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出版者:冶金工业出版社

作者:骆学春

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:2003-1-1

价格:25.0

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787502431914

丛书系列:

图书标签:

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计算机科学与技术前沿探索：面向未来的数据科学与人工智能应用实践 图书简介 本书旨在为广大学习者和专业人士提供一个深入探索当代计算机科学核心领域、把握前沿技术脉络的全面指南。内容聚焦于数据科学、人工智能（特别是机器学习与深度学习）、云计算架构、以及信息安全等几个关键方向，力求构建理论深度与工程实践并重的知识体系。 第一部分：数据科学与大数据处理 本部分深入剖析了现代数据处理的生命周期，从数据的采集、存储、清洗、转换到最终的可视化与洞察提取。 第一章：数据科学基础与统计思维 本章首先界定了数据科学的范畴及其在现代商业决策中的核心地位。详细介绍了描述性统计、推断性统计学的基本概念，如概率分布（正态分布、泊松分布等）、假设检验的原理与应用。重点讲解了如何使用R语言或Python（Pandas, NumPy库）进行高效的数据预处理和探索性数据分析（EDA）。内容覆盖缺失值处理策略、异常值检测方法，以及如何通过直方图、箱线图、散点图矩阵等工具直观地理解数据特征。 第二章：关系型与非关系型数据库深度解析 本章超越了基础的SQL操作，探讨了高性能数据库系统的架构设计。详细介绍了关系型数据库（如PostgreSQL, MySQL）的高级特性，包括事务的ACID特性、索引优化（B树、哈希索引）、查询优化器的执行计划分析。随后，深入对比了NoSQL数据库的四大类（键值存储、文档数据库、列式数据库、图数据库），并结合实际应用场景，分析了MongoDB的聚合管道、Cassandra的分布式一致性模型（Quorum机制）以及Neo4j的图查询语言Cypher。 第三章：大数据处理框架与流式计算 本部分是大数据技术栈的核心。首先详细阐述了Hadoop生态系统的核心组件，包括HDFS的架构设计原理、MapReduce编程模型及其在批处理中的性能瓶颈分析。随后，聚焦于现代流式处理技术，特别是Apache Spark。内容详尽讲解了Spark RDD、DataFrame、Dataset的演进与优化，重点阐述了Spark SQL的Catalyst优化器工作原理。此外，还覆盖了Spark Streaming和Structured Streaming在实时数据管道构建中的应用，并引入了Kafka作为高吞吐量消息队列的集成实践。 第二部分：人工智能与机器学习实践 本部分旨在系统化地介绍机器学习的核心算法、评估标准以及深度学习的前沿模型。 第四章：经典机器学习算法的原理与实现 本章从算法的数学基础出发，系统讲解了线性回归、逻辑回归、决策树（ID3, C4.5, CART）、支持向量机（SVM）的理论推导与几何意义。对于集成学习方法，详细对比了Bagging（随机森林）和Boosting（AdaBoost, XGBoost, LightGBM）的内在机制和适用性。重点强调了模型选择、交叉验证、偏差-方差权衡的实践技巧。 第五章：深度学习基础与前馈网络 本章作为深度学习的入门篇，首先介绍了人工神经网络的基本结构，包括神经元的激活函数（ReLU, Sigmoid, Tanh）及其梯度消失问题。随后深入讲解了反向传播算法（Backpropagation）的精确数学推导过程。内容涵盖了现代优化器（SGD, Momentum, Adam, RMSProp）的收敛特性对比，以及正则化技术（Dropout, L1/L2）对模型泛化能力的影响。 第六章：卷积网络（CNN）与序列模型（RNN/Transformer） 本章专注于处理图像和序列数据的高级网络结构。详细分析了卷积层的核心操作（填充、步幅、池化），并系统介绍了经典CNN架构（LeNet, AlexNet, VGG, ResNet）的设计哲学及其残差连接的创新点。在序列模型方面，本章详细解析了循环神经网络（RNN, LSTM, GRU）在处理时序依赖的机制，并着重介绍了Transformer架构的自注意力（Self-Attention）机制，这是现代大语言模型（LLM）的基础，包括多头注意力、位置编码及其在机器翻译和文本生成任务中的应用。 第三部分：现代计算架构与工程实践 本部分关注如何将复杂的计算任务部署到高效、弹性的基础设施中。 第七章：云计算与微服务架构 本章探讨了IaaS, PaaS, SaaS的不同层次，并以主流云服务商的计算资源（如虚拟机、容器服务）为例，讲解了弹性伸缩、负载均衡的配置与优化策略。核心内容转向微服务架构。详细介绍了服务发现（如Consul, Eureka）、API网关的作用，以及服务间通信（RESTful, gRPC）的性能考量。 第八章：容器化技术与DevOps流程 本章全面介绍了Docker容器技术的核心概念，包括镜像构建、Dockerfile的最佳实践、数据卷的管理以及网络模式的配置。随后，系统性地引入Kubernetes（K8s）集群管理系统，深入讲解了Pod、Deployment、Service、Ingress等核心对象的生命周期管理和声明式配置（YAML）。内容还涵盖了CI/CD流水线（如Jenkins, GitLab CI）在自动化测试和部署中的应用，以实现快速、可靠的软件交付。 第九章：信息安全基础与网络攻防原理 本章关注系统和数据的安全防护。首先介绍OSI七层模型下的常见网络攻击类型（如DDoS, ARP欺骗, SQL注入, XSS）。随后，深入讲解了公钥基础设施（PKI），包括SSL/TLS握手过程和证书的验证机制。对于应用安全，详细分析了OWASP Top 10的安全风险点，并提供了防御性编程的实践指南，强调输入验证、数据加密和权限控制的重要性。 全书结构严谨，理论阐述清晰，辅以大量的代码示例和工程案例，旨在帮助读者构建扎实的理论基础，并能将前沿技术有效地转化为解决实际问题的能力。

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