计算复杂系统

图书标准信息

• 作者 郭大蕾
• 出版社 科学出版社
• 出版时间 2024-03
• 版次 1
• ISBN 9787030780904
• 定价 148.00元
• 装帧 其他
• 开本 16开
• 页数 252页
• 字数 310千字

【内容简介】

本书应用智能计算的理论与方法，结合智能控制理论对工程系统与社会科学中普遍存在的非线性动力学与控制问题进行了详细阐述，介绍了目前在该领域的一些基本分析方法和计算技术，内容涉及复杂性与复杂系统、智能计算、复杂网络、多尺度分析、计算材料、计算经济、计算实验、非线性建筑、复杂交通工程管控、决策支持、管理与控制以及其他智能计算在新兴领域中的进展。本书将理论分析、数据计算和实验研究相结合，注重结果的完整性和真实性。

本书可供高等院校力学、信息科学、系统工程、管理科学等相关专业高年级本科生、研究生和教师以及从事相关领域工作的工程师和技术人员阅读。

【目录】

“非线性动力学丛书”序

前言

第1章复杂系统概述1

1.1复杂性及系统1

1.1.1复杂性1

1.1.2系统3

1.1.3复杂系统的特征4

1.1.4其他语境中的系统5

1.2复杂系统研究与求解6

1.2.1复杂系统的物理学源起6

1.2.2复杂系统的控制与管理6

1.2.3复杂系统研究的认识论8

1.2.4复杂系统的计算求解和适应性9

1.3复杂系统研究概况11

1.3.1中国科学家的贡献11

1.3.2国际研究机构与学者11

1.4小结15

参考文献15

第2章复杂系统的一般特性17

2.1三论17

2.1.1系统论17

2.1.2控制论18

2.1.3信息论18

2.2复杂系统的性质19

2.2.1耗散20

2.2.2熵20

2.2.3序参量21

2.3复杂系统的现象22

2.3.1混沌22

2.3.2涌现23

2.3.3演化24

2.3.4突变26

2.3.5涨落27

2.3.6崩塌27

2.4复杂系统的统计研究28

2.4.1统计系综29

2.4.2统计力学29

2.4.3统计动力学30

2.5小结31

参考文献31

第3章复杂系统的计算特性33

3.1幂律分布与特性33

3.1.1幂律分布33

3.1.2复杂网络中的幂律连接35

3.1.3长尾效应36

3.1.4自组织临界性中的幂律37

3.2可计算的Agent39

3.2.1为Agent赋予属性39

3.2.2Multi-Agent表达的复杂系统39

3.2.3Multi-Agent的感知与计算40

3.2.4与元胞自动机的异同41

3.3行为计算41

3.3.1社会计算42

3.3.2行为与行为运作42

3.3.3行为运作管理中的服务与报酬要素43

3.3.4士气行为运作45

3.4计算复杂度47

3.4.1时间复杂度47

3.4.2空间复杂度48

3.5小结49

参考文献49

第4章复杂网络理论及其应用51

4.1复杂网络概述51

4.1.1复杂网络研究历程51

4.1.2复杂网络结构52

4.1.3复杂网络的几何特征量52

4.2复杂网络基本模型54

4.2.1规则网络54

4.2.2随机网络54

4.2.3小世界网络55

4.2.4无标度网络56

4.3基于复杂网络的流行病学分析59

4.3.1流行病的传播过程59

4.3.2流行病的感染模型与流行模型60

4.3.3基于无标度网络的流行病传播模型64

4.3.4营区流行病防控67

4.4复杂网络中的崩塌69

4.4.1复杂系统崩塌现象69

4.4.2复杂电网负荷容量模型70

4.5小结73

参考文献73

第5章多尺度数据与多尺度计算76

5.1多尺度分析76

5.1.1多尺度现象与多尺度数据76

5.1.2宏观与微观领域中的多尺度分析78

5.1.3数据驱动80

5.1.4搜索引擎广告关键字数据及收益计算81

5.2时频处理与尺度空间83

5.2.1小波变换84

5.2.2多分辨分析86

