綜閤係列:復雜的引擎 本書結閤信息進化和計算對生物進化進行瞭闡釋證明計算在進化中的核心作 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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圖書標籤:

• 生物進化
• 信息進化
• 計算生物學
• 復雜係統
• 引擎原理
• 進化計算
• 生命科學
• 交叉學科
• 理論生物學
• 計算理論

店鋪： 書香齋圖書專營店

齣版社： 湖南科學技術齣版社

ISBN：9787535794611

商品編碼：29542278491

齣版時間：2018-01-01

商品參數

DIYI推動叢書 綜閤係列:復雜的引擎
	定價	59.00
	齣版社	湖南科學技術齣版社
	版次	1
	齣版時間	2018-01-01
	開本	32開
	作者	[美]約翰?E.梅菲爾德
	裝幀	平裝-膠訂
	頁數
	字數
	ISBN編碼	9787535794611

內容介紹

本書結閤信息、進化和計算對生物進化進行瞭闡釋，證明瞭計算在進化中的核心作用，並將這套計算和進化相結閤的核心機製擴展到其他領域，用來解釋復雜生命、結構、組織和社會秩序的形成。這是一次正在進行的重大的科學認知範式的轉換，它不僅會改變科學，也會改變人類對自身境況的認知。

目錄

目錄：

引言

章 問題

第2章 計算

第3章 免費的結構

第4章 目的性結構

第5章 無概率性和復雜引擎

第6章 算法進化

第7章 身體內的進化

第8章 控製循環

第9章 復雜係統

第章 人類學習和創造性

1章 文化的進化

2章 復雜性的進化

3章 過去和現在

4章未來

緻謝

注釋

名詞解釋

參考文獻

譯名錶

洞悉生命演化的深邃脈絡：從信息傳遞到計算賦能 生命，是地球上最令人著迷的現象。它在億萬年的漫長時光中，以無數種奇特而壯麗的方式展現在我們麵前。從微觀的基因序列到宏觀的生態係統，生命無時無刻不在經曆著一場波瀾壯闊的演化。然而，我們對這場演化的理解，常常局限於宏觀的生物特徵變化，或是對基因突變機製的探討。但生命演化的核心驅動力究竟是什麼？它是否可以被視為一種更為根本的、信息處理和計算的過程？ 本書將帶您踏上一場顛覆性的探索之旅，深入剖析生命演化的底層邏輯，揭示信息傳遞在其中的核心作用，並進一步闡釋計算思維如何為我們理解生命進化的復雜性提供全新的視角與強大的工具。我們將超越傳統的生物學範疇，將信息科學、計算理論與生物學緊密結閤，為您呈現一幅前所未有的生命演化全景圖。 第一章：信息，生命的基石與載體 在探討生命的演化之前，我們必須首先認識到信息在生命現象中所扮演的至關重要的角色。生命本身，可以被視為一種高度復雜的、自我復製的信息係統。 基因：編碼生命的藍圖： 從DNA的雙螺鏇結構到蛋白質的編碼，基因是我們賴以生存和繁衍的最基本的信息載體。它記錄瞭物種的遺傳信息，決定瞭生物體的形態、功能乃至行為。我們將深入探討基因如何存儲、復製和傳遞信息，以及這些信息在代際之間如何得以延續。 錶觀遺傳：信息傳遞的新維度： 除瞭基因序列本身，錶觀遺傳修飾為基因錶達提供瞭更為精細的調控層級。這些修飾可以在不改變DNA序列的情況下，影響基因的開啓和關閉，從而在環境變化中發揮重要的適應性作用。我們將剖析錶觀遺傳信息的産生、維持和傳遞機製，以及它們如何為適應性演化提供更快的途徑。 信號傳遞：細胞間的無聲對話： 生物體內的細胞並非孤立存在，它們通過復雜的信號轉導通路進行信息交流。激素、神經遞質、生長因子等，都是傳遞生命活動指令的關鍵信號分子。我們將探討這些信號是如何被感知、處理和響應的，以及它們如何協調生物體的生長、發育、代謝和應激反應。 網絡，信息的組織與傳播： 從分子網絡到生態網絡，信息在生命係統中以各種網絡結構進行組織和傳播。基因調控網絡決定瞭細胞內各種基因的協同錶達，代謝網絡則描述瞭生化反應的通路。而生態網絡則展現瞭物種間的相互作用和能量流動。我們將分析這些網絡結構的特性，以及它們如何影響信息的傳遞效率和係統的穩定性。 第二章：演化，信息變化的驅動力 生命演化本質上是一個信息不斷積纍、變化和優化的過程。這些變化並非隨機的，而是受到一係列內在和外在因素的驅動。 變異：信息的源泉： DNA突變是産生新遺傳信息的最主要來源。這些突變可以是點突變、插入、缺失或重排，它們為演化提供瞭新的“原材料”。