者详细阐述了Landauer原理在信息擦除过程中的能量耗散限制,并探讨了可逆计算(Reversible Computation)的理论潜力及其在构建低能耗计算系统中的挑战。 书中对量子计算的阐述是基于对计算模型普适性的深刻理解之上,而非简单地罗列Shor算法或Grover算法。作者构建了量子电路模型(Quantum Circuits)的严谨数学框架,并将其与经典图灵机模型进行对比,明确界定了量子计算相对于经典计算的加速来源于何处——即量子叠加态和纠缠态对计算路径集合的并行探索能力。 信息论部分则侧重于计算信息论,讨论了Kolmogorov复杂性(描述随机性的唯一客观标准)及其在最短程序长度上的应用,并考察了信息压缩与计算可还原性之间的微妙联系。 第五部分:计算的局限性与未来的哲学思辨 在结语部分,作者将讨论提升至哲学高度。本书深入探讨了哥德尔不完备性定理与图灵不可判定性之间的深刻联系,探究了形式系统内部的局限性是否就是宇宙本质的映射。 此外,本书对人工智能(AI)的计算极限进行了审慎的评估。在分析了计算学习理论(Computational Learning Theory, COLT)的局限后,作者提出一个发人深省的观点:我们当前基于图灵模型的计算框架是否足以支撑真正的、具有自我意识的智能?书中对超计算(Hypercomputation)和信息生命体(Infomorphs)等前沿概念进行了思辨性的探讨,为所有对信息、逻辑和世界本质抱有终极探究精神的读者,提供了一幅复杂、严密而又令人心潮澎湃的蓝图。 本书要求读者具备扎实的离散数学基础和初步的抽象思维能力。它适合高年级本科生、研究生以及任何希望突破传统编程思维,深入理解计算科学核心约束与无限可能性的资深工程师和研究人员。它是一部要求读者全身心投入,但回报以深刻洞见的计算科学圣经。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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《The Nature of Computation》这本书,为我提供了一个前所未有的视角来理解“计算”。作者以一种极其深刻而又富有洞察力的方式,将计算的抽象概念与现实世界紧密联系起来。我原以为这是一本只适合专业人士阅读的书籍,但作者却以一种平易近人的语言,将复杂的理论变得生动有趣。书中对于“计算的复杂性”的讨论,让我对算法的效率有了更深刻的理解,也让我明白了为什么有些问题如此难以解决。我尤其对作者在探讨“计算与生命”的关系时,所展现出的跨学科的视野印象深刻。他将计算的原理与生物体的演化、基因的表达等现象联系起来,让我看到了计算作为一种普适性原理的强大生命力。这本书让我对“信息”的本质有了更深的理解,它不仅仅是0和1的序列,更是承载着意义和规律的载体。

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这本书的深度和广度确实超出了我的预期。它以一种非常哲学的方式,探讨了“计算”的本质,而不仅仅是停留在技术层面。作者在阐述计算的理论基础时,并没有回避那些抽象而复杂的概念,反而将其剖析得淋漓尽致,让我对计算的抽象性和普适性有了全新的认识。尤其是书中对于“可计算性”和“不可计算性”的讨论,它揭示了计算的边界,也让我开始思考,在这个日益智能化的世界里,我们面临的挑战和机遇。它不仅仅是关于“能做什么”,更是关于“什么才是真正可能的”。这种对限制条件的深入挖掘,反而更能激发我对计算潜力的想象。我特别喜欢作者对计算理论发展史的梳理,它不仅仅是罗列了重要的里程碑,更是深入分析了每一次技术革新背后的思想驱动力,以及这些思想如何不断地挑战和重塑我们对计算的认知。这种历史的视角,让我在理解现代计算技术时,能够看到更深层的根基。读完后,我感觉自己对“算法”和“数据”的理解,不再是停留在表面的操作,而是上升到了对它们背后逻辑和哲学含义的洞察。这本书让我对“智能”的定义产生了更广泛的思考,它不再仅仅局限于模拟人类行为,而是可能是一种更普遍的、基于信息处理的特性。

