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出版者:

作者:张贞 编

出品人:

页数:397

译者:

出版时间:2011-8

价格:35.00元

装帧:

isbn号码:9787040325027

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计算机科学与技术前沿探索：面向新时代的深度解析 本书旨在为读者提供一个全面、深入且与时俱进的计算机科学与技术视角，聚焦于当前信息技术领域最活跃、最具变革性的方向。本书并非对基础概念的重复阐述，而是立足于坚实的理论基础之上，对新兴技术、复杂系统设计、以及前沿算法进行系统性的剖析与探讨。 --- 第一部分：计算理论的深化与拓展 本部分将超越经典计算模型，深入探讨复杂性理论的现代演进。我们将详细考察量子计算的计算模型（如量子图灵机），分析其在处理NP-完全问题和P-空间问题时的潜力与局限。重点将放在量子信息论的基础框架，包括纠缠、叠加态的数学描述，以及如何将这些概念应用于实际的量子算法设计（例如Shor算法和Grover算法的结构性分析，而非简单的入门介绍）。 接着，我们将深入研究可计算性理论的新边界。这包括对非经典计算范式（如生物计算、DNA计算）的理论基础进行严格的数学建模。此外，我们还将探讨随机化计算模型的深入应用，特别是如何在近似算法设计中利用概率论的强大工具来解决传统确定性算法难以处理的问题，包括对概率近似方案（PAC）框架的深入剖析。 第二部分：高性能计算与并行系统架构 本书将深入剖析现代超级计算架构的底层设计原理。我们不会停留在冯·诺依曼结构的表面，而是着重研究异构计算模型的优化策略。这包括GPU并行编程模型（如CUDA/OpenCL的高级特性）的内存层次结构优化、指令级并行（ILP）与数据级并行（DLP）的协同设计。 在分布式系统方面，我们将聚焦于大规模一致性协议的权衡与选择。详细对比Paxos、Raft及其变体（如Viewstamped Replication）的内部状态机复制机制、日志同步策略以及故障恢复的精确时间复杂度分析。同时，探讨NewSQL数据库的分布式事务处理模型，特别是对Google Spanner的TrueTime机制和分布式快照隔离（Snapshot Isolation）的实现细节进行批判性评估。 高性能计算的软件栈部分，我们将深入探讨MPI与OpenMP的高级编程技巧，重点解决通信拓扑优化、负载均衡的动态调度算法，以及如何利用可重构计算硬件（如FPGA）来加速特定的数据密集型任务。 第三部分：人工智能的深度学习与可解释性 本部分完全聚焦于深度学习的前沿进展，跳过基本的神经网络结构介绍。我们将深入探讨Transformer架构的演化，特别是自注意力机制（Self-Attention）在不同维度（时间序列、图像、图结构）上的变体（如稀疏注意力、线性化注意力）。 在生成模型方面，我们将重点分析扩散模型（Diffusion Models）的数学基础——马尔可夫链的逆过程，以及如何通过Langevin Dynamics进行高效采样。对对抗性生成网络（GANs），我们将深入研究Wasserstein距离（WGAN）的理论优势及其在模式崩溃问题上的解决方案。 AI的可解释性（XAI）是本书的关键部分。我们将严格审视梯度归因方法（如Grad-CAM, Integrated Gradients）的数学前提，并对比模型无关的局部分析方法（如LIME, SHAP）的统计学有效性。此外，还将探讨因果推断在增强模型鲁棒性和公平性方面的应用，特别是Do-Calculus在机器学习决策制定中的桥接作用。 第四部分：网络安全与隐私计算的攻防前沿 本书将网络安全提升到系统级和协议级的深度分析。在安全协议方面，我们将详细剖析后量子密码学（PQC）中的格基密码（Lattice-based Cryptography）（如Kyber、Dilithium）的数学构造、安全性证明以及实现效率挑战。 在软件安全领域，我们将着重研究模糊测试（Fuzzing）的智能化发展。重点分析基于反馈的模糊测试（Feedback-driven Fuzzing）、符号执行（Symbolic Execution）在提高代码覆盖率上的核心算法，以及如何对抗掩盖技术（Obfuscation）。 隐私计算将涵盖安全多方计算（MPC）的秘密共享方案（如Shamir’s Secret Sharing的优化）以及同态加密（HE）的乘法深度与电路结构优化，特别是针对Ring-LWE/RLWE公钥加密方案的性能瓶颈分析。 第五部分：数据管理与知识工程 本部分探讨超大规模数据处理的复杂性。我们将深入研究流式数据处理模型，对比窗口函数（Windowing）的语义一致性（Event Time vs. Processing Time）在复杂事件处理（CEP）中的挑战。 在图数据库方面，我们将超越基本的CRUD操作，深入分析图嵌入算法（Graph Embeddings）（如Node2Vec, GraphSage）的矩阵分解或随机游走机制，以及它们在复杂关系推理中的应用。 知识图谱的构建与推理将聚焦于本体论（Ontology）的自动化对齐与冲突解决机制。我们将分析知识图谱嵌入模型（KGE）（如TransE, ComplEx）的度量学习框架，以及如何使用逻辑规则学习（如基于DL-Lite的推理引擎）来增强图谱的推理能力和完备性。 --- 本书适合已掌握计算机基础知识，希望深入了解特定前沿领域，并掌握复杂系统分析和设计能力的读者、研究生及专业工程师。它提供的不是基础工具箱，而是深入探索下一代计算范式的理论框架和实践洞察。

