Applied Information Theory pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Kogan, I. M.

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:529

装帧:

isbn号码:9782881240645

丛书系列:

图书标签:

• 信息论
• 应用信息论
• 编码理论
• 通信理论
• 数据压缩
• 机器学习
• 信号处理
• 统计推断
• 概率论
• 数学基础

好的，这是一本关于信息论在实际应用领域中如何发挥作用的图书简介。 书名：《应用信息论：从理论基石到前沿实践》 内容提要： 在信息时代汹涌澎湃的浪潮中，信息已成为驱动社会进步与技术革新的核心动力。然而，如何量化、编码、传输和保护这些信息，使其在复杂多变的物理和数字环境中保持有效性与可靠性，始终是工程学和计算机科学面临的重大挑战。《应用信息论：从理论基石到前沿实践》正是为了系统性地阐述信息论的经典理论框架，并深入剖析其在当代工程领域中的广泛而深刻的应用而撰写的一本专业著作。 本书旨在搭建一座坚实的桥梁，连接香农的经典信息论基础与当今世界面临的尖端技术难题。我们不将信息论视为晦涩的数学分支，而是将其视为一套解决实际问题的强有力工具集。全书结构严谨，逻辑清晰，从信息的基本量化单位——熵（Entropy）开始，逐步推导出信道容量、无损压缩与有损压缩的理论极限，并最终落脚于信息论在现代通信、数据存储、机器学习乃至物理系统控制中的具体实现。 第一部分：理论基石与数学框架 本书首先奠定了坚实的信息论基础。我们详细探讨了信息熵的定义及其在概率分布描述中的核心地位，解释了互信息（Mutual Information）如何量化两个随机变量之间的依赖关系。不同于仅停留在理论证明，本部分着重于这些概念在实际建模中的意义，例如如何利用熵来衡量数据的不确定性，以及如何评估编码方案的效率。 随后，本书深入探讨了香农的信道编码定理。我们详细分析了离散无记忆信道（DMC）和连续信道（如加性高斯白噪声信道AWGN）的容量界限。这部分不仅复现了信息论的经典证明，更侧重于解释“容量”这一概念对系统设计的实际指导意义——即任何试图超越该速率的传输都必然遭受不可避免的错误。我们还对比了不同噪声模型对信息传输的影响，为后续的编码设计提供了理论指导。 第二部分：高效编码与数据压缩的艺术 信息论最直接的应用体现在数据压缩领域。本书的第二部分聚焦于如何利用信息论原理来构建高效的编码系统。 在无损压缩方面，我们系统性地介绍了霍夫曼编码（Huffman Coding）、算术编码（Arithmetic Coding）以及 Lempel-Ziv（LZ77/LZ78）算法族。我们不仅解释了这些算法的工作流程，更重要的是，从熵编码的角度分析了它们的效率极限，阐明了为什么这些算法能够逼近理论上的熵界限。 在有损压缩领域，本书探讨了速率失真理论（Rate-Distortion Theory）。我们详细阐述了如何平衡数据失真程度与传输速率之间的权衡。这部分内容是理解现代多媒体压缩标准（如JPEG、MPEG）的核心，书中通过具体的例子，展示了如何应用率失真函数来指导量化和变换的选择。 第三部分：可靠传输与纠错机制 信息在实际信道中传输，必然会受到噪声和干扰的影响。本书的第三部分将重点放在如何通过强大的编码技术来克服这些限制，实现可靠的通信。 我们从信道编码的基本原理入手，系统性地回顾了代数编码技术，包括线性分组码（如汉明码、BCH 码）和卷积码。随后，本书将笔锋转向现代高性能纠错码，深入解析了诸如 Turbo 码和低密度奇偶校验码（LDPC 码）等现代编码技术的工作原理。我们分析了这些编码方案如何通过迭代解码，逼近香农极限，这对于5G通信、深空探测以及高密度存储系统的性能至关重要。 此外，本书还专门开辟章节探讨了信息论在物理层安全中的应用，即如何利用扩散过程来保护信息不被窃听者获取，这为信息安全领域提供了新的视角。 第四部分：信息论在交叉领域的拓展应用 信息论的威力远不止于通信系统。本书的第四部分将视角拓展到当代交叉学科的前沿应用。 在机器学习与人工智能领域，我们探讨了信息论作为正则化器和模型选择工具的角色。熵和互信息被用作衡量特征相关性、评估模型复杂度的关键指标，例如在决策树构建和深度学习中的信息瓶颈理论应用。 在网络科学与复杂系统中，信息论为分析网络结构、信息传播动力学提供了严格的数学框架。我们讨论了信息熵在网络中心性度量以及理解同步现象中的作用。 在量化金融与决策论方面，信息论指导我们如何处理不确定性下的决策问题，如何通过最大化互信息来指导最优投资组合的选择，以及如何利用熵作为风险度量。 本书的特色与读者对象： 本书的撰写遵循“理论驱动实践”的宗旨，避免了纯粹数学推导的冗余，而更侧重于概念的物理意义和工程实现。图表丰富，案例详实，许多复杂的编码过程均配有清晰的流程图和仿真结果分析。 《应用信息论：从理论基石到前沿实践》不仅是信息与通信工程、计算机科学专业研究生和高级本科生的理想教材，也是通信系统工程师、数据科学家、算法研究人员以及任何希望深入理解现代信息技术底层驱动原理的专业人士的必备参考书。掌握本书内容，意味着能够准确评估任何信息系统的理论性能上限，并有能力设计出更高效、更健壮的下一代信息处理方案。

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