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出版者:人民邮电出版社

作者:丛书编委会

出品人:

页数:246

译者:

出版时间:2006-11

价格:11.80元

装帧:平装

isbn号码:9787115150608

丛书系列:

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科技前沿探索与应用实录：数字时代的创新驱动力 书籍简介 本书旨在全面梳理和深入剖析当前科技领域最具颠覆性和影响力的前沿技术，并结合实际应用场景，为读者提供一个理解未来技术发展脉络的权威视角。内容涵盖了从基础理论到最新实践的广泛领域，重点关注人工智能（AI）、量子计算、生物技术与信息技术的交叉融合，以及可持续发展技术（如绿色能源与先进材料）的突破性进展。 本书的撰写基于对全球顶尖科研论文、行业报告以及一手案例的严谨筛选与分析，力求做到内容的深度、广度与前瞻性的完美结合。它不仅仅是对现有知识的总结，更是对未来技术趋势的深度预测与战略布局的探讨。 --- 第一部分：人工智能的深度进化与伦理边界 本部分聚焦于当前人工智能技术栈的最新发展，尤其侧重于大模型（LLMs）之后的下一代AI范式。 1. 认知架构与通用人工智能的路径 我们详细探讨了超越当前Transformer架构的下一代模型设计思路，包括符号推理与神经网络的深度融合（神经符号AI），以及对“涌现能力”的系统性挖掘与控制。书中剖析了具身智能（Embodied AI）如何通过与物理世界的交互，实现更深层次的常识学习，并介绍了多模态感知与决策系统的最新突破，例如在复杂机器人操作和高风险环境下的自主决策系统。 2. 可解释性AI（XAI）与模型对齐 随着AI系统决策权重的增加，理解“黑箱”内部机制成为关键。本章深入剖析了因果推断方法在解释AI决策中的应用，以及后验分析工具的局限性。同时，我们详细阐述了AI对齐（Alignment）问题的最新研究进展，包括价值学习（Value Learning）、基于人类反馈的强化学习（RLHF）的局限性，以及如何构建更安全、更符合人类意图的超级智能系统。 3. AI在科学发现中的加速作用 本节展示了AI如何重塑基础科学研究范式。内容涉及蛋白质折叠预测的最新进展（超越AlphaFold的局限性），新材料的虚拟筛选与合成路径优化，以及AI驱动的物理模拟（如流体力学、气候模型）的精度提升。重点分析了“AI科学家”的概念如何从理论走向实践，以及如何设计高效的人机协作流程。 --- 第二部分：计算范式的革命——量子信息与后摩尔时代 本部分聚焦于颠覆现有计算瓶颈的前沿技术，特别是量子计算的工程化挑战与潜在应用。 1. 量子计算的硬件拓扑与纠错 我们对比分析了当前主流的量子比特实现技术——超导电路、离子阱、拓扑量子计算等——的优势、劣势及其可扩展性瓶颈。书中重点阐述了量子纠错码（如表面码）的实际部署难度、所需的物理比特数与逻辑比特数的比率，以及容错量子计算（FTQC）的实现时间表预测。 2. 量子算法的实际落地场景 本章超越了标准的Shor算法和Grover算法，深入探讨了在NISQ（Noisy Intermediate-Scale Quantum）设备上可行的变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）的最新应用。应用案例集中在金融建模（资产定价、风险分析）和化学模拟（分子激发态计算）的实际案例研究。 3. 新型计算架构：类脑计算与神经形态芯片 为应对冯·诺依曼瓶颈，本书介绍了神经形态计算的最新进展。内容涵盖了忆阻器（Memristor）技术在实现脉冲神经网络（SNNs）中的潜力，以及如何通过硬件级的并行处理和事件驱动机制，大幅降低特定AI任务的能耗。 --- 第三部分：生物技术与信息技术的深度融合 本部分探讨了生命科学领域因信息技术驱动而产生的革命性变化，特别是基因编辑与合成生物学。 1. 精准基因编辑与递送系统 在CRISPR技术的基础上，我们详细介绍了碱基编辑（Base Editing）和先导编辑（Prime Editing）如何提高编辑的精确性和安全性。重点分析了新型病毒载体和非病毒递送系统（如脂质纳米颗粒LNP）的工程化挑战，以及它们在体内基因治疗中的有效性。 2. 合成生物学与生物制造的规模化 本章探讨了利用设计、构建、测试、学习（DBTL）循环，设计微生物“细胞工厂”以生产高价值化学品、燃料和药物。内容包括代谢路径的优化、基因线路的模块化设计，以及利用高通量自动化平台加速“设计-构建”周期的前沿技术。 3. 脑机接口（BCI）的技术前沿与伦理考量 本书分析了侵入式和非侵入式BCI技术的最新进展，特别是在神经信号解码的高维度和高带宽传输方面的突破。讨论了BCI技术在神经康复、运动控制替代以及认知增强方面的潜力，并严肃探讨了数据隐私、身份界定等前沿伦理问题。 --- 第四部分：可持续发展与前沿材料科学 本部分关注应对全球挑战所需的技术创新，聚焦于能源转型和下一代材料。 1. 先进能源存储技术 本书对锂离子电池之外的下一代电化学储能系统进行了深入评估，包括固态电池（固体电解质的界面稳定性研究）、钠离子电池的成本优势，以及液流电池在电网级储能中的规模化应用潜力。此外，也探讨了氢能存储（如金属有机框架MOFs）的最新进展。 2. 碳捕获、利用与封存（CCUS）的技术路径 我们系统梳理了直接空气捕获（DAC）技术中吸附剂材料的性能提升路径，如新型沸石和功能化聚合物的开发。同时，分析了将捕获的二氧化碳转化为高附加值化学品（如甲醇、合成燃料）的催化剂技术突破。 3. 智能材料与增材制造的极限 本章介绍了具有自修复、形状记忆或环境响应特性的智能材料的设计原理。重点阐述了多材料3D打印技术如何实现复杂功能集成，例如在航空航天领域中制造具有内部冷却通道的复杂结构部件。 --- 总结 本书汇集了当前全球科技图景中最具活力和变革性的领域，旨在为政策制定者、技术管理者、科研人员以及对未来充满好奇心的读者提供一份结构化、深入且具有前瞻性的知识指南。它强调技术之间的交叉渗透性，并预示着一个由多学科深度融合驱动的全新技术时代的到来。阅读本书，即是站在时代的前沿，洞察驱动未来社会变革的核心动力。

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