Neurobiology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Matthews, Gary G.

出品人:

页数:592

译者:

出版时间:2000-12

价格:0.00 元

装帧:

isbn号码:9780632044962

丛书系列:

图书标签:

• 神经生物学
• 神经科学
• 大脑
• 神经系统
• 认知神经科学
• 行为神经科学
• 分子神经生物学
• 细胞神经生物学
• 神经解剖学
• 神经生理学

好的，这是一份关于《量子计算与未来信息科学》的图书简介。 --- 量子计算与未来信息科学 内容简介 本书旨在为读者提供一个全面而深入的视角，探讨量子计算这一前沿科技领域的基础理论、核心算法、工程实现以及它对未来信息科学和社会结构可能产生的深远影响。我们不再局限于经典信息处理的范式，而是将目光投向微观世界的奇特规律——叠加态与量子纠缠——如何被驾驭，以解决传统计算机望尘莫及的复杂问题。 本书结构清晰，逻辑严谨，力求在保持学术深度的同时，也兼顾对跨学科读者的友好性。它不仅是理论物理和计算机科学专业人士的必备参考，也是对未来技术变革充满好奇的工程师、数学家和政策制定者的理想入门读物。 --- 第一部分：量子力学基础与信息论的重塑 本部分是理解整个量子计算体系的基石。我们首先回顾经典物理学在处理分子、材料等微观系统时的局限性，引出量子力学的必要性。 第一章：量子世界的基石 本章详细阐述了支撑量子信息科学的四大支柱：波粒二象性、量子叠加原理、量子测量理论，以及时间演化（薛定谔方程）。我们着重探讨了如何从狄拉克符号（Bra-Ket Notation）出发，建立一套描述量子态的数学框架。重点讨论了状态空间（Hilbert Space）的几何意义，以及如何通过酉变换来描述量子系统的演化。 第二章：量子比特（Qubit）：信息的新载体 超越经典的比特（0或1），本章深入剖析了量子比特——Qubit的特性。我们将展示布洛赫球（Bloch Sphere）如何直观地表示单量子比特的状态，并详细介绍如何构建和描述多体量子系统，特别是量子纠缠（Entanglement）。我们将深入探讨EPR悖论及其在量子信息中的应用，强调纠缠态作为一种独特的物理资源，而非简单的相关性。 第三章：量子信息论的度量 信息论是理解信息处理能力的核心。本章将经典信息论中的香农熵概念推广到量子领域，引入冯·诺依依曼熵（Von Neumann Entropy）来度量量子态的纯净度或混合度。此外，我们还将讨论量子信息论的关键度量，如互信息、量子隐私（Quantum Secrecy）和量子信道容量（Channel Capacity），为后续的量子通信和计算奠定理论基础。 --- 第二部分：量子计算的核心算法与模型 此部分是本书的技术核心，聚焦于如何设计和实现能够利用量子特性的计算模型。 第四章：通用量子门集与电路模型 量子计算的“硬件”由量子门构成。本章系统梳理了基本的单比特门（如Pauli门、Hadamard门）和多比特门（如CNOT门、Toffoli门）。我们将证明通用门集的存在性，即只需有限的几种门操作即可近似实现任何酉变换。随后，我们将引入量子线路图（Quantum Circuit Diagram）的绘制规范，并探讨量子电路的深度、宽度和量子逻辑的复杂度分析。 第五章：里程碑式的量子算法 本章详细剖析了奠定量子计算领域地位的几个关键算法： 1. Shor算法：深入解析其基于量子傅里叶变换（QFT）的原理，如何高效地解决大数因子分解问题，并讨论其对现代公钥密码系统的颠覆性影响。 