10000個科學難題：信息科學捲 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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“10000個科學難題”信息科學編委會 編

圖書標籤:

• 信息科學
• 科學普及
• STEM教育
• 問題解答
• 知識拓展
• 趣味科學
• 科普讀物
• 青少年科學
• 科學思維
• 挑戰自我

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030319111

版次：1

商品編碼：10851873

包裝：精裝

開本：32開

齣版時間：2011-09-01

用紙：膠版紙

頁數：1117

正文語種：中文

內容簡介

　　《10000個科學難題：信息科學捲》是《10000個科學難題》係列叢書中的信息科學捲。為r能夠盡可能全麵地反映信息領域的學科全貌，編委會在以信息領域著名專傢為編委會主任、副主任委員的基礎蔔.，參照瞭國務院學位委員會的學科結構劃分原則，聘請信息領域六個一級學科的知名專傢作為責任編委，據此擴展。《10000個科學難題：信息科學捲》的編撰工作得到瞭信息領域眾多專傢學者的大力支持。由於信息科學本身就是一門應用科學，因此，在編撰過程中圍繞區分“科學難題”而非“技術難題”做瞭大量工作。為便於讀者瀏覽與閱讀，科普類題目放在最前麵，其餘則按六個一級學科分類排列。
　　《10000個科學難題：信息科學捲》可供高等院校和科研單位從事信息科學研究的工作者參考閱讀。希望《10000個科學難題：信息科學捲》在引導廣大青年學子緻力於信息科學研究的同時，對從事信息科學研究的科研人員也有所幫助和啓發。

目錄

《10000個科學難題》序
前言
科普篇
微電子的納米時代
破譯基因錶達的調控密碼
Fenllat原理之謎
夢的重建與讀腦術
太赫茲生物分子光譜學一生命之謎的窗口
水聲科學與水下通信
如何持續提升計算機係統的性能？
計算機係統如何成為可靠的係統？
自動編程：如何讓計算機自動地從需求規約生成軟件
電腦（計算機）能否接近人腦？
知識的自動發現
自然語言處理
計算機感知
如何讓計算機實現人工世界？
網絡科學的基本問題
機器學習之模型選擇
操控量子世界
閤作演化之謎
微型飛行器控製問題
多相航行器的航行控製問題
微納米生物學係統狀態空間建模
飛行器大包綫魯棒飛行控製
腦機接口：人類與機器的對話
測量及儀器科學的發展和麵臨的科學難題
光的七個極限問題
空間太陽能發電站
光鑷及其應用
全光開關研究進展
太赫茲波
半導體激光器麵臨的挑戰
弱激光治療對人體細胞生物學作用的機理和量效關係
光動力療法的機製及量效作用規律
專題篇
太赫茲波（光）源與探測器
等離子體填充微波器件
太赫茲電真空器件
基於過模互作用電路的迴鏇放大器
帶狀電子注的成形與傳輸
微波真空電子器件的發展
納米尺度場發射的理論問題
分子電子學的難題
從醫學超聲成像發展看隱含信息的揭示
復閤發射陰極與熱一場統一發射模型
自鏇電子學中的自鏇傳輸矩效應
無缺陷矽單晶
矽基電泵激光
固態太赫茲源
高效率矽量子點激光器
稀磁半導體——內稟磁性的物理機理
Ⅳ一Ⅵ族半導體光電應用的瓶頸
CMOS工藝特徵尺寸的極限是什麼？
輻射環境下的單粒子效應
納米集成電路的軟錯誤問題
量子點存儲器中存取速度與保持時間的矛盾
中間能帶半導體
多核芯片係統
集成電路的互連問題
集成電路在納米級工藝下麵臨的設計挑戰
編後記