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**评价五** 这本书的“操作系统入门”部分，是我觉得最具有“哲学意味”的部分。我一直以为操作系统就是负责管理电脑运行的那个“看不见的”东西，但这本书让我看到了它背后复杂的运作机制。它详细讲解了进程和线程的概念，以及它们是如何被创建、调度和终止的。书里用类比的方式，比如“多任务处理”就像一个人同时做几件事情，但实际上CPU在快速切换，让我对并发和并行有了更深刻的理解。它还介绍了内存管理，包括虚拟内存的概念，让我明白为什么我的电脑即使安装的内存不多，也能运行很多程序。对文件系统的讲解，也让我理解了文件是如何被存储在硬盘上的，以及文件权限的作用。最让我印象深刻的是关于“死锁”的章节，它用一个非常形象的场景，解释了为什么有时候程序会“卡住”不动，以及操作系统是如何努力避免这种情况发生的。虽然这本书并没有深入讲解Linux或者Windows的内核细节，也没有提供如何编写操作系统的代码，但它让我从一个更根本的层面，理解了计算机是如何工作的。这种理解，就像是在看一个精密的机械装置的内部运转，虽然我不能亲手去制造它，但我能理解它的原理，并知道如何更好地与之互动。这对于我以后学习更复杂的系统编程，或者排查系统故障，无疑是打下了坚实的基础。

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**评价二** 这本书给我最大的惊喜在于，它在讲解网络通信原理的部分，真的是做到了“化繁为简”。作为一名软件开发工程师，我每天都在和网络打交道，各种API调用、前后端交互，但对于TCP/IP协议栈的细节，我总觉得是一团模糊。读了这本书之后，我对HTTP协议的请求和响应过程、TCP的三次握手和四次挥手有了更直观的理解。它并没有深入到每一层协议的具体实现细节，而是用非常通俗易懂的比喻，比如“寄信”和“确认收到”来解释数据包的传输和确认机制。这让我明白，为什么有时候网络不稳定会导致连接中断，以及浏览器是如何处理这些情况的。尤其让我印象深刻的是关于DNS解析的讲解，我以前只知道输入网址能看到网页，但从来没想过背后经历了多少步骤。这本书把它比作“电话簿”，详细描述了从域名到IP地址的查找过程，包括本地缓存、根域名服务器、顶级域名服务器等层层递进的关系。这对于我理解分布式系统中的服务发现和负载均衡，提供了很好的思路。虽然它没有直接涉及现代微服务架构中的一些复杂网络组件，但它提供的基础知识，让我能够更自信地去学习和理解这些更高级的概念。我感觉自己终于找到了理解网络“黑箱”的那把钥匙，不再是简单地“调用API”了。