2. Grover搜索算法：阐述振幅放大（Amplitude Amplification）技术，展示其在无结构数据库搜索中平方级的加速优势，并讨论其在优化问题中的泛化应用。 3. 量子模拟算法：重点介绍如何利用量子计算机模拟复杂的哈密顿量，这是实现新材料设计和药物发现的关键。 第六章：变分量子算法（VQA） 面对当前NISQ（含噪声的中等规模量子）时代的硬件限制，本章专门介绍混合量子-经典算法，尤其是变分量子本征求解器（VQE）和量子近似优化算法（QAOA）。我们将分析这些算法的迭代结构、损失函数的优化策略，以及它们在化学计算和组合优化问题中的实际部署潜力。 --- 第三部分：量子硬件的工程挑战与前沿实现 理论的飞跃必须依赖于可靠的物理载体。本部分转向工程实践和硬件的前沿研究。 第七章：主要量子计算架构 本章对当前主流的量子硬件平台进行了详尽的比较和分析，重点关注其可扩展性、相干时间、门保真度和互联性： 超导电路（Transmon Qubits）：探讨其基于微波控制的原理，以及谷歌、IBM等机构的最新进展。 离子阱（Trapped Ions）：分析其高保真度的优势，以及如何通过激光实现高精度操控。 光量子计算（Photonic Systems）：讨论基于压缩态光束和线性光学元件的玻色子采样（Boson Sampling）模型，及其在特定问题上的“量子霸权”展示。 拓扑量子计算：作为抵抗环境噪声的潜在终极方案，本章介绍了非阿贝尔任意子的理论基础和微软等机构的研发路径。 第八章：噪声、错误与容错 量子系统极易受到环境退相干的影响。本章深入探讨了退相干的物理机制，并详细介绍了量子纠错码（Quantum Error Correction, QEC）的核心思想。我们将剖析表面码（Surface Code）的原理，解释如何通过编码将逻辑量子比特的保护建立在多个物理量子比特之上，从而实现容错量子计算（Fault-Tolerant Quantum Computation, FTQC）的宏伟目标。 --- 第四部分：量子计算的生态系统与社会影响 本部分将视野拓展到更广阔的应用和社会经济层面。 第九章：量子通信与网络 量子计算的实现伴随着对量子网络的需求。本章聚焦于量子密钥分发（QKD）技术，特别是BB84协议的实现细节，以及如何利用量子中继器（Quantum Repeater）克服光纤损耗，构建远距离安全的量子互联网。此外，还将讨论量子隐形传态（Quantum Teleportation）在信息传输中的核心作用。 第十章：应用领域的前瞻与挑战 本章探讨量子计算在不同行业的具体应用蓝图： 材料科学与化学模拟：从计算催化剂到设计高温超导体。 金融建模：利用量子振幅估计（QAE）加速期权定价和风险分析。 人工智能的融合：介绍量子机器学习（QML）的基本框架，包括量子神经网络和特征空间映射。 结语：通往后摩尔时代的路径 最后，本书将总结量子计算从理论设想到工程实现的艰辛历程。我们将审视当前的“量子优势”与“量子霸权”的定义，讨论人才培养、技术标准制定以及国际竞争的现状。本书旨在激发读者对这一变革性技术领域的持续关注和深入研究，共同塑造一个由量子驱动的未来信息世界。 --- 目标读者： 高年级本科生、研究生、从事信息科学、物理学、数学和工程学研究的人员，以及对前沿科技产业有浓厚兴趣的技术决策者。 全书特色： 理论深度与工程实践并重，算法解析详尽，并对最新的硬件架构和纠错方案进行了及时更新。阅读本书，您将掌握理解未来十年信息技术革命的必要知识体系。