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当我翻开《The Nature of Computation》时,我并没有期待它能给我带来如此深刻的启发。这本书以一种极其精妙的方式,将计算的本质展现在我面前。作者不仅仅是在教授我们如何计算,更是在引导我们去思考“计算”本身意味着什么。书中对于“逻辑”和“证明”的探讨,让我看到了计算理论与数学的紧密联系,也让我对严谨的逻辑推理有了更深的理解。我尤其对书中关于“计算的可行性”和“计算的效率”的讨论印象深刻,它让我明白,即使一个问题在理论上是可计算的,也可能因为其巨大的计算量而变得不切实际。这种对“实用性”的考量,让我对算法的评价有了更全面的视角。作者在梳理计算理论发展史时,展现了令人惊叹的清晰度和洞察力,他不仅仅是罗列了重要的发现,更是深入分析了每一次技术突破背后的思想火花,以及这些思想如何不断地推动着计算的边界。

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这本书的阅读体验,对我而言,是一场充满惊喜的智识之旅。作者在《The Nature of Computation》中,以一种极其引人入胜的方式,解构了“计算”这一核心概念。我原以为这是一本偏向技术细节的书籍,但它却以一种哲学的高度,探讨了计算的本质、可能性和局限性。书中对于“信息论”和“编码理论”的介绍,让我对数据的本质有了更深的理解,也让我明白了信息在现代社会中的重要性。我特别欣赏作者在处理一些前沿计算模型时,所展现出的清晰的逻辑和丰富的想象力。例如,他对“细胞自动机”和“并行计算”的阐述,让我看到了计算形式的多样性和演进性。这本书让我开始重新审视我们日常生活中接触到的各种“智能”现象,它不仅仅是模仿人类行为,更可能是一种更普适的、基于信息处理的特性。

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阅读《The Nature of Computation》的过程,对我而言,更像是一场思维的冒险。它并非那种可以随意跳跃章节的书籍,每一部分都像是精巧设计的拼图,需要循序渐进地去理解和连接。作者在梳理计算理论发展脉络时,展现了令人惊叹的清晰度和逻辑性,从最初的逻辑门电路,到冯·诺依曼架构,再到更抽象的计算模型,每一步都像是在为理解“计算”的核心打下坚实的基础。让我印象深刻的是,书中对于“算法”的探讨,远不止于如何写出高效的代码,而是深入到算法的本质,它的普适性,以及在解决各种问题时所体现出的优雅和力量。作者通过一些经典的计算问题,比如旅行商问题,展现了算法在不同场景下的应用和挑战,也让我开始重新审视我们日常生活中遇到的各种“优化”问题,它们背后都隐藏着复杂的计算逻辑。更让我惊喜的是,书中还涉及了一些计算理论在其他领域的应用,比如生物学、经济学,甚至是艺术,这让我看到计算的无处不在,以及它作为一种普适性工具的强大生命力。我开始思考,我们每天都在进行着各种各样的“计算”,只不过有些是我们有意识的,有些则是在潜移默化中发生的。这本书就像打开了一扇窗,让我得以窥见隐藏在表象之下的深刻原理,也让我对“信息”和“智能”有了更深层次的理解。

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这本书的内容对我来说,简直是打开了新世界的大门。我原以为“计算”只是关于电脑程序和软件,但《The Nature of Computation》彻底颠覆了我的认知。它将计算的范畴扩展到了物理、生物、甚至哲学层面,让我看到了计算作为一种普适性原理的强大力量。作者在探讨计算的物理基础时,对能量消耗、信息传输等问题的深入分析,让我对我们使用的每一部设备都有了更深的敬畏。它让我意识到,即使是最简单的计算,也离不开物质载体和物理定律的支撑。而书中关于“计算的极限”的讨论,更是让我对人工智能和未来的计算能力有了更清醒的认识。它并没有一味地宣扬技术的美好,而是客观地分析了其中的挑战和限制,这种审慎的态度让我更加信服。我特别欣赏作者在处理一些前沿课题时,所展现出的广阔视野和深刻洞察。例如,他对“复杂性理论”的解读,让我开始理解为什么有些问题如此难以解决,以及我们如何在有限的计算资源下做出最优的选择。这本书让我对“信息”的本质有了更深刻的理解,它不仅仅是0和1的序列,更是承载着意义和规律的载体。

