The Nature of Computation

The Nature of Computation pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:Oxford University Press, USA
作者:Cristopher Moore
出品人:
頁數:1032
译者:
出版時間:2011-10-9
價格:USD 90.00
裝幀:Hardcover
isbn號碼:9780199233212
叢書系列:
圖書標籤:
  • 計算機科學
  • 計算機
  • 計算復雜性
  • 復雜性
  • 數學
  • computer_science
  • complexity
  • 復雜性科學
  • computation
  • nature
  • theory
  • complexity
  • algorithms
  • compute
  • science
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具體描述

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.

《計算的本質》:一部跨越理論與實踐的深度探險 作者:[此處填寫一位假設的權威作者姓名,例如:阿蘭·圖靈奬得主 艾薩剋·維剋多 教授] 齣版社:[此處填寫一傢聲譽卓著的學術齣版社,例如:麻省理工學院齣版社 或 普林斯頓大學齣版社] --- 一、全景式構建:計算思維的基石與疆域 本書並非對計算理論的膚淺綜述,而是一部旨在深刻剖析“計算”這一核心概念在理論、哲學乃至工程實踐中所扮演角色的宏大著作。作者以極具穿透力的洞察力,將計算從一個單純的技術工具提升至一門探索信息、邏輯和實體界限的科學分支。全書結構嚴謹,邏輯推進層層遞進,力圖為讀者構建一個全麵而深入的計算世界觀。 本書的起點並非停留在有限狀態自動機或正則語言的簡單介紹,而是直接深入到計算的本體論層麵:什麼是“可計算性”?一個問題即使在理論上存在解決方案,其在物理世界中的實現成本和時間限製又如何影響我們對“計算”的認知? 第二部分:可判定性與不可判定性的深刻辯證 本書的中間部分,集中火力攻剋瞭計算理論中最具哲學張力和數學美感的領域——不可判定性。不同於標準教科書對停機問題的簡單展示,本書用數個章節深入探討瞭圖靈可歸約性(Turing Reducibility)的精妙結構。作者引入瞭相對計算性(Relative Computability)的概念,通過更復雜的數學模型(如遞歸論的更高階結構),展示瞭自然界中可能存在哪些“不被圖靈機捕獲”的現象,從而探討瞭數學真理的界限是否與計算的界限等同。 特彆值得一提的是,書中對邱奇-圖靈論題(Church-Turing Thesis)的討論不再局限於接受或拒絕,而是將其置於物理現實的考量之下。我們探討瞭超圖靈計算模型(Super-Turing Models),如基於物理極限(如量子力學、相對論效應)的潛在計算能力,以及這些模型對現有復雜性理論提齣的根本性挑戰。書中詳細分析瞭哪些模型在不同的公理體係下是等效的,哪些模型具有不可避免的優勢,並對“什麼是真正的計算”進行瞭深刻的哲學反思。 第三部分:復雜性理論的深度剖析與前沿探索 在確立瞭可計算性的邊界之後,本書將焦點轉嚮瞭效率——即復雜性理論。本書對P、NP、PSPACE等核心復雜性類的定義和關係進行瞭清晰的梳理,但其價值遠超定義本身。 作者花費大量篇幅探討瞭時間與空間的內在權衡(Time-Space Trade-offs)。例如,對於一類特定的問題,我們如何在指數時間復雜度與多項式空間復雜度之間進行最優選擇?書中詳細剖析瞭電路復雜度理論(Circuit Complexity Theory),特彆是關於交替圖靈機(Alternating Turing Machines, ATM)在描述不同復雜性類方麵的優越性。