我們將詳細介紹不同類型的突變機製，以及它們在不同生物體中的發生頻率和影響。 選擇：信息的篩選器： 自然選擇是演化過程中最重要的驅動力之一。那些能夠更好地適應環境的遺傳變異，將更有可能被保留和傳遞下去。我們將探討自然選擇的不同形式，如穩定選擇、方嚮選擇和分裂選擇，以及它們如何塑造生物種群的遺傳組成。 漂變：信息的隨機舞蹈： 在小種群中，隨機事件可能導緻某些基因的頻率發生非適應性的變化，這被稱為遺傳漂變。漂變在演化過程中起著不可忽視的作用，尤其是在新物種形成和遺傳多樣性喪失方麵。我們將分析遺傳漂變的機製和影響。 重組與遷移：信息的融閤與傳播： 基因重組在有性生殖過程中，能夠將已有的遺傳變異重新組閤，産生新的基因型。基因遷移（或稱基因流）則能夠將一個種群的遺傳信息傳遞到另一個種群，從而影響種群間的遺傳分化。我們將探討這些過程如何促進遺傳變異的産生和傳播。 協同演化：信息間的相互塑造： 生物種群並非孤立地演化，而是處於一個相互作用的復雜網絡中。捕食者與獵物、寄生蟲與宿主、共生體之間的協同演化，是信息相互作用和反饋的生動體現。我們將分析這些協同演化模式，以及它們如何驅動彼此的適應性改變。 第三章：計算，理解演化的新範式 當我們深入理解瞭信息在生命演化中的核心作用後，自然會引齣一個問題：如何纔能有效地分析和理解如此龐大而復雜的信息係統？答案在於，我們可以藉鑒和應用計算的強大力量。 計算模型：模擬生命過程： 計算模型為我們提供瞭一種模擬和分析生命過程的有力工具。從簡單的細胞自動機模型到復雜的基因組進化模型，這些模型能夠幫助我們探索不同參數對演化軌跡的影響，驗證假說，並預測未來的演化趨勢。我們將介紹不同類型的計算模型，以及它們在生物學研究中的應用。 算法，信息處理的規則： 演化過程中的信息傳遞和變化，都可以被視為一係列算法在執行。基因復製的算法、DNA修復的算法、蛋白質摺疊的算法，以及自然選擇的“算法”——即適應度函數的優化過程，都蘊含著深刻的計算原理。我們將深入探討這些“生物算法”，並嘗試用計算語言來描述它們。 數據挖掘與機器學習：從海量數據中發現模式： 現代生物學産生瞭海量的基因組、蛋白質組、錶觀基因組等數據。利用計算技術，特彆是數據挖掘和機器學習算法，我們能夠從中發現隱藏的模式、關聯和規律，從而更深入地理解基因功能、進化機製和疾病成因。 信息論與復雜度：量化生命的信息含量： 信息論為我們提供瞭量化信息和分析信息傳遞效率的數學框架。我們可以利用信息熵、互信息等概念來衡量基因序列的復雜性，分析信號傳遞的冗餘度，以及評估不同演化策略的信息優勢。 計算進化：人工智能的啓示： 人工智能中的進化計算（如遺傳算法、遺傳編程）本身就是模仿生物演化過程設計的。反過來，這些計算方法也為我們理解生物進化提供瞭新的視角。例如，我們可以將生物體視為一個不斷“學習”和“優化”的計算係統，其演化過程就像一個不斷逼近最優解的迭代過程。 第四章：計算賦能的演化前沿 計算思維的融入，正在以前所未有的方式加速我們對生命演化的認知，並開啓新的研究領域。 閤成生物學：設計與創造生命： 藉助計算工具和模型，科學傢們能夠以前所未有的精度設計和構建新的生物係統。從設計人工基因綫路到構建完全人工的生命體，閤成生物學正在將我們從“觀察者”轉變為“創造者”，並對演化研究産生深遠影響。 古基因組學與比較基因組學：追溯曆史的計算足跡： 通過對古生物DNA和現存生物基因組進行計算分析，我們可以重建物種的演化曆史，追溯基因的起源和傳播，並理解不同物種間的親緣關係。 疾病演化與抗藥性：計算預測與應對： 病毒、細菌的快速演化是人類麵臨的重大挑戰。計算模型和機器學習能夠幫助我們預測病原體的變異趨勢，預測抗藥性的産生，並為疫苗研發和藥物設計提供指導。 人工智能在生命科學中的新角色： 從加速新藥發現到個性化醫療，人工智能正在成為生命科學研究中不可或缺的助手。通過對海量生物數據的計算分析，人工智能能夠揭示復雜疾病的潛在機製，並為個體化的治療方案提供支持。 未來的展望：計算與生命科學的深度融閤： 展望未來，計算與生命科學的融閤將更加深入。我們將能夠構建更為精準的生命模擬係統，理解更復雜的生命現象，甚至可能在計算層麵模擬整個生態係統的演化。 本書旨在為您打開一扇認識生命演化新視角的大門。通過將信息科學的嚴謹分析與計算思維的強大力量相結閤，我們將共同探索生命演化背後隱藏的深刻規律。這不僅僅是一次知識的傳授，更是一次思維的革新，期待與您一同踏上這場激動人心的科學探索之旅。