前言/序言

《10000個科學難題：信息科學捲》是一部麵嚮廣大科學愛好者、信息科學領域的研究者、學生以及所有對信息技術發展前沿充滿好奇的讀者的鴻篇巨著。本書並非一本流水賬式的知識羅列，而是一次對信息科學深邃宇宙的探索之旅，它以“難題”為引，帶領讀者潛入知識的海洋，撥開迷霧，直抵真理的彼岸。 編纂的初心與價值： 信息科學，作為當今時代最活躍、最具顛覆性的學科之一，其發展速度之快、影響範圍之廣，前所未有。從人工智能的崛起、大數據分析的廣泛應用，到區塊鏈技術的悄然變革、量子計算的未來憧憬，再到網絡安全、生物信息學、人機交互等多元領域的深度融閤，信息科學的每一個分支都充滿瞭令人著迷的挑戰與機遇。然而，正是這些前沿的、復雜的、往往是跨學科的難題，構成瞭信息科學最核心的魅力所在，也成為瞭阻礙許多人深入理解和掌握這一領域的“攔路虎”。 《10000個科學難題：信息科學捲》正是基於這樣的背景應運而生。本書的編纂團隊匯聚瞭信息科學領域的資深專傢、一綫研究者和傑齣的教育工作者。他們懷揣著普及科學知識、激發科研熱情、推動學術交流的崇高理想，曆時數年，嘔心瀝血，精心梳理、提煉瞭信息科學領域中最具代錶性、最富挑戰性、也最能引發思考的一萬個科學難題。這些難題涵蓋瞭信息科學的方方麵麵，從基礎理論的根基，到前沿技術的應用，再到倫理道德的探討，力求構建一個全麵、立體、深入的信息科學知識圖譜。 本書的價值在於，它不僅僅呈現瞭“是什麼”的問題，更重要的是引導讀者去探索“為什麼”和“如何解決”的途徑。它鼓勵讀者打破思維定勢，勇於質疑，勤於思考，善於從不同的角度審視問題。通過解答這些難題，讀者不僅能鞏固和深化已有的知識，更能發現知識的盲點，拓展視野，激發創新靈感。對於學生而言，本書是學習信息科學的絕佳輔助讀物，它能夠幫助學生理解課程的精髓，為學術研究打下堅實的基礎。對於科研人員而言，本書則是一份寶貴的參考資料，它可能為您提供新的研究思路，點燃創新的火花。對於普通讀者而言，本書則是一扇認識現代科技奇跡的窗口，讓您在驚嘆之餘，也能窺探到科技背後的深邃原理。 內容的宏觀框架與結構： 本書以“難題”為核心，但其內容絕非零散的問答。為瞭係統性地呈現信息科學的知識體係，編纂團隊將這10000個難題巧妙地組織在信息科學的十大核心領域之下，每個領域又細分為若乾子主題，層層遞進，形成瞭一個邏輯嚴謹、條理清晰的結構。 第一捲：理論基礎與計算模型 數學與邏輯基石： 涉及離散數學、圖論、數理邏輯、集閤論、組閤學等在信息科學中的應用，例如，在算法設計、數據結構、形式化驗證中的核心作用；探索這些數學工具如何抽象和描述計算過程。 計算的本質與邊界： 深入探究計算的可行性、復雜性與局限性，包括圖靈機模型、計算復雜度理論（P/NP問題）、可計算性理論、不可判定問題等，理解計算能力的理論極限。 信息論與編碼： 聚焦信息的度量、傳輸與存儲，如香農信息熵、信道容量、糾錯碼（海明碼、RS碼等）、信源編碼、信道編碼等，探討如何高效、可靠地處理信息。 形式語言與自動機： 介紹有限自動機、下推自動機、圖靈機等計算模型，以及它們所對應的形式語言（正則語言、上下文無關語言等），理解編譯器、語言識彆等底層原理。 第二捲：算法與數據結構 基礎算法設計範式： 涵蓋分治法、動態規劃、貪心算法、迴溯法、分支限界法等經典設計思想，分析它們的適用場景、最優性證明及復雜度分析。 經典數據結構： 深入講解數組、鏈錶、棧、隊列、樹（二叉樹、B樹、AVL樹、紅黑樹等）、圖、散列錶等基本數據結構，以及它們的實現方式、優缺點和應用場景。 高級算法與技巧： 探索排序與查找的深度優化、圖算法（最短路徑、最小生成樹、拓撲排序等）、字符串匹配算法（KMP、Boyer-Moore等）、網絡流算法、概率算法、近似算法等。 算法分析與優化： 關注算法的時間復雜度與空間復雜度分析，以及如何通過數學工具、並行計算、近似計算等手段進行算法優化，以應對大規模數據處理的需求。 第三捲：編程語言與軟件工程 編程語言的演進與設計： 探討不同編程範式（命令式、函數式、麵嚮對象、邏輯式）的優缺點，分析編譯器、解釋器的工作原理，以及語言設計的哲學與挑戰。 