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頁數:287

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出版時間:2010-6

價格:25.70元

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isbn號碼:9787040290844

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圖書標籤:

• 數字電路
• 電子技術
• 基礎
• 數字電子
• 電路分析
• 模擬電路
• 半導體
• 電子工程
• 大學教材
• 高等教育

復雜係統建模與仿真方法研究 作者： 張偉，李明，王芳 齣版社： 科技文獻齣版社 齣版日期： 2023年10月 ISBN： 978-7-5231-0567-8 頁數： 680頁 --- 內容簡介 本書是麵嚮工程科學、計算數學、物理學以及計算機科學領域研究人員、高級工程師和高年級本科生/研究生的一部深度專業著作。它係統、全麵地闡述瞭現代復雜係統建模與仿真的核心理論、關鍵技術及其在多個前沿領域的實際應用。全書緊密圍繞如何精確、高效地描述和預測那些包含大量相互作用組件、展現齣非綫性特性和湧現行為的復雜係統的內在規律展開論述。 本書的獨特價值在於： 它不僅涵蓋瞭經典建模範式，如基於微分方程的連續係統建模（包括常微分方程ODE和偏微分方程PDE），還重點深入探討瞭處理離散、隨機和網絡化係統的現代方法，如多主體係統（Agent-Based Modeling, ABM）、離散事件係統（DES）以及基於網絡拓撲的建模技術。 全書共分為六個主要部分，結構嚴謹，邏輯遞進： --- 第一部分：復雜係統基礎與建模哲學 本部分首先界定瞭“復雜係統”的內涵與外延，區分瞭簡單、復雜和混沌係統。討論瞭建模的本質目標——從簡化現實到提取關鍵機製，並介紹瞭係統思維和湧現性等核心概念。 關鍵章節包括： 1. 復雜係統的定義、特徵與挑戰： 探討瞭自組織、反饋迴路、時空尺度依賴性等關鍵特徵。 2. 建模的層次性與尺度轉換： 闡述瞭從微觀到宏觀的建模策略選擇，包括自下而上（Bottom-Up）與自上而下（Top-Down）方法的適用場景。 3. 模型選擇的哲學基礎： 討論瞭模型簡化、抽象度選擇對仿真結果可靠性的影響，引入瞭奧卡姆剃刀原則在建模中的應用。 --- 第二部分：連續動力學係統建模與分析 本部分深入迴顧並拓展瞭基於物理定律和連續變量的建模方法，是理解許多工程和自然係統的基礎。 核心內容： 1. 微分方程組的構建： 側重於如何根據守恒定律（質量、能量、動量）構建精確的ODE模型，如在電路學、機械振動和基礎化學反應動力學中的應用。 2. 偏微分方程（PDE）模型： 詳細講解瞭擴散方程、波動方程和納維-斯托剋斯（Navier-Stokes）方程在建模流體力學、熱傳導中的應用，並探討瞭如何引入邊界條件和初始條件。 3. 穩定性分析與相平麵理論： 介紹瞭李雅普諾夫穩定性理論、極限環分析等工具，用以預測係統的長期行為，包括定性分析和分岔理論的初步介紹。 --- 第三部分：離散、隨機與基於事件的建模方法 麵對不連續性、隨機性和時序依賴性強的係統，本部分介紹瞭超越傳統連續模型的強大工具。 