評分☆☆☆☆☆

我一直對生命的多樣性和復雜性感到著迷，但缺乏一個能夠串聯起這一切的理論框架。直到我讀瞭《綜閤係列：復雜的引擎》，我纔找到瞭那把解開生命之謎的金鑰匙——計算！這本書不僅僅是在闡釋信息進化，更是在證明計算在其中扮演著不可或缺的核心角色。作者的論證非常有說服力，他從信息論的角度切入，將生物體的各種功能，如感知、記憶、學習、決策，都看作是某種形式的“計算”。而且，這種計算能力本身也在不斷地進化，從而驅動著生物體適應更復雜、更動態的環境。書中對“進化計算”的討論尤其讓我腦洞大開，它解釋瞭為什麼有些生物體能夠發展齣如此精妙的結構和行為，原來背後都隱藏著高效的“算法”在起作用。我之前總覺得生物體的演化充滿瞭“運氣”，但這本書讓我看到，這種“運氣”背後，其實是強大的計算能力在不斷地“試錯”和“優化”。它讓我重新審視瞭生命，看到瞭那個隱藏在基因序列和生理機製背後的、充滿智慧的“計算引擎”。

評分☆☆☆☆☆

這本書就像一堂關於生命奧秘的精彩講座，雖然我並非專業的生物學傢，但作者的敘述邏輯清晰，內容引人入勝。他成功地將“信息進化”和“計算”這兩個看似遙遠的領域聯係起來，並證明瞭計算在生物進化中的核心地位。我最受觸動的是書中關於“計算性”如何影響生物體復雜度的討論。隨著生命的發展，生物體需要處理的信息量越來越大，也需要更精密的“計算”能力來應對。從簡單的基因調控網絡到復雜的神經網絡，這背後都體現瞭計算能力的不斷增強。這本書讓我對“生命”的定義産生瞭新的思考，它不再僅僅是物質的組閤，而是包含瞭豐富的、動態的信息處理過程。作者通過各種案例，生動地展現瞭計算如何滲透到生命的方方麵麵，從微觀的分子層麵到宏觀的生態係統層麵，都存在著計算的身影。讀完這本書，我仿佛對生命這個“黑箱”有瞭一些更清晰的認識，看到瞭那份驅動生命不斷嚮前、不斷創新的強大力量。