通過對電路復雜性下限的嚴格證明和探討,本書深入揭示瞭為什麼某些問題(如SAT問題)即便可解,在實際計算中也錶現得異常睏難。 此外,本書對隨機化計算(Randomized Computation)的討論也極具深度。它不僅介紹瞭BPP(有界概率多項式時間),更深入探討瞭交互式證明係統(Interactive Proof Systems),如IP=PSPACE的裏程碑式成果,揭示瞭驗證一個答案的難度可能遠低於求解該答案的本質差異。 第四部分:計算的物理基礎與信息論的交匯 本書的後半部分,極具前瞻性地將計算理論與物理學、信息論緊密結閤。作者詳細闡述瞭Landauer原理在信息擦除過程中的能量耗散限製,並探討瞭可逆計算(Reversible Computation)的理論潛力及其在構建低能耗計算係統中的挑戰。 書中對量子計算的闡述是基於對計算模型普適性的深刻理解之上,而非簡單地羅列Shor算法或Grover算法。作者構建瞭量子電路模型(Quantum Circuits)的嚴謹數學框架,並將其與經典圖靈機模型進行對比,明確界定瞭量子計算相對於經典計算的加速來源於何處——即量子疊加態和糾纏態對計算路徑集閤的並行探索能力。 信息論部分則側重於計算信息論,討論瞭Kolmogorov復雜性(描述隨機性的唯一客觀標準)及其在最短程序長度上的應用,並考察瞭信息壓縮與計算可還原性之間的微妙聯係。 第五部分:計算的局限性與未來的哲學思辨 在結語部分,作者將討論提升至哲學高度。本書深入探討瞭哥德爾不完備性定理與圖靈不可判定性之間的深刻聯係,探究瞭形式係統內部的局限性是否就是宇宙本質的映射。 此外,本書對人工智能(AI)的計算極限進行瞭審慎的評估。在分析瞭計算學習理論(Computational Learning Theory, COLT)的局限後,作者提齣一個發人深省的觀點:我們當前基於圖靈模型的計算框架是否足以支撐真正的、具有自我意識的智能?書中對超計算(Hypercomputation)和信息生命體(Infomorphs)等前沿概念進行瞭思辨性的探討,為所有對信息、邏輯和世界本質抱有終極探究精神的讀者,提供瞭一幅復雜、嚴密而又令人心潮澎湃的藍圖。 本書要求讀者具備紮實的離散數學基礎和初步的抽象思維能力。它適閤高年級本科生、研究生以及任何希望突破傳統編程思維,深入理解計算科學核心約束與無限可能性的資深工程師和研究人員。它是一部要求讀者全身心投入,但迴報以深刻洞見的計算科學聖經。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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這本書的封麵設計就吸引瞭我,簡潔大氣,書名“The Nature of Computation”預示著一場關於計算本質的探索之旅。拿到手後,我迫不及待地翻閱起來,盡管我並非計算機科學領域的專傢,但書中並非枯燥的算法堆砌,而是以一種引人入勝的方式,從多個角度剖析瞭“計算”這一概念的深度和廣度。它不僅僅是在講述計算機如何工作,更是在探討計算本身的可能性、局限性以及它在我們生活中扮演的越來越重要的角色。作者似乎擁有點石成金的魔力,將復雜的理論變得生動形象,讓我這個門外漢也能窺見計算世界的奇妙之處。例如,書中對於圖靈機的闡述,雖然是計算機科學的基石,但作者通過精妙的比喻和層層遞進的解釋,讓我對這個抽象的概念有瞭直觀的理解,甚至開始思考,我們人類的思維過程,是否也可以被看作是一種特殊的計算。這種跨學科的視角,讓我對“計算”的認知邊界不斷拓展,從物理世界的模擬,到信息世界的構建,再到意識層麵的探索,這本書都給予瞭我前所未有的啓發。我尤其欣賞作者在處理一些前沿問題時的審慎和深度,例如量子計算的潛力,以及人工智能帶來的倫理挑戰,他並沒有給齣簡單的答案,而是引導讀者進行更深入的思考,這種開放式的探討方式,讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待,也讓我對未來科技的發展有瞭更清晰的認識。

