神经元耦合系统的同步动力学 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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王青云，石霞，陆启韶 著

图书标签:

• 神经元耦合
• 同步动力学
• 复杂网络
• 非线性动力学
• 混沌
• 生物物理
• 数学建模
• 动力系统
• 神经网络
• 自组织

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030225054

版次：31

商品编码：12362922

包装：平装

丛书名： 非线性动力学丛书

开本：32开

出版时间：2018-05-01

页数：148

正文语种：中文

内容简介

本书以作者的近期研究成果为基础，介绍神经元耦合系统同步动力学的主要理论方法和一些问题，分析不同的耦合神经元系统的复杂同步行为和同步转迁模式，探讨突触耦合类型、网络拓扑结构、耦合强度以及时滞和随机因素对神经元耦合系统同步的影响等。本书重视理论分析、数值仿真与实际应用的密切结合，适当介绍基本知识，图文并茂，系统性强，对于发展非线性动力学分析方法和深入认识神经系统动力学现象和脑功能有理论指导作用。

好的，根据您的要求，这里为您撰写一个关于“神经元耦合系统的同步动力学”的书籍简介，确保内容详实，不包含该书的实际内容，并且风格自然，不带有明显的AI痕迹。 --- 书籍简介：复杂系统中的自组织与涌现现象研究 导论：从基础单元到宏观秩序的构建 本书深入探讨了复杂系统中普遍存在的自组织现象及其涌现出的秩序。我们生活在一个由众多相互作用的单元构成的世界，从自然界的生物群体到人造的工程网络，这些系统都展现出超越其个体组件行为的集体动力学。本书旨在揭示驱动这种复杂行为背后的基本原理，特别是关注在分布式环境中，系统如何通过局部的相互作用达成全局的协调与功能。 我们将考察一系列具有代表性的复杂系统模型，它们在结构上表现出非线性的相互连接性。研究的重点在于，在缺乏中央控制或预设指令的情况下，这些系统如何通过信息交换和反馈机制，自发地演化出高度有序的状态。这不仅是一个理论物理和数学建模的范畴，更渗透到信息科学、生态学乃至社会行为学的核心议题。 第一部分：网络拓扑与连接结构的影响 系统的物理或逻辑连接方式，即其网络拓扑结构，是决定其整体动力学特性的关键先决条件。本部分将系统性地分析不同网络结构对系统行为的深远影响。 1. 经典网络模型的动力学响应： 我们将从最基础的拓扑结构入手，如欧氏晶格（Euclidean Lattices）和随机图（Random Graphs，如Erdős-Rényi模型），分析它们的稀疏性和平均路径长度如何调控信息流动的效率和系统对扰动的敏感性。通过对比这些结构，读者可以理解，连接的局部性或全局性如何塑造系统的集体属性。 2. 异质性与尺度无关网络： 随后，我们将转向更符合现实世界的网络结构，特别是无标度网络（Scale-Free Networks）和小世界网络（Small-World Networks）。无标度网络中的“枢纽”节点（Hubs）如何集中影响信息传播和系统稳定性，将是本部分的关键讨论点。我们探讨，在一个具有显著度数异质性的网络中，局部动力学如何被少数关键节点放大或抑制，从而导致整体系统行为的剧烈变化。 3. 动态拓扑与结构演化： 系统的连接结构并非一成不变。本部分还将引入网络演化模型，研究连接的形成、删除和重塑过程如何与系统中单元的内在状态反馈耦合。这种结构与功能的相互塑造，是理解系统适应性和鲁棒性的重要视角。例如，适应性连接如何促进或阻碍特定模式的出现。 第二部分：非线性动力学与临界现象 复杂系统的显著特征在于其对初始条件的敏感性以及可能出现的“相变”行为。本部分将聚焦于驱动这些现象的非线性数学工具和物理概念。 1. 状态空间分析与吸引子理论： 我们将运用微分方程和映射理论，对系统的演化路径进行几何描述。重点在于识别和分析系统的各种吸引子——点吸引子、周期轨道和奇异吸引子。理解系统如何从不稳定状态过渡到稳定状态，以及周期性振荡的产生机制，是掌握系统行为规律的基础。 2. 耦合强度与动力学阈值： 单元间相互作用的强度是决定系统是否能实现全局协调的核心参数。我们将分析在不同耦合强度下，系统可能经历的动力学相变。通过数值模拟和解析方法，确定系统从完全不协调状态（如混沌或完全失序）转变为高度协调状态的“临界点”。这些临界点标志着系统内部组织能力的质变。 3. 混沌动力学与模式形成： 在某些参数区域，系统可能表现出对初始条件的极端敏感性，即混沌行为。本部分将区分局部混沌和全局同步之间的关系。同时，我们将深入研究从无序到有序的“模式形成”过程，例如，特定空间或时间模式（如行波、振荡簇）是如何在非线性反馈作用下涌现出来的。 第三部分：耗散系统中的能量与信息流 复杂系统通常是开放的，它们与环境进行能量和信息的交换。本部分关注系统如何处理和耗散这些输入，以维持其内部的非平衡态。 1. 非平衡态热力学视角： 传统的平衡热力学无法完全描述生命或信息系统。我们将引入非平衡态热力学的概念，分析系统如何在持续的能量输入下，保持其低熵状态。这涉及到对系统“做功”能力的评估，以及耗散性在维持组织结构中的必要性。 2. 信息度量与复杂性指标： 如何量化一个自组织系统所展现出的复杂性？本部分将介绍一系列信息论工具，如熵率、互信息和有效复杂性度量，用于量化系统内部信息处理的效率和信息的冗余度。重点在于区分“随机的复杂性”和“结构化的复杂性”。 3. 外部驱动与共振现象： 许多系统受到周期性的外部扰动或驱动力的影响。我们将研究系统如何响应这些周期性输入，特别是“共振”现象——即系统在特定驱动频率下表现出最强的响应。理解这种驱动如何被系统捕获并用于增强内部协调，对于设计受控的复杂系统至关重要。 结论：从抽象模型到实际应用的前瞻 本书的最后一部分将综合前述理论工具，展望复杂系统研究在工程、认知科学及材料科学中的潜在应用。我们将讨论如何利用对自组织机制的深刻理解，设计出更具鲁棒性、适应性和高效信息处理能力的分布式计算架构和新型功能材料。研究的最终目标是揭示自然界和人造系统中，秩序如何从无序中诞生，为理解我们周围世界的动态演变提供一套强有力的分析框架。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值毋庸置疑，它无疑将成为该领域未来数年内引用的重要参考源。但对于寻求快速入门或跨学科交叉研究的读者来说，它的门槛高得令人望而却步。阅读体验是高度“内耗”的，你需要时刻保持高度集中的精神，才能驾驭作者抛出的每一个复杂的数学命题。我甚至觉得，这本书更像是一部“工具手册”而非供人沉思的“著作”。它告诉你如何精确地描述同步的临界点，如何计算特定的Lyapunov指数，但对于“为什么”这些系统会自然倾向于同步，或者“在什么条件下”同步是最具生物学意义的，它提供的哲学和直觉性的解释非常稀少。总而言之，这是一部为“精通者”准备的“精炼之作”，对于我们这些试图站在巨人肩膀上远眺的后来者来说，它更像是一座需要攀登和征服的知识堡垒，而非可以轻松漫步的花园。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计充满了抽象的几何图案，似乎在暗示其内容的复杂性与深度。初翻目录，被那些陌生的专业术语和严谨的数学符号阵仗所“震慑”，立刻意识到这不是一本能轻松阅读的普及读物。我本是抱着学习新知识的热情来的，但前几章的铺陈，大量关于基础拓扑结构和非线性微分方程的介绍，着实让我这个非专业背景的读者感到吃力。作者显然是站在一个非常高深的学术前沿来阐述问题，每一个论断都建立在坚实的理论基石之上，逻辑链条密不透风，几乎没有给读者喘息的空间去消化前一个概念。整本书的文字风格是典型的硬核学术腔调，精确、克制，几乎不含任何情绪色彩，更像是一份详尽的数学证明集而非传统意义上的“书籍”。当然，对于目标读者——那些在复杂系统动力学领域摸爬滚打的资深研究者而言，这种严谨或许正是他们所需要的效率和深度。我花了大量时间去查阅和理解那些引用的前沿文献，才能勉强跟上作者的思路，这使得阅读过程像是在攀登一座知识的高峰，每进一步都需要付出巨大的心力。