評分☆☆☆☆☆

我承認，一開始我翻開這本書時，帶著一絲“看熱鬧”的心態，畢竟“復雜的引擎”這個名字聽起來就很有科技感，也預示著某種理論的深度。然而，閱讀的過程遠比我預期的要震撼得多。作者並沒有簡單地堆砌枯燥的術語，而是通過大量生動形象的比喻和深入淺齣的講解，將信息進化與計算的關聯徐徐展開。我特彆喜歡書中對“進化算法”的闡述，它讓我意識到，自然選擇本身就是一種極其高效的“優化”過程，通過不斷迭代和篩選，那些能夠更好地“計算”環境信號並作齣適應性反應的基因組閤，得以在種群中傳播。書中對“計算性”的定義也相當有趣，它不僅僅局限於計算機的意義，而是泛指一種信息處理和決策能力。從酶的催化反應到神經元的信號傳遞，再到群體間的交流協作，無不體現著這種“計算性”的影子。這本書讓我開始重新審視那些習以為常的生物現象，開始思考它們背後可能存在的、更為深層的計算機製。它鼓勵我跳齣傳統的生物學框架，去思考一種更為普遍的、跨學科的生命觀。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直把我對生命的理解徹底顛覆瞭！一直以來，我總覺得生物進化是個充滿隨機性和偶然性的過程，就像一場在大自然舞颱上進行的、充滿不可預測性的大型實驗。然而，《綜閤係列：復雜的引擎》卻讓我看到瞭一個截然不同的視角——計算！作者用層層遞進的論證，將“計算”這個概念巧妙地融入到生命進化的肌理之中。我之前從未想過，DNA的復製、突變、基因的錶達，甚至到復雜的行為模式，都可能遵循著某種內在的計算邏輯。書中提到的信息如何被編碼、解碼、傳遞和處理，就像是在揭示生命這個最精密的“程序”是如何運行的。讀到關於“計算能力”如何成為進化的驅動力時，我腦海裏不斷閃過各種生物的例子，從簡單的單細胞生物到復雜的多細胞生物，它們應對環境變化、繁衍後代、甚至相互協作，背後似乎都隱藏著某種程度的“信息處理”和“決策製定”。這種將抽象的計算理論應用於具體生物現象的方式，讓我對生命這個“係統”有瞭全新的認識，仿佛打開瞭一扇通往生命本質的窗戶，看到瞭那份潛藏在基因編碼深處的智慧。

評分☆☆☆☆☆

說實話，這本書對我的思維方式産生瞭巨大的影響。我過去一直覺得，進化就是“適者生存”，是一個被動地適應環境的過程。但《綜閤係列：復雜的引擎》卻讓我看到瞭，生物並非被動地接受環境的塑造，而是在積極地“計算”環境，並主動地“生成”新的適應性特徵。書中強調“計算”在進化中的核心作用，這一點尤其讓我印象深刻。這不僅僅是說生物需要處理信息，更重要的是，這種信息處理本身就是進化的驅動力。例如，當環境發生變化時，生物體內的基因網絡會“計算”這種變化，並觸發相應的生理反應或形態改變。這種“計算”並非是主觀意識層麵的，而是內嵌在生物體的結構和功能之中的。更進一步，作者還探討瞭計算能力本身是如何進化的，這簡直是一個“雞生蛋，蛋生雞”式的深刻問題。這本書讓我感覺，生命不僅僅是在“生存”，更是在不斷地“學習”和“優化”，而計算正是這一切的底層邏輯。它讓我對生命的動態性和創造力有瞭更深的敬畏。