5.2.3尺度空间88

5.2.4尺度不变特征变换91

5.3多尺度数据的经验模态分解计算93

5.3.1经验模态分解方法93

5.3.2大气湍流数据的EMD分解96

5.3.3心电信号的EMD与增强Poincaré散点图多尺度数据分析98

5.4肺疾病CT影像的人工智能辅助诊断及相关定量101

5.4.1肺病症CT影像基本特征101

5.4.2IPF人工智能辅助诊断及相关定量103

5.4.3COVID-19肺部CT影像的特征分割107

5.5日地间多源多模态多通道数据的空间天气深度计算与预报114

5.5.1日地间监测数据与空间天气指标114

5.5.2太阳活动区极紫外图像的耀斑分级117

5.5.3多模态太阳风数据与冕洞极紫外图像的Kp指数预报122

5.6小结130

参考文献131

第6章复杂系统控制与管理136

6.1复杂系统控制136

6.1.1非线性动力学智能建模与控制136

6.1.2人工智能应用的数据要求138

6.2复杂系统管理138

6.2.1管理与决策支持139

6.2.2应急管理系统139

6.3交通系统管理与决策142

6.3.1交通运输系统中的矛盾关系142

6.3.2城市行政管理的溢出效应145

6.3.3交通基础设施建设与社会资本参与——以香港海底隧道为例150

6.3.4网约出租车的资格制实践153

6.4百年大计教育为先155

6.4.1希望工程与基础教育的变迁155

6.4.2城乡教育发展和资源的不平衡状况156

6.4.3基础教育宏观调控十年158

6.5小结161

参考文献161

第7章若干学科的现代计算研究163

7.1计算材料学与智能材料163

7.1.1计算材料学基础163

7.1.2计算材料学模拟方法164

7.1.3计算智能材料建模示例166

7.2从计算经济活动中的人开始169

7.2.1经济学中的行为、规律和计算169

7.2.2计算经济方法170

7.2.3农产品期货交易中的行为分析及羊群效应171

7.3可视化技术及应用174

7.3.1不同时期的地铁与高铁运行线路图174

7.3.2动画、模型与计算可视化177

7.3.3微创手术野的可视化及增强现实181

7.3.4可交互混合现实183

7.4经典学科的计算技术研究188

7.4.1计算语言学及其应用188

7.4.2计算生物学与基因治疗191

7.5综合医院建筑体内部交通的疏导机制192

7.5.1大型建筑物内部行人通行体系及现状193

7.5.2大型医院建筑体内部通行体系的疏导设计195

7.6小结199

参考文献200

第8章非线性动力学与复杂系统研究进展202

8.1非线性建筑及其表达方式202

8.1.1非线性建筑如何处理与环境和人之间的关系202

8.1.2公共建筑的非线性及其表达203

8.1.3居住空间的非线性207

8.1.4建筑样式风格的迁移210

8.2行为：成因与结果211

8.2.1为什么行为如此重要212

8.2.2行为是如何产生复杂因果的213

8.3动力学分析的多元化215

8.3.1病毒或纳米颗粒的入侵机制215

8.3.2药物动力学217

8.4关于网络的三个关键事实219

8.4.1事实1：网络是无法预测的219

8.4.2事实2：大多数网络节点的动态变化同时发生220

8.4.3事实3：随着网络规模增加,信息减少221

8.5人文与社会222

8.5.1社会物理学模型222

8.5.2社会规则的建模223

8.5.3历史运动的建模224

8.5.4经济网络225

8.6平行架构的逻辑与思辨226

8.6.1平行宇宙与平行世界226

8.6.2计算仿真与实验之间的交错关系227

8.7最后的思考229

8.7.1行政干预才能解决交通拥堵问题吗229

8.7.2规则是应对变化的基石吗230

8.7.3复杂系统是不可解的吗231

8.8小结232

参考文献232

“非线性动力学丛书”已出版书目235