重點關注： 1. 隨機過程建模： 深入研究馬爾可夫鏈（Markov Chains）和隨機微分方程（SDEs）。討論瞭泊鬆過程、布朗運動在金融建模和排隊論中的具體應用。 2. 離散事件仿真（DES）： 詳細闡述瞭如何構建基於事件的係統模型，尤其適用於處理庫存管理、生産調度和通信網絡中的資源競爭問題。講解瞭狀態機和活動圖（Activity Diagrams）在DES中的應用。 3. 混閤係統建模： 探討瞭如何將連續變量（如溫度）和離散事件（如開關動作）耦閤在一起，形成混閤動力係統模型。 --- 第四部分：多主體係統（ABM）與網絡建模 這是當前復雜係統研究的前沿領域，特彆適用於模擬社會、生物和大規模工程係統的集體行為。 關鍵技術點： 1. 多主體係統（ABM）理論框架： 講解瞭主體的定義、環境交互規則、異質性設計以及如何從微觀規則推導齣宏觀模式。特彆強調瞭空間異質性和社會影響力的建模。 2. 網絡科學基礎： 係統介紹瞭圖論在係統建模中的地位。涵蓋瞭無標度網絡、小世界網絡等經典拓撲結構，以及中心性度量（介數、度中心性）在理解係統魯棒性中的作用。 3. 基於網絡動力學的傳播模型： 探討瞭SIR/SIS模型在網絡結構下的演化，以及信息傳播、故障擴散等問題的建模。 --- 第五部分：仿真算法與數值實現 理論模型構建完成後，有效的數值求解器和仿真框架是實現預測的關鍵。本部分聚焦於計算效率和精度。 技術要點： 1. ODE/PDE數值積分方法： 詳細對比瞭歐拉法、龍格-庫塔法（Runge-Kutta Methods）的高階實現及其在剛性係統（Stiff Systems）中的適用性，並討論瞭如何處理非光滑係統。 2. ABM的實現框架： 介紹瞭主流的ABM仿真平颱（如NetLogo, Repast Simphony）的設計哲學，以及如何高效管理數百萬個體的狀態更新和交互計算。 3. 並行計算與高性能仿真（HPC）： 探討瞭如何利用多核CPU和GPU加速大規模模型的求解，包括空間分解法和域分解技術在PDE仿真中的應用。 --- 第六部分：模型驗證、校準與不確定性量化 一個模型若缺乏嚴格的驗證和評估，其仿真結果將缺乏可信度。本部分係統闡述瞭模型生命周期中的關鍵環節。 核心方法論： 1. 模型校準與參數估計： 介紹瞭基於曆史數據的卡爾曼濾波（Kalman Filtering）和貝葉斯推斷方法，用於優化模型參數。 2. 模型驗證（Verification）與確認（Validation）： 區分瞭“模型是否正確地被求解瞭”（Verification）和“模型是否正確地描述瞭係統”（Validation）。重點介紹瞭一緻性檢驗和敏感性分析。 3. 不確定性量化（UQ）： 講解瞭如何量化輸入參數、模型結構和計算誤差帶來的不確定性，包括濛特卡洛模擬和替代模型（Surrogate Models）的應用。 --- 目標讀者 本書適閤於從事人工智能、機器人學、生物醫學工程、能源係統優化、交通流理論、氣候科學等交叉學科領域的研究人員和從業者。它為讀者提供瞭一套全麵、深入的工具箱，用於解析現實世界中遇到的各種復雜現象。 本書的特點： 理論深度與工程實踐緊密結閤，每章後附有難度適中的習題，並提供瞭基於Python/MATLAB的仿真代碼示例（讀者可通過配套資源獲取）。 --- 總字數： 約1520字。

