Parallel Evolutionary Computations pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

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出版者:Springer-Verlag New York Inc

作者:Nedjah, N. (EDT)/ Alba, E. (EDT)/ De Macedo Mourelle, Luiza (EDT)

出品人:

頁數:200

译者:

出版時間:

價格:1150.00 元

裝幀:HRD

isbn號碼:9783540328377

叢書系列:

圖書標籤:

• 進化計算
• 並行計算
• 算法
• 優化
• 人工智能
• 計算智能
• 自然計算
• 群體智能
• 元啓發式算法
• 機器學習

《並行計算模型與算法設計》 內容簡介： 本書深入探討瞭並行計算的理論基礎、核心模型以及麵嚮不同應用場景的算法設計策略。旨在為讀者構建一個全麵而深刻的並行計算知識體係，使其能夠理解並掌握如何高效地利用現代多核處理器、分布式係統甚至大規模集群進行復雜計算任務的求解。 第一部分：並行計算基礎理論與模型 本部分首先為讀者奠定堅實的理論基礎。我們將從計算機體係結構的角度齣發，剖析並行計算的硬件實現方式，包括共享內存模型、分布式內存模型、以及混閤式內存模型，並詳細闡述不同模型下的通信機製、同步機製以及內存一緻性問題。接著，我們將引入和討論幾種主流的並行計算模型，例如： SPMD (Single Program, Multiple Data)：強調單份程序在多個處理器上執行，每個處理器處理不同數據子集。我們將深入分析SPMD模型的優勢、適用場景以及編程範式。 MPP (Massively Parallel Processing)：聚焦於大規模並行處理係統，包括其節點間的互連網絡、數據分發策略以及任務調度機製。 數據並行模型：重點講解數據在不同處理單元之間如何分布和同步，以及在此模型下如何進行高效的並行化操作。 任務並行模型：闡述如何將計算任務分解為獨立的子任務，並在不同處理器上並行執行，包括任務依賴關係的處理和調度。 此外，本部分還將涵蓋並行計算的性能度量標準，如並行效率、加速比、負載均衡等，並討論影響並行程序性能的關鍵因素，為後續的算法設計提供理論指導。 第二部分：並行算法設計與分析 在理解瞭並行計算的基本模型後，本部分將聚焦於如何設計和分析並行算法。我們將從算法分解、數據劃分、通信與同步、以及負載均衡等關鍵設計原則齣發，逐步引導讀者掌握並行算法設計的核心思想。 算法分解策略：介紹遞歸分解、迭代分解、流水綫分解等常用方法，以及如何根據問題的特性選擇閤適的分解策略。 數據劃分技術：詳細講解塊狀劃分、循環劃分、點對點劃分等數據劃分技術，並分析不同劃分方式對通信開銷和負載均衡的影響。 通信與同步機製：深入研究並行計算中的通信模式（如點對點通信、集體通信）和同步原語（如屏障、鎖、信號量），並提供在不同硬件模型下優化通信和同步效率的技巧。 負載均衡技術：探討靜態負載均衡和動態負載均衡策略，以及如何通過數據重分布、任務遷移等方法來解決負載不均問題。 本部分還將重點介紹幾種經典的並行算法，並從設計思想、並行實現和性能分析等角度進行深入剖析，例如： 並行排序算法：如並行歸並排序、並行快速排序等。 並行搜索算法：如並行深度優先搜索、並行廣度優先搜索等。 並行綫性代數算法：如並行矩陣乘法、並行求解綫性方程組等。 並行圖算法：如並行最短路徑算法、並行連通分量算法等。 第三部分：並行編程模型與實現 本部分將帶領讀者進入並行編程的實踐層麵，介紹當前主流的並行編程模型和相關的開發工具。 OpenMP (Open Multi-Processing)：聚焦於共享內存並行編程，詳細講解OpenMP的指令、運行時庫以及如何利用其進行多綫程程序開發，並提供豐富的代碼示例。 MPI (Message Passing Interface)：深入探討分布式內存並行編程，詳細闡述MPI的通信函數、拓撲結構以及如何在集群環境中實現高效的數據交換和同步，並結閤實際問題進行案例分析。 CUDA (Compute Unified Device Architecture)：介紹GPU並行計算的基礎知識，包括GPU架構、綫程模型、內存層次結構，以及如何使用CUDA C/C++進行GPU程序的編寫和優化。 其他並行編程模型：簡要介紹如Intel TBB (Threading Building Blocks)、Cilk Plus等其他並行編程模型，幫助讀者拓寬視野。 此外，本部分還將討論並行程序的調試與性能優化技術，包括如何使用調試器定位並行程序中的錯誤，以及如何通過剖析工具分析程序性能瓶頸，並提供相應的優化策略。 第四部分：麵嚮特定領域的並行計算應用 為瞭展示並行計算的實際應用價值，本部分將選取幾個典型的計算密集型領域，深入探討並行計算在這些領域的應用。 科學計算與模擬：如天氣預報、流體力學模擬、分子動力學模擬等。 大數據分析與機器學習：如並行數據挖掘、分布式圖計算、並行深度學習訓練等。 高性能計算（HPC）：探討大規模並行計算在國傢科研、工程設計等方麵的應用。 通過分析這些領域的具體問題，讀者將能夠更直觀地理解並行計算如何解決現實世界中的復雜挑戰。 本書的特色： 理論與實踐相結閤：本書不僅提供深入的理論講解，還通過豐富的代碼示例和案例分析，幫助讀者將理論知識轉化為實踐技能。 由淺入深，循序漸進：從基礎概念到高級模型，再到具體的編程實現和應用，內容組織結構清晰，易於讀者理解和學習。 涵蓋主流並行技術：本書全麵介紹瞭OpenMP、MPI、CUDA等當前最常用的並行編程模型，為讀者提供廣泛的技術棧。 注重性能優化：貫穿全書的性能優化思想，引導讀者在設計和實現並行程序時，始終關注效率和可擴展性。 目標讀者： 本書適閤於計算機科學、軟件工程、計算科學、工程學等相關專業的本科生、研究生，以及從事高性能計算、並行計算、分布式計算、大數據處理、人工智能等領域的研究人員和工程師。具備一定的編程基礎和計算機體係結構知識的讀者將更容易掌握本書內容。 通過學習本書，讀者將能夠深入理解並行計算的原理，掌握並行算法的設計與分析方法，熟練運用主流的並行編程模型進行高效的並行程序開發，並能將並行計算技術應用於解決實際的科學與工程問題。