軟件開發生命周期： 覆蓋需求分析、係統設計、編碼實現、測試驗證、部署維護等軟件工程的各個階段，探討敏捷開發、DevOps等現代開發模式。 軟件架構與設計模式： 介紹微服務、SOA、MVC等架構風格，以及單例、工廠、觀察者等經典設計模式，探討如何構建可維護、可擴展、高可用的軟件係統。 軟件質量與測試： 深入理解單元測試、集成測試、係統測試、性能測試、安全測試等各類測試方法，以及靜態分析、代碼審查等保障軟件質量的手段。 第四捲：計算機係統結構與操作係統 數字邏輯與計算機組成： 從門電路到CPU、內存、IO設備，揭示計算機硬件的基本構成原理，包括指令集架構、流水綫技術、緩存一緻性等。 操作係統原理： 深入理解進程與綫程管理、內存管理（分頁、分段）、文件係統、設備管理、調度算法、並發與同步機製等核心概念。 高性能計算： 探討多核處理器、GPU計算、集群計算、分布式係統等如何實現大規模並行處理，以及相關的編程模型（MPI、OpenMP）。 網絡協議棧與通信： 深入剖析TCP/IP協議族、HTTP、DNS等網絡協議的工作原理，理解數據如何在網絡中傳輸。 第五捲：數據庫係統與管理 數據模型與關係理論： 深入理解關係模型、實體-關係模型、NoSQL模型等，以及範式理論、事務 ACID 特性。 數據庫設計與實現： 探討數據庫的邏輯設計、物理設計，包括索引、視圖、存儲過程、觸發器的應用，以及SQL語言的高級應用。 數據庫性能優化與調優： 分析查詢優化器的工作原理，探討索引策略、錶分區、緩存機製等提升數據庫性能的方法。 分布式數據庫與大數據管理： 介紹分布式數據庫的架構、一緻性模型、CAP定理，以及Hadoop、Spark等大數據處理平颱的原理與應用。 第六捲：人工智能與機器學習 機器學習基礎理論： 講解監督學習（迴歸、分類）、無監督學習（聚類、降維）、強化學習的基本算法，如綫性迴歸、邏輯迴歸、支持嚮量機、決策樹、K-means等。 深度學習模型與架構： 深入探討捲積神經網絡（CNN）、循環神經網絡（RNN）、Transformer等經典深度學習模型，理解其結構、訓練過程和應用。 自然語言處理（NLP）： 關注文本錶示、詞嚮量、序列到序列模型、注意力機製等NLP核心技術，以及機器翻譯、情感分析、問答係統等應用。 計算機視覺（CV）： 探索圖像識彆、目標檢測、圖像分割、生成對抗網絡（GAN）等計算機視覺領域的關鍵技術。 第七捲：網絡通信與分布式係統 計算機網絡架構與協議： 深入解析OSI七層模型、TCP/IP模型，以及HTTP/2, QUIC等新型協議，理解網絡通信的層層封裝與解封。 網絡安全與加密： 探討對稱加密、非對稱加密、哈希函數、數字簽名、SSL/TLS協議等安全機製，以及網絡攻擊與防禦策略。 分布式係統的原理與挑戰： 關注一緻性算法（Paxos, Raft）、分布式事務、容錯性、可伸縮性、服務發現等，理解如何構建穩定可靠的分布式服務。 雲計算與邊緣計算： 探索虛擬化技術、容器化技術（Docker, Kubernetes），以及雲計算的部署模式（IaaS, PaaS, SaaS），理解邊緣計算的優勢與應用。 第八捲：人機交互與用戶體驗 人機交互（HCI）理論： 探討用戶模型、人機交互設計原則、可用性工程，以及認知心理學在HCI中的應用。 用戶界麵（UI）設計： 關注信息架構、導航設計、視覺設計、交互設計等，理解如何設計直觀、易用的用戶界麵。 用戶體驗（UX）研究： 掌握用戶研究方法（訪談、問捲、可用性測試）、用戶旅程圖、用戶畫像等，理解如何創造積極的用戶體驗。 新興交互技術： 探索語音交互、手勢識彆、虛擬現實（VR）、增強現實（AR）等新型交互方式，以及它們的設計挑戰與應用前景。 第九捲：信息安全與隱私保護 密碼學原理與應用： 深入理解公鑰基礎設施（PKI）、數字證書、加密算法（AES, RSA）、哈希函數（SHA-256）的安全性與實現細節。 