Cellular Automata

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出版者:Wiley-Interscience
作者:Joel L. Schiff
出品人:
页数:280
译者:
出版时间:2008-01-06
价格:USD 118.50
装帧:Hardcover
isbn号码:9780470168790
丛书系列:
图书标签:
  • 数学
  • 元胞自动机
  • 复杂系统
  • 计算模型
  • 自组织
  • 非线性动力学
  • 数学建模
  • 算法
  • 人工智能
  • 计算机科学
  • 模式形成
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具体描述

An accessible and multidisciplinaryintroduction to cellular automata As the applicability of cellular automata broadens and technology advances, there is a need for a concise, yet thorough, resource that lays the foundation of key cellularautomata rules and applications. In recent years, Stephen Wolfram's A New Kind of Science has brought the modeling power that lies in cellular automata to the attentionof the scientific world, and now, Cellular Automata: A Discrete View of the World presents all the depth, analysis, and applicability of the classic Wolfram text in a straightforward, introductory manner. This book offers an introduction to cellular automata as a constructive method for modeling complex systems where patterns of self-organization arising from simple rules are revealed in phenomena that exist across a wide array of subject areas, including mathematics, physics, economics, and the social sciences. The book begins with a preliminary introduction to cellular automata, including a brief history of the topic along with coverage of sub-topics such as randomness, dimension, information, entropy, and fractals. The author then provides a complete discussion of dynamical systems and chaos due to their close connection with cellular automata and includes chapters that focus exclusively on one- and two-dimensional cellular automata. The next and most fascinating area of discussion is the application of these types of cellular automata in order to understand the complex behavior that occurs in natural phenomena. Finally, the continually evolving topic of complexity is discussed with a focus on how to properly define, identify, and marvel at its manifestations in various environments. The author's focus on the most important principles of cellular automata, combined with his ability to present complex material in an easy-to-follow style, makes this book a very approachable and inclusive source for understanding the concepts and applications of cellular automata. The highly visual nature of the subject is accented with over 200 illustrations, including an eight-page color insert, which provide vivid representations of the cellular automata under discussion. Readers also have the opportunity to follow and understand the models depicted throughout the text and create their own cellular automata using Java applets and simple computer code, which are available via the book's FTP site. This book serves as a valuable resource for undergraduate and graduate students in the physical, biological, and social sciences and may also be of interest to any reader with a scientific or basic mathematical background.