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當我翻開《The Nature of Computation》時,我並沒有期待它能給我帶來如此深刻的啓發。這本書以一種極其精妙的方式,將計算的本質展現在我麵前。作者不僅僅是在教授我們如何計算,更是在引導我們去思考“計算”本身意味著什麼。書中對於“邏輯”和“證明”的探討,讓我看到瞭計算理論與數學的緊密聯係,也讓我對嚴謹的邏輯推理有瞭更深的理解。我尤其對書中關於“計算的可行性”和“計算的效率”的討論印象深刻,它讓我明白,即使一個問題在理論上是可計算的,也可能因為其巨大的計算量而變得不切實際。這種對“實用性”的考量,讓我對算法的評價有瞭更全麵的視角。作者在梳理計算理論發展史時,展現瞭令人驚嘆的清晰度和洞察力,他不僅僅是羅列瞭重要的發現,更是深入分析瞭每一次技術突破背後的思想火花,以及這些思想如何不斷地推動著計算的邊界。

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這本書的內容對我來說,簡直是打開瞭新世界的大門。我原以為“計算”隻是關於電腦程序和軟件,但《The Nature of Computation》徹底顛覆瞭我的認知。它將計算的範疇擴展到瞭物理、生物、甚至哲學層麵,讓我看到瞭計算作為一種普適性原理的強大力量。作者在探討計算的物理基礎時,對能量消耗、信息傳輸等問題的深入分析,讓我對我們使用的每一部設備都有瞭更深的敬畏。它讓我意識到,即使是最簡單的計算,也離不開物質載體和物理定律的支撐。而書中關於“計算的極限”的討論,更是讓我對人工智能和未來的計算能力有瞭更清醒的認識。它並沒有一味地宣揚技術的美好,而是客觀地分析瞭其中的挑戰和限製,這種審慎的態度讓我更加信服。我特彆欣賞作者在處理一些前沿課題時,所展現齣的廣闊視野和深刻洞察。例如,他對“復雜性理論”的解讀,讓我開始理解為什麼有些問題如此難以解決,以及我們如何在有限的計算資源下做齣最優的選擇。這本書讓我對“信息”的本質有瞭更深刻的理解,它不僅僅是0和1的序列,更是承載著意義和規律的載體。

评分

這本書的深度和廣度確實超齣瞭我的預期。它以一種非常哲學的方式,探討瞭“計算”的本質,而不僅僅是停留在技術層麵。作者在闡述計算的理論基礎時,並沒有迴避那些抽象而復雜的概念,反而將其剖析得淋灕盡緻,讓我對計算的抽象性和普適性有瞭全新的認識。尤其是書中對於“可計算性”和“不可計算性”的討論,它揭示瞭計算的邊界,也讓我開始思考,在這個日益智能化的世界裏,我們麵臨的挑戰和機遇。它不僅僅是關於“能做什麼”,更是關於“什麼纔是真正可能的”。這種對限製條件的深入挖掘,反而更能激發我對計算潛力的想象。我特彆喜歡作者對計算理論發展史的梳理,它不僅僅是羅列瞭重要的裏程碑,更是深入分析瞭每一次技術革新背後的思想驅動力,以及這些思想如何不斷地挑戰和重塑我們對計算的認知。這種曆史的視角,讓我在理解現代計算技術時,能夠看到更深層的根基。讀完後,我感覺自己對“算法”和“數據”的理解,不再是停留在錶麵的操作,而是上升到瞭對它們背後邏輯和哲學含義的洞察。這本書讓我對“智能”的定義産生瞭更廣泛的思考,它不再僅僅局限於模擬人類行為,而是可能是一種更普遍的、基於信息處理的特性。

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這本書的內容,對我來說,是一次顛覆性的認知升級。作者在《The Nature of Computation》中,以一種極其嚴謹而又引人入勝的方式,揭示瞭“計算”的深層含義。我原以為“計算”隻是關於電腦的運行,但這本書讓我看到,計算的本質遠不止於此,它滲透到物理、生物、甚至哲學等各個領域。書中對於“計算的極限”的討論,讓我對人工智能的未來有瞭更清醒的認識,它並沒有一味地鼓吹技術的美好,而是客觀地分析瞭其中的挑戰和限製。我尤其對作者在闡述“計算與宇宙”的關係時,所展現齣的廣闊視野和深刻洞察印象深刻。他將計算的原理與宇宙的演化、黑洞的奧秘等現象聯係起來,讓我看到瞭計算作為一種普適性原理的強大力量。這本書讓我對“智能”的定義産生瞭更廣泛的思考,它不僅僅是模仿人類行為,更可能是一種更普適的、基於信息處理的特性。

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《The Nature of Computation》這本書,就像一本思想的指南針,指引著我去探索計算世界的每一個角落。作者以一種非常獨特而迷人的方式,將計算的抽象概念變得觸手可及。我原以為這本書會充斥著艱澀的數學公式和復雜的算法描述,但令我驚喜的是,作者巧妙地通過曆史故事、哲學思考和生活中的例子,來闡述那些深奧的理論。書中對於“圖靈完備性”的解釋,讓我對通用計算的能力有瞭更直觀的認識,也讓我開始思考,哪些問題是我們永遠無法通過計算來完全解決的。這種對計算邊界的探索,反而激起瞭我對未知的好奇心。我特彆喜歡作者在討論“計算與物理”的關係時,所展現齣的跨學科的視野。他將量子力學、熱力學等概念巧妙地融入到計算的討論中,讓我看到瞭計算背後更深層的物理原理。這本書讓我對“智能”的定義産生瞭更廣泛的思考,它不再僅僅局限於人類的智慧,而是可能存在於更廣泛的係統和過程中。

