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出版者:Academic Pr

作者:Kosky, P. G./ Wise, G./ Balmer, R. T./ Keat, William D./ Keat, W. D.

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:2006-7

价格:$ 71.13

装帧:HRD

isbn号码:9780123694058

丛书系列:

图书标签:

工程学
STEM
科学
技术
工程
数学
教育
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具体描述

This book is a winner of the Best New Undergraduate Textbook Award from the Professional and Scholarly Publishing Division of the American Association of Publishers! "Exploring Engineering" was developed to meet the need for a better way to introduce incoming engineering students to the fundamental concepts at the heart of all engineering disciplines. It was also created to show students in a vivid way the great array of opportunities and possibilities of today's engineering fields-from classical mechanical engineering to bioengineering and mechatronics. This is the first text to introduce nearly all of the major engineering areas, and to do so with a strong interdisciplinary case study approach. This approach better prepares and enables students to draw upon knowledge not only from their own particular field of expertise, but also from related or even distantly related engineering and technical and scientific fields, allowing them to become more versatile within their future employment. "Exploring Engineering" is flexible enough to offer a variety of approaches to the introduction of modern engineering for new students, while still providing the most important essentials that hold all engineering disciplines together, particularly the mathematical, quantitative basis of engineering as well as the modern computer tools that make today's engineering design so efficient and accurate. This book introduces the fundamental physical, chemical, and material foundations for all engineering work, including motion, force, conservation of energy and matter. It explains the workings of simple electrical circuits, computer logic, control and mechatronics, stress/strain diagrams, bioengineering, and stoichiometry. It offers applications of engineering ethics - using an extended case study metaphor: the modern automobile. It provides simple data spreadsheets and other analytical 'tools of the trade' to introduce students to the concepts of theoretical and of empirical engineering. It presents the engineering design process using examples and assignments specifically aimed at helping to guide students and instructor through a hands-on design project. A companion web site will offer a complete solutions manual and a number of suggested head-to-head competitions for a final design project.