好的,这是一本关于复杂系统动力学的图书简介,避开了“Cellular Automata”这一特定主题,聚焦于更广泛的非线性动力学与涌现现象。 --- 书名: 《涌现:复杂系统中的秩序与无序》 作者: [此处可虚构作者名,例如:亚历山大·维克多或李明] 出版社: [此处可虚构出版社名,例如:前沿科学出版社] --- 简介: 我们生活的世界充满了令人惊叹的复杂性。从湍流的水流到生态系统中物种的兴衰,从金融市场价格的波动到生物神经元网络的信号传递,这些现象的共同特征在于:它们由大量相互作用的简单单元构成,却展现出超越个体行为的宏观集体行为——即“涌现”。 《涌现:复杂系统中的秩序与无序》是一本深入探讨复杂系统理论核心概念的专著。它不仅仅是对某一特定模型或工具的阐述,更是一部致力于揭示自然界与工程领域中复杂动力学普遍规律的探险指南。本书旨在为物理学、生物学、计算机科学、经济学及工程技术等领域的学者和专业人士提供一个统一的框架,用以理解、建模和预测那些由局部规则驱动的宏观复杂现象。 核心主题与内容深度: 本书的叙事结构围绕“从简单到复杂”的逻辑展开,系统地梳理了复杂系统科学的基石。 第一部分:基础动力学与线性视角(The Foundations of Dynamics) 在开篇部分,我们将从经典动力学理论的视角切入,回顾相空间、吸引子、稳定性分析等基本概念。我们探讨了线性系统的局限性,为引入非线性动力学的必要性打下基础。这部分内容着重于解析性方法的应用,展示了在何种条件下系统行为可以被精确预测。我们详细讨论了迭代函数系统(IFS)和简单的反馈回路模型,强调了初始条件的敏感性——尽管在介绍混沌理论之前,我们先审视了稳态解和周期解的数学描述。 第二部分:非线性系统的转折点:混沌(The Onset of Chaos) 本书的核心部分之一在于对确定性混沌的深入剖析。我们不满足于仅介绍洛伦兹吸引子或逻辑斯蒂映射,而是侧重于探讨其背后的数学原理——分岔理论。读者将了解倍周期分岔、鞍结分岔如何将一个原本有序的系统推向不可预测的区域。我们将通过分析流体力学中的伯纳德对流和简单的化学反应振荡模型(如Belousov-Zhabotinsky反应),展示宏观观测如何揭示微观非线性的存在。对分岔树和普朗克常数的物理意义的探讨,帮助读者理解系统如何在其参数空间中“选择”其最终行为。 第三部分:集体行为与自组织现象(Collective Behavior and Self-Organization) 当系统包含大量相互作用的组分时,全局模式的出现往往不需要外部指挥。本部分聚焦于“自组织”这一复杂系统最迷人的特征。我们将跨越学科边界,考察多个关键模型: 1. 场论与模式形成: 深入探讨图灵(Turing)关于形态发生的反应-扩散模型,分析激活剂-抑制剂系统如何通过扩散和反应的竞争,在均匀介质中生成斑点、条纹等结构。这部分内容将与生物发育学中的模式形成问题紧密结合。 2. 网络科学的应用: 我们将分析复杂网络的拓扑结构对信息流、鲁棒性和级联失效的影响。不同于关注节点间的固定连接,本书更侧重于“适应性网络”——网络结构会随着时间变化(例如,基于使用频率的连接增强或减弱),如何影响整体系统的涌现特性。我们将比较标度律网络与随机网络的特征,讨论小世界效应和无标度网络的结构稳定性。 3. 密度依赖性模型: 考察交通流模型和人群运动模型,其中个体间的空间排斥和吸引作用如何导致全局的堵塞或快速疏散。 第四部分:信息、熵与有效性(Information, Entropy, and Effectiveness) 复杂系统本质上是信息的处理器。本部分将探讨如何量化复杂性本身。我们将引入有效复杂性(Effective Complexity)的概念,区别于简单的熵度量,后者试图量化一个系统结构所需的最小信息量。我们分析了系统的算法信息论视角,以及如何使用互信息和传递熵来识别复杂系统中因果关系的方向性,尤其是在时间序列分析中,这对于区分相关性与真正的因果驱动至关重要。 第五部分:应对复杂性的工具与挑战(Tools and Challenges in Complexity) 在本书的最后,我们将讨论处理和模拟复杂系统的现代方法论。这包括对基于代理的模型(Agent-Based Modeling, ABM)的系统性介绍,强调其在处理异构性个体和非局部交互方面的优势,并讨论其验证和校准的挑战。此外,我们还将探讨降维技术在复杂系统分析中的应用,例如本征正交分解(POD)和稀疏表示方法,这些工具如何帮助研究人员从高维度的状态空间中提取出描述系统核心动态的低维流形。 本书的独到之处: 《涌现:复杂系统中的秩序与无序》的价值在于其跨学科的综合性和对物理直觉的强调。它避免了过度依赖单一数学工具的倾向,而是通过对一系列经典和前沿案例的深入剖析,构建起一个连贯的、可操作的理论框架。读者将学会如何识别特定现象背后的通用动力学签名,无论这些现象出现在生物体、材料科学还是社会结构中。本书旨在激发读者跳出传统学科的藩篱,以更广阔的视角审视自然界中普遍存在的复杂性。 --- 目标读者: 物理学、数学、生物学、工程学、计算机科学、经济学等领域的研究人员、高年级本科生和研究生。对非线性动力学、网络理论、信息论以及系统建模有浓厚兴趣的专业人士。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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从装帧设计的角度来看,这本书的制作水准堪称一流。纸张的质感、墨水的清晰度,都反映了出版方对内容本身的尊重。内页的图表和插图设计也做得非常出色,它们不是简单的装饰,而是真正起到了解释和佐证作用的关键工具。许多复杂的流程图被简化得一目了然,色彩运用既专业又不失美感,极大地辅助了对文字的理解。在没有图文辅助的情况下,某些概念会变得模糊不清,但这本书在这方面做得非常到位,图表和文字的结合达到了完美的互补效果。拿到手中,就能感受到这是一本经过精心雕琢的作品,无论是作为案头参考书还是纯粹的阅读材料,它都展现出了极高的品质,这种对细节的关注,也反映在作者对知识体系构建的严谨态度上。

