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出版者:

作者:Shaughnessy, Michael F. (EDT)/ Galligan, Elizabeth (EDT)/ De Vivas, Romelia Hurtado (EDT)

出品人:

页数:164

译者:

出版时间:

价格:610.00 元

装帧:

isbn号码:9781600214790

丛书系列:

图书标签:

• 教育史
• 教育思想
• 教育改革
• 教育家
• 教育理论
• 师范教育
• 教育发展
• 教育创新
• 教育政策
• 高等教育

好的，这是一本名为《科学的边界与未来：跨学科探索前沿》的图书简介： 科学的边界与未来：跨学科探索前沿 内容简介 在二十一世纪的黎明，人类知识的版图正以前所未有的速度扩张与重塑。我们正处于一个学科壁垒日益模糊、创新源泉迸发的时代。《科学的边界与未来：跨学科探索前沿》并非对既有知识的简单梳理，而是一次对知识结构极限的深刻叩问，一次对未来科学范式的宏大预演。本书汇集了来自物理学、生物学、计算机科学、认知科学乃至社会学等多个领域的顶尖思想家与实践者，共同描绘出当今世界最激动人心、最具颠覆性的研究方向。 本书结构清晰，分为四大核心篇章，每一篇章都聚焦于一个关键的跨学科交汇点，探讨它们如何挑战我们对现实的传统理解，并驱动下一轮技术革命。 第一部分：物质的深层结构与信息之锚 这一部分深入探讨了在微观和宏观尺度上，物质、能量与信息之间的深刻联系。我们不再将信息视为一种抽象的概念，而是将其视为构建宇宙的基本构件之一。 量子计算的物理基石与信息哲学： 深入解析了超越经典图灵机的计算潜力。本书详细阐述了拓扑量子计算的最新进展，特别是对非阿贝尔任意子的操控，这不仅是物理学的前沿，也是信息论的终极挑战。我们探讨了信息熵在黑洞信息悖论中的角色，以及“It from Qubit”（万物源于量子比特）这一前沿猜想的理论依据和实验探索。 软物质的生命逻辑与自组织系统： 离开坚硬的晶体结构，我们进入由高分子、胶体和液晶构成的动态世界。本章重点分析了活性物质（Active Matter），如细菌群落或人工驱动的微观机器人，如何表现出类似生命的宏观行为，例如涌现出的“涡旋”和“自发对称性破缺”。这不仅是流体力学的新课题，更是理解细胞骨架动力学的关键。我们还将介绍生命物质的结构化编程，即如何通过精确设计分子组装的“指令集”，来创建具有特定功能的生物机器。 时空拓扑的实验验证： 探讨了弦理论和圈量子引力等理论如何通过对极端环境的观测——例如引力波天文学和宇宙微波背景辐射的极高精度测量——寻找实验证据。重点关注了对微型虫洞（Micro Wormholes）的间接探测可能性，以及这些发现对时空本质理解的颠覆性意义。 第二部分：生命、智能与涌现复杂性 本篇将目光投向生命系统，探讨生命如何作为最复杂的自适应信息处理系统，其机制如何能被计算模型所模拟和理解。 合成生物学的基因蓝图重构： 重点不在于基因编辑本身，而在于大规模基因线路的设计与验证。本书介绍了一种全新的“自底向上”的合成方法，利用机器学习模型预测数百万种基因调控网络的稳定性与功能冗余度。我们审视了非经典遗传物质（如XNA）在创建新型生命形式中的潜力，以及如何设计出能够自我修复和进化的“通用细胞工厂”。 类脑计算与人工神经网络的底层逻辑： 摒弃对现有深度学习模型的表层优化，本书着重探讨了脉冲神经网络（SNNs）与神经形态工程的根本性突破。通过对海马体学习机制的深度理解，我们探索如何构建能在低功耗下实现终身学习（Lifelong Learning）的芯片。同时，深入剖析了具身智能（Embodied Cognition）的理论基础，即智能的产生必须依赖于与真实世界的物理交互，并介绍了适用于复杂环境的具身强化学习架构。 意识的整合信息理论（IIT）的量化挑战： 这是一个横跨神经科学、信息论和哲学边界的领域。本书详细剖析了IIT的核心参数 $Phi$（Phi）的计算难度，并介绍了通过高级脑成像技术（如fMRI结合光遗传学）对不同意识状态下大脑连接组复杂度的实时测量工作，试图在数学上界定“体验的丰富性”。 第三部分：数据鸿沟与社会结构的重塑 随着信息技术的深入渗透，科学探索已经不可避免地与人类社会结构、伦理规范和治理模式交织在一起。 大规模因果推断与反事实建模： 探讨了在面对高维、非线性、存在遗漏变量的社会数据时，如何利用贝叶斯因果网络和结构因果模型（SCMs）来区分相关性与真正的因果效应。重点在于开发能够抵御对抗性攻击的因果推断工具，以确保政策制定的科学性和公正性。 数字孪生与城市尺度的模拟预测： 介绍了一种结合物联网传感器数据、高分辨率卫星图像和复杂系统动力学的城市级数字孪生构建方法。这超越了简单的可视化，而是用于模拟极端气候事件、流行病传播或交通系统崩溃的多层级耦合模型。探讨了在使用如此强大的预测工具时，如何平衡预测精度与个人隐私的伦理困境。 后真相时代的知识验证机制： 在信息爆炸的时代，信任成为稀缺资源。本章分析了基于区块链的去中心化科学（DeSci）项目如何通过加密技术确保实验数据和同行评审流程的不可篡改性。同时，引入了社会动力学模型来分析虚假信息的扩散机制，并探讨技术如何辅助重建公众对科学共识的信任。 第四部分：能源、环境与极限生存技术 本部分关注科学如何应对人类文明面临的最紧迫的全球性挑战——能源可持续性与环境修复。 可控核聚变的新范式： 重点关注仿星器（Stellarator）设计方法的突破，以及惯性约束聚变（ICF）在点火临界点附近的最新成果。本书分析了磁约束技术与激光驱动技术在提高等离子体约束时间与密度方面的交叉互补性，以及新型超导材料对维持反应堆稳定性的关键作用。 地球工程学的伦理边界与风险管理： 探讨了诸如平流层气溶胶注入（SAI）等大规模干预气候系统的技术潜力与不可逆的副作用。本书强调了在进行任何全球性环境工程前，必须建立跨国界的风险评估与决策框架，将地球系统科学与政治生态学紧密结合。 极端环境下的生物与材料适应性： 考察了人类如何通过生物工程和材料科学，实现在深海、高辐射或外行星环境中的长期生存。这包括极端微生物的代谢路径重组，以及自修复、自适应的智能结构材料的开发，这些材料能够根据环境压力自主改变其物理形态和热力学性能。 《科学的边界与未来：跨学科探索前沿》是一部面向对未来充满好奇心、渴望超越传统学科界限的学者、工程师、政策制定者以及所有求知者的重量级著作。它揭示的不是确定的答案，而是通往更深层次理解世界的、充满挑战与机遇的航路图。阅读本书，即是参与这场塑造人类文明下一个阶段的伟大探索。

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