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出版者:机械工业出版社

作者:(美)Jill T.Freeze

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1999-01-01

价格:29.0

装帧:

isbn号码:9787111069416

丛书系列:

图书标签:

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好的，这是一本关于《现代信息技术前沿探索：从量子计算到人工智能伦理》的图书简介。 --- 现代信息技术前沿探索：从量子计算到人工智能伦理 本书聚焦于信息技术领域最激动人心且最具颠覆性的前沿发展，为渴望深入理解未来技术图景的研究者、工程师和思想家提供了一幅详尽的路线图。我们不再停留在基础原理的层面，而是直击那些正在重塑科学、经济乃至人类社会的尖端议题。 第一部分：超越经典计算的疆界——量子信息科学的革命 本部分将深入探讨经典计算范式的极限及其突破口，重点剖析量子计算、量子通信和量子测量的核心理论与工程挑战。 第一章：量子力学基础及其计算内涵 本章回顾支撑量子计算的物理学基石，侧重于量子态的描述、叠加原理的物理意义以及量子纠缠现象的非定域性。我们将详细解析量子比特（Qubit）的数学模型——狄拉克符号表示法，并阐述其与经典比特的本质区别。重点讨论波函数坍缩的诠释问题，并引入量子力学在信息论中的新视角。 第二章：量子算法的突破性潜力 本章聚焦于颠覆传统计算效率的量子算法。我们将详尽剖析秀尔算法（Shor's Algorithm）在因子分解问题上的指数级加速原理，解释其对现有公钥密码体系的潜在威胁。同时，深入探讨格罗弗算法（Grover's Algorithm）在线性搜索问题中的二次加速机制。此外，本书还将引入变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）等混合量子-经典算法，讨论其在化学模拟和组合优化中的初步应用。 第三章：硬件实现与工程挑战 量子计算的实现路径多样，本章对主流硬件平台进行全面对比和深入分析。详细介绍超导电路（Transmon Qubits）的低温环境要求、离子阱（Trapped Ions）的精密控制技术以及拓扑量子计算的抗错误潜力。我们还将探讨量子相干时间（Coherence Time）的限制因素，并系统阐述量子纠错码（Quantum Error Correcting Codes）的设计原理，特别是表面码（Surface Codes）的结构与实现复杂性。 第四章：量子通信与量子网络 超越计算范畴，量子技术在安全通信领域展现出无可比拟的优势。本章详细解析量子密钥分发（QKD）的理论基础，特别是BB84协议和Ekert91协议的安全性论证。探讨量子隐形传态（Quantum Teleportation）的实验进展及其在构建未来量子互联网中的关键作用。针对长距离量子中继器的技术瓶颈，我们分析了分布式量子存储器的可行性研究。 第二部分：深度学习的下一站——通用人工智能的构建与局限 本部分旨在超越当前主流的深度学习框架，探索实现更具泛化能力、可解释性和可靠性的通用人工智能（AGI）所需的新范式和理论工具。 第五章：超越反向传播的训练范式 当前神经网络的训练高度依赖梯度下降，但这种方法在处理大规模、稀疏或非连续数据时存在局限。本章研究基于能量的模型（Energy-Based Models, EBMs）的复兴，特别是深度玻尔兹曼机（DBMs）和生成对抗网络（GANs）的深层演进。我们还将探讨神经形态计算（Neuromorphic Computing），研究脉冲神经网络（Spiking Neural Networks, SNNs）如何模仿生物大脑的稀疏脉冲活动，以实现更高效的事件驱动处理。 第六章：可解释性、因果推理与常识 “黑箱”是深度学习走向关键决策领域的主要障碍。本章深入研究可解释人工智能（XAI）的前沿方法，如注意力机制的可视化、局部可解释模型无关解释（LIME）的局限性，以及因果图模型在增强模型决策透明度中的应用。重点讨论如何从关联性学习迈向因果关系推理，引入结构因果模型（SCMs）以使AI具备预测干预效果的能力。 第七章：具身智能与世界模型 真正的智能需要与物理环境进行交互和学习。本章关注具身智能（Embodied AI）的研究进展，探讨如何通过强化学习在复杂、高维度的模拟或真实环境中构建世界模型（World Models）。讨论如何利用自监督学习和预测编码理论，使智能体能够对环境的动态变化进行有效的长期规划和泛化，而非仅仅依赖预先标记的数据集。 第八章：大规模模型的新兴挑战：幻觉与对齐 随着大型语言模型（LLMs）能力的飞速增长，其固有的缺陷也日益凸显。本章专门分析“模型幻觉（Hallucination）”的产生机制，探讨如何通过知识图谱增强、检索增强生成（RAG）或更精细的反馈机制来提高输出的真实性和一致性。同时，详细讨论人工智能对齐（AI Alignment）的核心问题，包括如何形式化地定义人类价值，以及确保超智能系统的目标函数与人类福祉保持一致的伦理和技术挑战。 第三部分：信息时代的伦理、治理与安全前沿 随着技术渗透到社会结构的核心，理解和管理其宏观影响成为当务之急。本部分探讨信息技术前沿发展所带来的深刻伦理困境、治理需求和新型安全威胁。 第九章：数据主权与隐私增强技术（PETs） 在本章中，我们超越传统的匿名化技术，深入研究隐私增强技术（Privacy-Enhancing Technologies, PETs）的最新进展。详细解析联邦学习（Federated Learning）在保护数据局部性的同时实现模型训练的机制，并阐述同态加密（Homomorphic Encryption, HE）如何允许在密文上直接进行计算，彻底实现“数据可用不可见”。此外，讨论差分隐私（Differential Privacy）在大型数据集发布中的理论保障和实际应用中的权衡。 第十～二章：人工智能治理与未来法规的构建 本部分探讨全球范围内应对AI快速发展的治理框架。我们将分析欧盟的《人工智能法案》、美国的风险管理路径以及中国在特定领域（如深度合成内容）的监管尝试。重点探讨责任归属在自主决策系统中的复杂性，以及如何设计技术标准来强制执行公平性、透明度和可追溯性。最后，本书将前瞻性地讨论跨国AI安全条约的必要性与可行性。 第十二章：后量子密码学与信息安全的新范式 鉴于量子计算对RSA和ECC等经典公钥算法的威胁，本章聚焦于后量子密码学（Post-Quantum Cryptography, PQC）。详细介绍NIST标准化流程中入围的格密码（Lattice-based Cryptography）、基于哈希的签名（Hash-based Signatures）和同源密码（Isogeny-based Cryptography）的数学基础和安全性分析。探讨如何安全地部署和过渡到这些新的加密标准，以确保未来数据的长期安全。 --- 总结： 《现代信息技术前沿探索：从量子计算到人工智能伦理》并非一本入门教材，而是面向对技术前沿有深入了解和探究欲望的读者精心撰写的专题论述。本书的价值在于其跨学科的整合视角，将物理学的尖端突破、计算机科学的理论创新以及社会治理的紧迫需求有机地结合起来，为读者提供了洞察未来十年信息技术发展方向的深度框架和专业知识。

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