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这部《Neurobiology》的魅力在于其高度的批判性思维和对前沿研究的敏锐捕捉。它不仅仅是知识的堆砌，更是对现有理论的挑战与发展。我惊喜地发现，书中对意识本质的探讨，虽然没有给出最终的答案，但却以一种极其严谨的逻辑，梳理了从哲学思辨到神经成像技术在研究意识问题上的贡献与局限。作者并没有回避争议，而是将不同学派的观点一一呈现，并引导读者思考其背后的科学证据。特别让我印象深刻的是，书中对神经退行性疾病（如阿尔茨海默病和帕金森病）的章节，它不仅仅罗列了病理特征，更深入分析了这些疾病的遗传易感性、环境因素以及最新的治疗靶点。例如，关于 tau 蛋白在阿尔茨海默病中的聚集机制，以及 dopaminergic neuron 丢失在帕金森病中的具体过程，都得到了细致的阐述。此外，作者还对神经科学研究的伦理问题进行了深入的讨论，这对于任何希望在这一领域有所建树的研究者来说，都是不可或缺的。这本书的深度和广度，让我感觉自己不仅仅是在阅读，更是在与作者进行一场深刻的思想对话。

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《Neurobiology》这本书的独特之处在于，它将神经科学的研究方法论也融入了内容之中。作者并没有简单地呈现事实，而是巧妙地引导读者理解这些知识是如何被发现和验证的。例如，在介绍感觉系统的工作原理时，书中会穿插介绍像 Hubel 和 Wiesel 的视觉皮层研究，或者 Hodgkin 和 Huxley 离子通道模型的工作是如何进行的。这让我不仅学到了神经科学的知识，更学会了如何去思考科学问题，以及如何设计实验来验证假设。书中对神经科学史上的里程碑式发现的介绍，也极大地丰富了我对这个学科发展历程的认识。另外，作者对不同模型生物在神经科学研究中的作用的探讨，也让我看到了研究的多样性和交叉性。比如，果蝇在研究学习和记忆中的基因作用，或者斑马鱼在研究神经发育中的应用，都得到了充分的展示。这本书的结构清晰，逻辑性强，让我在阅读过程中能够循序渐进，逐步深入。

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阅读《Neurobiology》的过程，就像一场精彩绝伦的思维探险。这本书最大的亮点之一，在于它对神经可塑性在不同尺度上的全面解读。从分子层面，作者细致地描绘了离子通道的开关、神经递质的释放与结合，到细胞层面，对不同类型神经元的兴奋性与抑制性的动态平衡进行了深刻的剖析。但它并没有停在这里，而是更进一步，探讨了神经网络层面的集体动力学。书中关于“群体编码”的讨论，让我明白了信息是如何在大量的神经元协同活动中被表征和处理的。例如，在运动控制的章节中，作者用清晰的图示和生动的语言，解释了大脑如何协调数百万个运动神经元的活动，以实现精细而流畅的肢体动作。此外，书中对情感处理的分析也让我耳目一新。它不仅涉及了杏仁核在恐惧反应中的作用，还探讨了前额叶皮层在情绪调节和决策中的复杂角色，让我对人类情感的生物学基础有了全新的认识。这本书的内容严谨而又不失趣味性，读起来丝毫不会感到枯燥。

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终于找到一本能够真正触及神经科学核心的书了！这本书的标题《Neurobiology》虽然直白，但内容却远超我的想象。它并非那种泛泛而谈、只介绍基础概念的教材，而是深入到神经元网络工作的精妙之处。我尤其被书中对突触可塑性的详尽描述所吸引，作者不仅解释了长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）的分子机制，还生动地描绘了它们在学习和记忆形成中的关键作用。书中穿插的案例研究，比如对海马体功能障碍导致失忆的分析，更是将理论知识与现实临床情况紧密结合，让我对疾病的发生有了更深刻的理解。而且，作者在讨论感觉处理时，没有止步于基本的信号传导，而是进一步探讨了大脑如何整合来自不同感官的信息，构建出我们对世界的感知。例如，书中对视觉皮层中特征检测的解释，以及听觉系统如何解析复杂的声音模式，都充满了洞察力，让我对“看”和“听”这两个简单的动作背后隐藏的复杂计算过程感到惊叹。这本书的叙事方式也非常引人入胜，仿佛一位经验丰富的向导，带领我穿越错综复杂的神经科学迷宫。

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我一直在寻找一本能够连接基础科学与临床应用的神经科学读物，而《Neurobiology》恰好满足了我的期待。这本书非常注重将复杂的神经生物学概念转化为易于理解的语言，并通过丰富的临床实例加以说明。我在阅读关于脑损伤后康复的章节时，深刻体会到了神经重塑的可能性。作者详细介绍了神经元损伤后，周围神经元如何通过代偿性连接来恢复功能，以及物理治疗和药物治疗在促进这一过程中的协同作用。此外，书中对精神疾病的神经生物学基础的阐述也极具启发性。例如，关于抑郁症和焦虑症可能涉及的单胺类神经递质失衡，以及精神分裂症中多巴胺通路异常的解释，都为理解这些复杂疾病提供了坚实的科学依据。这本书不仅让我对神经科学的理论知识有了更深的理解，更让我看到了这些知识在改善人类健康和生活质量方面的巨大潜力。它是一本充满智慧和启发的书，值得每一个对大脑感兴趣的人阅读。

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