網絡安全攻防： 分析常見的網絡攻擊手段（SQL注入、XSS、DDoS）和防禦技術，如防火牆、入侵檢測係統（IDS/IPS）、安全審計。 數據隱私與閤規： 探討數據脫敏、差分隱私、聯邦學習等隱私保護技術，以及GDPR、CCPA等相關法律法規。 軟件與係統安全： 關注漏洞挖掘、代碼審計、安全加固、訪問控製等，保障軟件和係統免受侵害。 第十捲：交叉學科與未來展望 生物信息學： 探討基因組學、蛋白質組學、生物信息學數據庫、生物序列比對算法等，理解信息科學在生命科學中的作用。 量子計算： 介紹量子比特、量子門、量子算法（Shor算法、Grover算法），以及量子計算的理論基礎與發展前景。 腦科學與人工智能： 探討腦科學研究成果如何啓發人工智能發展，以及類腦計算、神經形態計算等前沿領域。 倫理、法律與社會影響： 關注人工智能的倫理問題（偏見、責任）、數據治理、數字鴻溝、信息繭房等，探討技術發展帶來的社會影響。 本書的特色與閱讀體驗： 1. 問題驅動，深度挖掘： 本書最大的特色在於以“難題”為切入點。每一個難題都是一個引人入勝的科學問題，它迫使讀者停下來思考，而不是被動接受信息。通過解答這些難題，讀者將深入理解相關概念的本質，掌握解決問題的核心方法。 2. 體係完整，內容翔實： 10000個難題的背後，是信息科學龐大知識體係的係統梳理。本書的編纂團隊力求覆蓋信息科學的各個分支，從基礎到前沿，從理論到實踐，為讀者提供瞭一個全麵而深入的知識框架。 3. 循序漸進，難度分級（隱含）： 雖然未明確標示，但難題的編排在一定程度上遵循瞭由淺入深、由易到難的原則。讀者可以根據自己的知識背景和興趣，選擇閤適的起點，逐步攻剋難題，實現知識的螺鏇式上升。 4. 激發思考，培養能力： 本書並非直接提供答案，而是鼓勵讀者主動思考、查閱資料、甚至進行實驗。它重在培養讀者獨立思考、分析問題、解決問題的能力，這種能力比掌握具體的知識點更為寶貴。 5. 緊扣前沿，麵嚮未來： 信息科學日新月異，《10000個科學難題：信息科學捲》在內容的選擇上，緊密結閤瞭當前學術界和産業界的研究熱點與發展趨勢，包括人工智能、大數據、雲計算、量子計算等，幫助讀者把握信息科學的未來脈搏。 6. 語言精煉，邏輯清晰： 編纂團隊在遣詞造句上力求精準、嚴謹，避免使用晦澀難懂的專業術語。每一個難題的提齣都清晰明確，引導讀者聚焦核心問題。 誰適閤閱讀本書？ 信息科學專業的學生： 無論是本科生還是研究生，本書都能幫助您係統梳理知識體係，深入理解課程內容，為畢業設計和學術研究提供靈感。 計算機科學與技術領域的從業者： 軟件工程師、數據科學傢、算法工程師、係統架構師等，本書將幫助您拓展技術視野，攻剋工作中的難點，提升專業技能。 對信息科學充滿好奇心的科學愛好者： 如果您對人工智能、大數據、區塊鏈等技術充滿興趣，想深入瞭解其背後的原理，本書將為您提供一次係統而深入的學習體驗。 科研人員和教育工作者： 本書可以作為教學參考、科研選題的靈感來源，或者作為高級研討的討論素材。 《10000個科學難題：信息科學捲》不僅僅是一本書，更是一場思維的挑戰，一次知識的探索，一趟通往信息科學未來世界的奇幻旅程。它將陪伴您在信息的海洋中乘風破浪，解鎖科學的奧秘，點亮智慧的火花。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書無疑是一本信息量巨大的參考資料，尤其適閤那些已經在某個細分領域有一定積纍的研究人員迴顧和查閱。它提供瞭一個詳盡的清單和對這些清單上項目的清晰界定。然而，對於我這種期待能從中汲取到“改變遊戲規則”的靈感火花的讀者來說，它似乎少瞭一點“火花”。那些真正能讓人拍案叫絕的、顛覆性的、尚未被主流接受的新範式，我沒有在其中找到足夠多的體現。它更像是一份詳盡的“待辦事項清單”，清晰地列齣瞭行業已經識彆齣的所有障礙，但對於如何規劃路綫圖、如何突破那些看似無法逾越的認知壁壘，它提供的指導性意見相對比較保守和傳統。我希望看到更多的“大膽假設，小心求證”的嘗試被納入進來，而不是僅僅聚焦於已被公認的難題本身。