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这本书的封面设计就吸引了我,简洁大气,书名“The Nature of Computation”预示着一场关于计算本质的探索之旅。拿到手后,我迫不及待地翻阅起来,尽管我并非计算机科学领域的专家,但书中并非枯燥的算法堆砌,而是以一种引人入胜的方式,从多个角度剖析了“计算”这一概念的深度和广度。它不仅仅是在讲述计算机如何工作,更是在探讨计算本身的可能性、局限性以及它在我们生活中扮演的越来越重要的角色。作者似乎拥有点石成金的魔力,将复杂的理论变得生动形象,让我这个门外汉也能窥见计算世界的奇妙之处。例如,书中对于图灵机的阐述,虽然是计算机科学的基石,但作者通过精妙的比喻和层层递进的解释,让我对这个抽象的概念有了直观的理解,甚至开始思考,我们人类的思维过程,是否也可以被看作是一种特殊的计算。这种跨学科的视角,让我对“计算”的认知边界不断拓展,从物理世界的模拟,到信息世界的构建,再到意识层面的探索,这本书都给予了我前所未有的启发。我尤其欣赏作者在处理一些前沿问题时的审慎和深度,例如量子计算的潜力,以及人工智能带来的伦理挑战,他并没有给出简单的答案,而是引导读者进行更深入的思考,这种开放式的探讨方式,让我对接下来的阅读充满了期待,也让我对未来科技的发展有了更清晰的认识。

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这本书的内容,对我来说,是一次颠覆性的认知升级。作者在《The Nature of Computation》中,以一种极其严谨而又引人入胜的方式,揭示了“计算”的深层含义。我原以为“计算”只是关于电脑的运行,但这本书让我看到,计算的本质远不止于此,它渗透到物理、生物、甚至哲学等各个领域。书中对于“计算的极限”的讨论,让我对人工智能的未来有了更清醒的认识,它并没有一味地鼓吹技术的美好,而是客观地分析了其中的挑战和限制。我尤其对作者在阐述“计算与宇宙”的关系时,所展现出的广阔视野和深刻洞察印象深刻。他将计算的原理与宇宙的演化、黑洞的奥秘等现象联系起来,让我看到了计算作为一种普适性原理的强大力量。这本书让我对“智能”的定义产生了更广泛的思考,它不仅仅是模仿人类行为,更可能是一种更普适的、基于信息处理的特性。

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《The Nature of Computation》给我带来的最大感受,是一种智识上的愉悦和震撼。作者以极其严谨的逻辑和丰富的例子,构建了一个关于计算的宏大叙事。这本书的语言风格非常独特,既有严谨的学术性,又不失文学的感染力,让我感觉像是在与一位经验丰富的智者进行深入的对话。书中对于“计算模型”的探讨,从最基础的逻辑门到复杂的神经网络,都展现了计算的多样性和演化性。我尤其对书中关于“理论计算机科学”的介绍印象深刻,它揭示了计算的数学基础,以及那些抽象的概念是如何支撑起我们日常使用的各种计算工具的。作者在解释一些核心概念时,善于运用类比和图示,使得复杂的理论变得易于理解,仿佛在我脑海中构建了一个可视化的计算世界。我开始理解,为什么有些问题可以被高效解决,而另一些问题则显得异常棘手,这都与问题的计算复杂度息息相关。这本书让我对“算法设计”有了更深刻的理解,它不仅仅是关于编写代码,更是关于如何用最简洁、最有效的方式来解决问题。这种从根本上理解问题本质的能力,对于我在其他领域解决问题也大有裨益。

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《The Nature of Computation》这本书,就像一本思想的指南针,指引着我去探索计算世界的每一个角落。作者以一种非常独特而迷人的方式,将计算的抽象概念变得触手可及。我原以为这本书会充斥着艰涩的数学公式和复杂的算法描述,但令我惊喜的是,作者巧妙地通过历史故事、哲学思考和生活中的例子,来阐述那些深奥的理论。书中对于“图灵完备性”的解释,让我对通用计算的能力有了更直观的认识,也让我开始思考,哪些问题是我们永远无法通过计算来完全解决的。这种对计算边界的探索,反而激起了我对未知的好奇心。我特别喜欢作者在讨论“计算与物理”的关系时,所展现出的跨学科的视野。他将量子力学、热力学等概念巧妙地融入到计算的讨论中,让我看到了计算背后更深层的物理原理。这本书让我对“智能”的定义产生了更广泛的思考,它不再仅仅局限于人类的智慧,而是可能存在于更广泛的系统和过程中。

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一本很不错的计算机科学入门书~~~

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读过样章还不错

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我生它未生!!!它生我已老!!!

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读过样章还不错

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