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**评价一** 这本书虽然叫做《大学计算机基础教程》，但我最近在学习Python数据分析，不得不说，这本书在基础知识的巩固上做得非常扎实。我之前对计算机的理解一直停留在“能用就行”的层面，直到接触到一些数据处理的场景，才意识到底层原理的重要性。这本书里对二进制、数据存储、计算机组成原理的讲解，虽然听起来枯燥，但却是理解很多高级概念的基石。比如，它解释了为什么文件会有大小限制，为什么不同的存储介质速度不同，甚至包括一些网络传输的基本原理。这对我理解Pandas DataFrame底层是如何存储和操作数据的，以及为什么某些操作会很慢，都有了更清晰的认识。特别是关于内存和CPU协同工作的章节，我以前只知道CPU是处理器，内存是存东西的，但这本书细致地描绘了它们之间信息传递的路径和效率问题。这让我明白，有时候算法的效率瓶颈，可能不仅仅是代码写得不好，也跟数据在内存中的布局，以及CPU如何高效地读取和处理这些数据息息相关。我甚至觉得，如果早几年看这本书，在学习C语言或者Java的时候，对指针、内存管理这些概念就不会那么头疼了。虽然它没有直接讲Python，但它提供的这些“内功心法”，对于任何一个想深入理解计算机的读者来说，都是无价之宝。我正在考虑把它当作一本参考书，在学习过程中遇到困惑时随时翻阅，我相信它能帮我打下更坚实的基础。

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**评价三** 这本书的“信息安全”章节，虽然篇幅不算特别长，但内容却非常引人深思。作为一名普通用户，我平时对网络安全的概念更多停留在“不要点不明链接”、“设置复杂密码”这类层面。然而，这本书却从更宏观的角度，介绍了信息安全的基本原则，比如机密性、完整性和可用性。它用生动的例子，比如“窃听”、“篡改”和“拒绝服务攻击”，来解释这些原则的重要性。我以前一直觉得加密技术离我很遥远，这本书里简单介绍了对称加密和非对称加密的区别，以及公钥和私钥的作用，让我对HTTPS协议的工作原理有了初步的了解。更重要的是，它强调了安全意识的重要性，不仅仅是技术问题，更是每个人的责任。它提到了社会工程学，虽然只是点到为止，但已经让我意识到，很多安全漏洞并非源于复杂的技术破解，而是利用了人性的弱点。这对我来说是一个很大的警醒。我在思考，作为开发者，在设计系统时，应该如何从一开始就将安全性融入其中，而不是事后补救。这本书虽然没有详细讲解各种加密算法的数学原理，也没有提供具体的安全编码指南，但它像一扇窗户，让我窥见了信息安全领域的广阔天地，激发了我进一步学习的兴趣。

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**评价四** 不得不说，《大学计算机基础教程》在“数据库基础”这一章节的内容，给了我相当大的启发。我平常接触到的一些Web开发项目，都涉及到数据的存储和检索，我之前对数据库的理解，基本上就是“增删改查”。这本书里对关系型数据库的讲解，让我理解了什么是表、什么是字段、什么是主键和外键，以及它们之间是如何关联的。它解释了为什么需要范式，以及如何通过规范化来避免数据冗余和更新异常，这让我对数据的一致性和完整性有了更深的认识。书里举例说明的SQL语句，虽然简单，但却能清晰地展示如何进行数据查询和操作，这比我之前直接复制粘贴的SQL代码，有了更清晰的逻辑。最让我感到受益的是，它提到了数据库索引的概念，并解释了为什么索引能够极大地提高查询效率。这让我明白，为什么有时候一个简单的查询语句，在数据量大的时候会变得非常缓慢，而加上合适的索引后，速度会呈指数级提升。虽然这本书没有深入到复杂的事务处理、并发控制或者分布式数据库，但它提供的这些核心概念，让我能够更清晰地理解我所使用的数据库，以及如何去优化我的数据操作。这对我日常的开发工作，绝对是一个非常重要的提升。

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