評分☆☆☆☆☆

哎呀，這本《10000個科學難題：信息科學捲》的書名倒是挺唬人的，光是“10000個”這個數字就足夠讓人心頭一顫，感覺裏麵塞滿瞭各種前沿又燒腦的知識點。我原本是滿懷期待地想，這本書該不會是把近幾十年信息科學領域裏那些懸而未決的、最棘手的難題都給扒拉齣來，然後用一種深入淺齣的方式，讓我們這些非專業人士也能窺見頂尖科學傢的睏惑與探索路徑吧？想象中，它應該像一本武林秘籍，裏麵記載著如何破解圖靈機的終極奧秘，如何構建齣真正意義上的通用人工智能，或者如何用量子糾纏來解決海量數據的傳輸瓶頸。我特彆希望能看到一些關於P/NP問題的最新進展分析，哪怕隻是一個非常精妙的猜想或者一個有趣的嘗試性證明思路。再者，如果能對數據隱私保護在後量子計算時代可能麵臨的挑戰有更深入的探討，那就更好瞭。畢竟，信息安全是和我們每個人都息息相關的。我甚至期待能看到一些關於復雜係統理論在信息網絡建模中的應用，比如互聯網的湧現行為是不是可以用某種簡潔的數學框架來描述。總之，衝著這個名字，我預想的是一本能激發無限思考、挑戰現有認知邊界的“硬核”科普讀物，而不是泛泛而談的行業綜述。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版和圖錶設計給我留下瞭一種嚴肅、嚴謹的印象，這對於閱讀復雜的科學內容是必要的。但我發現，書中對於不同難題之間的內在關聯性探討似乎比較分散。信息科學是一個高度交叉的領域，比如，量子計算的理論突破必然會直接影響到經典加密算法的未來走嚮；而大規模數據流的處理能力，又反過來製約著深度學習模型的迭代速度。我真切地希望作者能畫齣一張宏大的“信息科學難題地圖”，清晰地標示齣A領域的瓶頸如何阻礙瞭B領域的發展，以及解決某個核心難題可能帶來的連鎖反應。現在讀起來，更像是把一個個獨立的“難點”放在瞭手術颱上進行解剖，缺乏一個將它們整閤起來的“係統工程”視角。這種關聯性的缺失，使得讀者在構建知識體係時，可能會錯過很多重要的“蝴蝶效應”式的聯係。

評分☆☆☆☆☆

讀完部分章節後，我發現自己對信息論的某些基礎概念有瞭更深層次的理解，這方麵的內容寫得相當到位。特彆是關於信息熵在高維空間中的應用，那種將抽象的數學概念與實際的信號處理過程聯係起來的描述，確實很有啓發性。不過，當我試圖尋找關於“計算的本質極限”這類哲學性更強的問題時，感覺內容又顯得有些保守和謹慎瞭。我期待的“難題”往往是那些卡在理論和實踐交界處的“攔路虎”，比如如何設計齣能在能耗和性能之間找到完美平衡的超低功耗芯片架構？或者，在人工智能的“黑箱”問題上，有沒有新的理論框架可以提供更強的可解釋性保證？如果這本書能大膽地探討一些目前看來近乎“異想天開”但卻極具顛覆性的研究方嚮，哪怕隻是作為一個思想實驗，那價值就無可估量瞭。目前的呈現，更像是在總結已有的成熟研究方嚮中存在的細微不足，而不是直麵那些能徹底改變整個信息科學版圖的根本性挑戰。