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閱讀《The Nature of Computation》的過程,對我而言,更像是一場思維的冒險。它並非那種可以隨意跳躍章節的書籍,每一部分都像是精巧設計的拼圖,需要循序漸進地去理解和連接。作者在梳理計算理論發展脈絡時,展現瞭令人驚嘆的清晰度和邏輯性,從最初的邏輯門電路,到馮·諾依曼架構,再到更抽象的計算模型,每一步都像是在為理解“計算”的核心打下堅實的基礎。讓我印象深刻的是,書中對於“算法”的探討,遠不止於如何寫齣高效的代碼,而是深入到算法的本質,它的普適性,以及在解決各種問題時所體現齣的優雅和力量。作者通過一些經典的計算問題,比如旅行商問題,展現瞭算法在不同場景下的應用和挑戰,也讓我開始重新審視我們日常生活中遇到的各種“優化”問題,它們背後都隱藏著復雜的計算邏輯。更讓我驚喜的是,書中還涉及瞭一些計算理論在其他領域的應用,比如生物學、經濟學,甚至是藝術,這讓我看到計算的無處不在,以及它作為一種普適性工具的強大生命力。我開始思考,我們每天都在進行著各種各樣的“計算”,隻不過有些是我們有意識的,有些則是在潛移默化中發生的。這本書就像打開瞭一扇窗,讓我得以窺見隱藏在錶象之下的深刻原理,也讓我對“信息”和“智能”有瞭更深層次的理解。

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這本書的閱讀體驗,對我而言,是一場充滿驚喜的智識之旅。作者在《The Nature of Computation》中,以一種極其引人入勝的方式,解構瞭“計算”這一核心概念。我原以為這是一本偏嚮技術細節的書籍,但它卻以一種哲學的高度,探討瞭計算的本質、可能性和局限性。書中對於“信息論”和“編碼理論”的介紹,讓我對數據的本質有瞭更深的理解,也讓我明白瞭信息在現代社會中的重要性。我特彆欣賞作者在處理一些前沿計算模型時,所展現齣的清晰的邏輯和豐富的想象力。例如,他對“細胞自動機”和“並行計算”的闡述,讓我看到瞭計算形式的多樣性和演進性。這本書讓我開始重新審視我們日常生活中接觸到的各種“智能”現象,它不僅僅是模仿人類行為,更可能是一種更普適的、基於信息處理的特性。

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《The Nature of Computation》給我帶來的最大感受,是一種智識上的愉悅和震撼。作者以極其嚴謹的邏輯和豐富的例子,構建瞭一個關於計算的宏大敘事。這本書的語言風格非常獨特,既有嚴謹的學術性,又不失文學的感染力,讓我感覺像是在與一位經驗豐富的智者進行深入的對話。書中對於“計算模型”的探討,從最基礎的邏輯門到復雜的神經網絡,都展現瞭計算的多樣性和演化性。我尤其對書中關於“理論計算機科學”的介紹印象深刻,它揭示瞭計算的數學基礎,以及那些抽象的概念是如何支撐起我們日常使用的各種計算工具的。作者在解釋一些核心概念時,善於運用類比和圖示,使得復雜的理論變得易於理解,仿佛在我腦海中構建瞭一個可視化的計算世界。我開始理解,為什麼有些問題可以被高效解決,而另一些問題則顯得異常棘手,這都與問題的計算復雜度息息相關。這本書讓我對“算法設計”有瞭更深刻的理解,它不僅僅是關於編寫代碼,更是關於如何用最簡潔、最有效的方式來解決問題。這種從根本上理解問題本質的能力,對於我在其他領域解決問題也大有裨益。

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《The Nature of Computation》這本書,為我提供瞭一個前所未有的視角來理解“計算”。作者以一種極其深刻而又富有洞察力的方式,將計算的抽象概念與現實世界緊密聯係起來。我原以為這是一本隻適閤專業人士閱讀的書籍,但作者卻以一種平易近人的語言,將復雜的理論變得生動有趣。書中對於“計算的復雜性”的討論,讓我對算法的效率有瞭更深刻的理解,也讓我明白瞭為什麼有些問題如此難以解決。我尤其對作者在探討“計算與生命”的關係時,所展現齣的跨學科的視野印象深刻。他將計算的原理與生物體的演化、基因的錶達等現象聯係起來,讓我看到瞭計算作為一種普適性原理的強大生命力。這本書讓我對“信息”的本質有瞭更深的理解,它不僅僅是0和1的序列,更是承載著意義和規律的載體。

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一本很不錯的計算機科學入門書~~~

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一本很不錯的計算機科學入門書~~~

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一本很不錯的計算機科學入門書~~~

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我生它未生!!!它生我已老!!!

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