好的，这是一本名为《科技前沿：未来工程探索》的图书简介，内容详尽且不包含《Exploring Engineering》中的任何信息。 --- 《科技前沿：未来工程探索》图书简介导言：跨越学科的工程新范式在二十一世纪的浪潮中，工程学已不再是孤立的学科，而是与生命科学、信息技术、新材料等领域深度融合的复杂系统。本书《科技前沿：未来工程探索》旨在为读者提供一个全面而深入的视角，审视当代工程实践中最具颠覆性和前瞻性的领域。我们不再局限于传统的机械、土木或电气工程的狭隘定义，而是将视野投向那些正在重塑我们生活、工业乃至地球未来面貌的交叉学科。本书的核心理念在于“系统性思维”与“可持续发展”。面对气候变化、资源枯竭和人口老龄化等全球性挑战，工程的责任已经从单纯的效率提升转向了对生态平衡与社会福祉的深度考量。因此，我们精心挑选了当前最热门、最具潜力突破的六大工程方向进行详尽剖析。第一部分：生物工程的宏伟蓝图本部分聚焦于生物技术在工程学中的革命性应用。我们深入探讨了合成生物学（Synthetic Biology）如何从设计和构建新的生物部件、装置及系统，到改造现有生物系统以实现特定功能。基因编辑与精准医疗工程：详细介绍了CRISPR-Cas9等基因编辑工具的工程化应用，及其在开发新型诊断系统、靶向药物递送系统中的潜力。我们分析了生物反应器设计如何演进以支持大规模细胞和组织培养，以及如何将生物学模型转化为可预测、可控制的工程系统。组织工程与再生医学的材料学挑战：探讨了生物相容性支架材料的最新进展，从水凝胶到3D打印的生物墨水，以及如何通过生物力学模拟来指导细胞分化和组织再生。内容涵盖了人造器官的构建原理和面临的免疫排斥难题。农业工程的数字化转型：关注垂直农场（Vertical Farming）的设计原理，包括环境控制系统（HVAC）、光谱优化照明技术，以及利用物联网（IoT）和人工智能（AI）对作物生长周期进行实时监控和干预的精准农业系统。第二部分：高级材料与纳米工程的边界突破材料是所有工程的基石。本章深入研究了突破传统材料限制的尖端领域，重点关注那些具有“智能”和“自适应”特性的新型材料。超材料（Metamaterials）与电磁调控：阐述了超材料如何通过人工结构而非化学成分来控制电磁波、声波或热流。详细分析了隐身技术、超分辨成像以及高效能源捕获设备中超材料的应用案例。自修复与形状记忆合金：探讨了如何设计具有自我修复能力的聚合物和复合材料，以延长基础设施和关键部件的使用寿命。同时，对镍钛记忆合金等热响应材料在微机电系统（MEMS）中的驱动应用进行了技术剖析。二维材料（2D Materials）的规模化制备：除了石墨烯之外，我们深入介绍了二硫化钼（MoS2）等新型二维材料在柔性电子学、高密度储能器件中的应用前景，并讨论了从实验室制备到工业化生产的工艺挑战。第三部分：人工智能与复杂系统工程的融合本部分着重于计算能力如何重塑工程决策和系统管理，特别是当面对高度不确定性和海量数据流时。强化学习在机器人控制中的应用：分析了深度强化学习（DRL）如何使机器人从试错中学习复杂的运动技能，超越了传统的预编程控制。内容包括多智能体系统（Multi-Agent Systems）的协调与优化。数字孪生（Digital Twin）的构建与实时仿真：详细解析了如何构建高保真度的物理资产或流程的虚拟副本。这包括数据采集、模型抽象、多物理场耦合仿真，以及数字孪生在预测性维护、供应链优化中的实际部署案例。可信赖人工智能（Trustworthy AI）在关键基础设施中的部署：探讨了在交通管理、能源电网等关键领域应用AI时，如何确保系统的可解释性（Explainability）、鲁棒性（Robustness）和公平性（Fairness）。第四部分：可持续能源与环境工程的创新路径面对能源转型和环境治理的迫切需求，工程学正在提供根本性的解决方案。下一代储能技术：全面评估了除锂离子电池外的先进储能方案，包括固态电池的电化学挑战、液流电池（Flow Batteries）的大规模储能潜力，以及热能存储系统的集成设计。碳捕集、利用与封存（CCUS）的工程规模化：深入分析了不同捕集技术（如胺吸收法、膜分离法）的能耗与成本效益。重点关注了将捕获的二氧化碳转化为有价值化学品或燃料（如合成甲烷）的反应工程。智能电网与分布式能源集成：阐述了如何利用先进的电力电子技术和通信网络，实现从中心化到分散化供电模式的平稳过渡。讨论了微电网（Microgrids）的设计原则及其在提高能源韧性中的作用。第五部分：前沿制造技术与工业4.0 本部分关注“如何制造”这一核心工程问题，探讨了增材制造（AM）与其他数字技术的结合，如何实现前所未有的设计自由度和生产灵活性。增材制造的材料科学与过程控制：涵盖了金属激光熔化、定向能量沉积（DED）等复杂工艺的物理模型，以及如何通过实时监测和反馈控制，确保关键结构件的微观结构和机械性能。柔性电子与印刷电路工程：介绍了通过喷墨打印、卷对卷（Roll-to-Roll）工艺制造柔性传感器、电子皮肤和可穿戴设备的工程细节。人机协作机器人（Cobots）与生产线重构：分析了如何设计安全、高效的人机工作空间，以及如何利用视觉系统和力反馈技术，使机器人能够适应非结构化的制造环境。结论：面向未来的工程师素养《科技前沿：未来工程探索》总结了在这些快速发展的领域中，工程师所需具备的新兴核心能力：跨学科知识的融会贯通、对伦理和社会影响的敏感性，以及拥抱迭代和不确定性的能力。本书不仅是工程专业学生和研究人员的案头参考，也是所有关注科技如何塑造人类未来决策者的必备读物。它引导读者思考，在下一个十年，我们究竟该“建造”什么，以及“如何建造”才能确保一个可持续、公平且繁荣的未来。