評分☆☆☆☆☆

說實話，拿到手翻瞭幾頁，我的第一感覺是……嗯，挺“紮實”的。那種感覺就像是走進瞭一傢非常古老、藏書極多的圖書館，空氣裏彌漫著紙張和灰塵混閤的味道，到處都是厚厚的精裝書，但你一時半會兒還真不知道該從哪一本開始啃起。這本書的敘事風格似乎更偏嚮於一種學術性的梳理，而不是那種像偵探小說一樣引人入勝的懸疑探案過程。我原以為它會用一些生動的案例來串聯起那些復雜的理論，比如用一個經典的黑客攻擊事件來解釋現代密碼學的脆弱性，或者用一個火爆的新興技術（比如元宇宙的底層架構）來反嚮推導齣它尚未解決的理論難題。但這本書給我的感覺更像是教科書的“難題選萃”版本，它清晰地列齣瞭“問題是什麼”，但對於“為什麼這個問題如此之難”以及“目前科學傢們為瞭攻剋它付齣瞭哪些麯摺的努力”，著墨似乎不夠多。我尤其想知道在算法收斂性、大規模分布式一緻性這些領域，那些最前沿的、尚未被廣泛接受的理論猜想是如何被提齣的，這需要作者展現齣極強的洞察力和清晰的邏輯層次，我希望這本書能提供這種“幕後故事”。

評分☆☆☆☆☆

書內容是沒什麼問題，就是包裝太差瞭，這段時間一直如此，都拿個薄薄的塑料袋子裝一堆的書，運輸的時候，書的邊角都被撞爛瞭！！！

評分☆☆☆☆☆

個人感覺每個題目都還不錯，但是內容缺乏條理性，跳躍式的，隻能說還湊活吧

評分☆☆☆☆☆

書很好，內容深奧，敗一套。

評分☆☆☆☆☆

“10000個科學難題”徵集活動是，由四部門聯閤組織在國傢層麵開展的一個公益性項目，這是一項涉及我國教育界、科技界眾多專傢學者，為我國教育和科學技術發展、創新型國傢建設，特彆是科技文化建設添磚加瓦，功在當代、利在韆鞦、規模宏大、意義深遠的工作.從這個意義上說，此次徵集活動也是新中國教育與科技發展史上一項具有開創性的工作，沒有任何現成的經驗、模式和操作方法可供參考和藉鑒，所有的工作都是在不斷探索中推進的，期間我們剋服瞭諸多睏難，也積纍瞭許多寶貴的經驗，因此，徵集活動本身作為一個新生事物，我們也希望能得到全社會的廣泛認同。

評分☆☆☆☆☆

寫的還不錯，算可以吧

評分☆☆☆☆☆

“10000個科學難題”徵集活動是，由四部門聯閤組織在國傢層麵開展的一個公益性項目，這是一項涉及我國教育界、科技界眾多專傢學者，為我國教育和科學技術發展、創新型國傢建設，特彆是科技文化建設添磚加瓦，功在當代、利在韆鞦、規模宏大、意義深遠的工作.從這個意義上說，此次徵集活動也是新中國教育與科技發展史上一項具有開創性的工作，沒有任何現成的經驗、模式和操作方法可供參考和藉鑒，所有的工作都是在不斷探索中推進的，期間我們剋服瞭諸多睏難，也積纍瞭許多寶貴的經驗，因此，徵集活動本身作為一個新生事物，我們也希望能得到全社會的廣泛認同。

評分☆☆☆☆☆

書內容是沒什麼問題，就是包裝太差瞭，這段時間一直如此，都拿個薄薄的塑料袋子裝一堆的書，運輸的時候，書的邊角都被撞爛瞭！！！

評分☆☆☆☆☆

書內容是沒什麼問題，就是包裝太差瞭，這段時間一直如此，都拿個薄薄的塑料袋子裝一堆的書，運輸的時候，書的邊角都被撞爛瞭！！！

評分☆☆☆☆☆

難題是激發科學前進的動力