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这本书的排版真是让人眼前一亮,那种简洁又不失深度的设计感,读起来非常舒服。从翻开第一页开始,就能感受到作者在文字选择上的独到眼光,每一个词汇的运用都像是经过精心打磨,既精准地传达了核心概念,又不失阅读的流畅性。尤其是书中对复杂理论的阐述,常常能用一种近乎诗意的语言将其化繁为简,让人在理解深奥知识的同时,也能享受到文字本身的魅力。那种层层递进的叙述方式,就像是带着读者走进一个迷宫,每走一步都有新的发现,但总有清晰的指引让你不至于迷失方向。我特别喜欢它在解释那些抽象的数学模型时,所使用的比喻和类比,非常贴切且富有启发性,让那些原本望而生畏的概念变得触手可及。整体阅读下来,给我的感觉是,这本书不仅是知识的载体,更是一件艺术品,值得细细品味,反复翻阅。它让我对知识的获取方式有了一种全新的认识,原来学习也可以是一种美妙的体验。

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坦白说,这本书的阅读体验是相当“硬核”的,但绝不是枯燥乏味的那种。它更像是一场智力上的马拉松,需要读者投入相当的专注力去跟上作者的思路。每一次成功地理解了书中的一个核心论点,都会带来一种豁然开朗的巨大满足感,那种感觉像是解开了一个困扰已久的世界难题。作者似乎对读者的认知水平有着极高的期望,信息密度非常大,几乎没有冗余的篇幅,每一页都充满了干货。我不得不承认,有些章节我需要停下来,反复咀嚼好几遍才能真正消化吸收,甚至需要结合其他辅助资料来帮助理解。但这正是这本书的价值所在——它挑战了我的思维极限,迫使我跳出舒适区去思考问题。对于那些真正渴望深入钻研某个领域,并准备好接受挑战的读者来说,这本书无疑是一部不可多得的宝典,它提供的知识深度是市场上许多同类书籍难以企及的。

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这本书的语言风格非常具有个人特色,我感觉作者仿佛是一位经验丰富的导师,正面对面地与你进行一场高水平的学术对话。他的语气是自信而权威的,但又带着一种鼓励探索的开放性。很少有技术性书籍能写得如此具有“人情味”,作者在关键转折点处所用的幽默或自我调侃,适时地缓解了阅读的紧张感。我尤其欣赏作者在引用外部研究成果时的谦逊与严谨,他非常注重知识的溯源和准确性,体现了对学术诚信的最高敬意。读起来,我完全没有被僵硬的教科书语言所束缚,反而像是在聆听一位真正的思想家在分享他最宝贵的洞见。这种亲近感和专业度的完美平衡,使得这本书的阅读体验显得既有深度,又充满活力,让人爱不释手。

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我注意到这本书的结构安排极具匠心,它不是简单地罗列事实,而是在构建一个完整的知识体系。前期的铺垫扎实得令人称奇,为后续的深入探讨打下了坚实的基础,让你在进入高阶内容时,不会感到突兀或脱节。作者巧妙地运用了一种“螺旋上升”的结构,看似重复的概念,实则在每一层级都加入了新的维度和复杂性,使得读者对同一主题的理解不断加深。这种布局安排,极大地提升了知识的内化效率。我常常惊讶于作者如何能在保持逻辑严密性的同时,还能时不时地插入一些引人深思的历史背景或哲学思考,这使得整个阅读过程充满了思辨的乐趣,而不仅仅是信息的输入。这本书读完后,我感觉我的思维框架都被重塑了,看问题的方式也变得更加系统和全面。

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定义定理没几个,放了各种cellular automaton的图。像是一本综述。。。#谁来阻止老板的脑洞

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