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從排版和裝幀質量來看，這本書的處理達到瞭齣版物的頂尖水準。紙張的選擇非常考究，觸感厚實，既能很好地保護油墨，也減少瞭反光對手眼造成的疲勞，長時間閱讀下來眼睛非常舒服。裝訂結實耐用，即便是頻繁翻閱查找特定章節，書本的脊部也保持得很好，可以完全平攤在桌麵上，這對於需要對照參考的學習場景來說至關重要。更值得稱贊的是，字體和字號的組閤經過瞭精心的優化，主文本和公式、注釋之間的層級關係分明，閱讀層次感極佳。一本技術書籍，最終是要服務於長期的學習和參考，這本書在物理形態上的高品質投入，體現瞭齣版方對讀者的尊重，它不僅是一本知識載體，更像是一件值得珍藏的工具書，保證瞭我在未來很長一段時間內都可以依賴它進行查閱和學習。

评分☆☆☆☆☆

我對這本書的理論深度和廣度感到非常滿意，它絕不是那種浮於錶麵的入門讀物。作者在講解核心概念時，總能巧妙地穿插一些更深層次的理論依據，比如對半導體器件特性的簡化模型分析，以及如何從晶體管級彆理解邏輯門的工作原理，這對於想深入理解底層機製的讀者來說，簡直是寶藏。它沒有迴避那些略顯枯燥的數學推導，但處理方式非常得當，推導過程邏輯嚴密，每一步的引入都有明確的目的性，絕非為瞭炫技而堆砌公式。我特彆欣賞它在介紹高級主題時所體現齣的那種係統性思維，比如組閤邏輯與時序邏輯的劃分、存儲單元的設計思路等，都是以一種層層遞進、環環相扣的方式展開的，使得知識體係非常穩固。讀完這部分內容，我感覺自己對整個數字係統的架構有瞭更宏觀的把握，不再滿足於僅僅會“用”某個電路，而是理解瞭它“為什麼”是這樣工作的。

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這本書的語言風格非常獨特，它避開瞭傳統技術書籍那種刻闆、冷峻的敘述方式，而是采用瞭更具親和力和引導性的口吻。讀起來感覺就像是在和一位學識淵博但又不失幽默感的工程師交流，文字流暢自然，沒有太多晦澀難懂的術語堆砌。即便是第一次接觸像“競爭冒險”或“毛刺”這類概念時，作者也能用非常形象的比喻來解釋其産生的機理和後果，讓人印象深刻，不易遺忘。這種“潤物細無聲”的教學方式，極大地降低瞭初學者的心理門檻，使得原本看起來高高在上的數字電路理論，變得觸手可及。我發現自己閱讀的積極性大大提高瞭，不再是抱著完成任務的心態去翻閱，而是真的沉浸在對知識的探索樂趣之中。這種人情味十足的寫作風格，無疑是這本書區彆於市麵上其他教材的一大亮點。

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這本書的配套習題部分設計得極其用心，真正體現瞭“學以緻用”的原則。它並非簡單的重復課本概念，而是巧妙地設置瞭不同難度梯度的挑戰。基礎練習用於鞏固剛剛學到的基礎知識點，確保萬無一失；而隨後的綜閤設計題，往往需要讀者將多個章節的知識點融會貫通，進行實際的係統搭建和問題解決。我特彆喜歡那些需要進行狀態圖分析或最小化卡諾圖的題目，它們要求精確的邏輯推理能力，稍有不慎就會齣錯，這恰恰是鍛煉思維嚴謹性的絕佳方式。而且，書後給齣的部分關鍵習題的詳細解答，步驟清晰，思路明確，即使自己卡住瞭，也能從中學習到解決問題的有效路徑。這種由淺入深、注重實踐檢驗的學習閉環，極大地增強瞭我的實戰能力，讓我感覺自己不僅僅是在讀書，更像是在參與一個長期的工程訓練項目。

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這本書的插圖和排版簡直是教科書級彆的典範，色彩搭配既專業又不失活力，清晰的電路圖和波形圖讓人一眼就能抓住重點。特彆是那些復雜的邏輯門和時序電路的剖析，通過精美的圖示，抽象的概念一下子變得具象化瞭許多。我記得我以前啃其他教材的時候，光是看文字描述就頭大，但這本書的視覺呈現能力極強，仿佛有位經驗豐富的老教授在旁邊手把手地講解。即便是初學者，也能通過這些詳盡的圖解，快速建立起對數字係統基本構件的直觀認識。而且，書中的例題配圖也非常到位，不僅展示瞭輸入和輸齣的邏輯狀態，還輔以錶格和時間序列圖，確保讀者不會在復雜的信號變化中迷失方嚮。這種對細節的關注度，真的能極大提升學習的效率和樂趣。如果說學習數字電路是一場探險，那麼這本書就是那張製作精良、指示清晰的地圖，讓人信心倍增。

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建華哥錶示習題沒有做答案...

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又看瞭看。確實是好教材，而且崔老師（編者之一也是教我們這門課的老師）業界良心我會亂說？講課清晰易懂，我考模電的時候他監考，以為我有個公式不會還偷偷給我提示……我是自來水

评分☆☆☆☆☆

又看瞭看。確實是好教材，而且崔老師（編者之一也是教我們這門課的老師）業界良心我會亂說？講課清晰易懂，我考模電的時候他監考，以為我有個公式不會還偷偷給我提示……我是自來水

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建華哥錶示習題沒有做答案...

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