评分☆☆☆☆☆

我尝试以一种批判性的视角来审视这本书的论述深度。作者在处理全局稳定性分析时表现出了无可匹敌的严谨性，特别是对那些具有延迟和异构耦合的网络，其分析工具的锐利程度令人印象深刻。然而，当涉及到某些系统表现出的“涌现的鲁棒性”——即系统在部分节点失效后依然能维持同步的能力时，书中的解释似乎稍显保守和保守。这种鲁棒性在自然系统中普遍存在，往往涉及到某种自适应机制或信息冗余。我个人感觉作者的理论框架虽然强大，但在捕捉这些“软性”的、非线性的适应性特征时，显得有些力不从心，似乎更侧重于“极限情况”而非“常态下的弹性”。或许是受限于当前数学工具的表达能力，但这使得这本书在描绘“活的”动态系统时，少了一份鲜活的生命力，更多的是一种完美的、理想化的数学构象。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量绝对是业内顶尖水平，这一点必须肯定。在探讨那些高度耦合网络中的涌现行为时，作者使用了一系列精美的仿真可视化图谱。这些图例不仅仅是简单的曲线和点阵，它们以一种近乎艺术的精细度展示了系统从无序到有序，再到复杂混沌状态的微妙转变。特别是关于“边界动力学”的那几章，那些三维相空间轨迹的渲染效果极其震撼，让人仿佛能‘看’到那些微观粒子间无形的连接和相互作用。不过，即便有如此清晰的图示辅助，核心理论的跳跃性依然令人咋舌。很多关键性的引理和定理似乎是直接“凭空出现”的，作者没有花笔墨去引导读者走过推导的每一步，而是直接抛出了结论，要求读者自行验证。这让我感觉自己像是一个被邀请参加高级研讨会的旁听者，虽然看到了最终的成果，却错过了搭建过程中的关键脚手架。对于希望从中学习具体建模方法的初级研究人员来说，这本书的“黑箱”性质可能会造成一定的挫败感。

评分☆☆☆☆☆

从结构上看，该书的组织结构是极其线性和模块化的。每一章似乎都是一个相对独立的单元，集中火力解决某一特定类型的耦合结构下的同步问题。这种高度专业化的分工使得内容密度极高，几乎没有闲笔。然而，这种极致的专注也带来了一个副作用——缺乏宏大的叙事感和跨领域的联系。我期待能看到更多关于该理论在生物神经科学、社会网络分析或是宏观经济模型中应用的案例分析，哪怕是作为章节的引言或总结。但书的内容紧紧地锁死在纯数学和理论物理的框架内，展现出一种“象牙塔”式的纯粹性。阅读过程中，我不断地试图将书中的抽象概念投射到我熟悉的实际问题上，但作者提供的工具箱太过专业化，缺乏“即插即用”的通用接口。这使得我对这本书的实用价值产生了疑问——它无疑是理论的里程碑，但距离解决现实世界的复杂性问题，似乎还隔着一段“应用鸿沟”。