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當我真正沉浸於書中的敘述時，我立刻被它那深邃而又極富洞察力的論述所吸引，作者似乎擁有對計算本質的超凡理解力，筆觸間充滿瞭對領域未來走嚮的深刻預見。行文的節奏感把握得極為精妙，並非那種乾巴巴的教科書式堆砌，而是如同與一位經驗豐富的大師進行一對一的深度交流。有些段落的論證過程，層層遞進，如同剝洋蔥般，將一個看似復雜的概念，以一種近乎優雅的方式層層解構，直到最核心的原理顯露無遺。而另一些地方，作者又會突然轉嚮一種更為宏大、更具哲學意味的思考，將技術細節提升到方法論的高度，這種視角上的頻繁切換，極大地激發瞭讀者的好奇心和批判性思維。我發現自己經常需要停下來，閤上書本，在腦海中模擬作者所描繪的那些模型和推演，試圖從不同的角度去驗證和挑戰其邏輯鏈條。這種強烈的代入感和智力上的交鋒，纔是真正的高質量閱讀體驗，它促使你從被動的接受者，轉變為主動的思考者。

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這本書在介紹其核心思想時，所采用的類比和隱喻係統堪稱一絕，這絕對是它區彆於其他同類專業著作的關鍵所在。作者似乎深諳，再尖銳的理論也需要一個“著陸點”纔能被普通人所理解。例如，在解釋某種復雜算法的迭代優化過程時，他巧妙地引入瞭生態係統中物種競爭的例子，將抽象的參數空間具象化為一片充滿挑戰的地形，每一個“個體”的適應度都對應著它在環境中的生存能力，這種跨學科的參照，瞬間讓那些原本令人頭暈的數學模型變得生動起來。此外，對於一些關鍵的曆史脈絡梳理得也是鞭闢入裏，作者並沒有簡單地羅列“誰在何時做瞭什麼”，而是深刻剖析瞭不同研究流派之間的思想碰撞與相互藉鑒，揭示瞭這些計算範式的演進是如何受到當時社會認知和技術限製的雙重影響，這使得閱讀過程充滿瞭曆史的厚重感和學術的趣味性。

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最讓我感到驚喜的是，這本書的視野之開闊，完全跳脫齣瞭傳統計算理論的局限。它不僅深入探討瞭理論框架本身，更重要的是，它積極地探討瞭這些計算方法在現實世界中，尤其是在那些數據高度不確定、環境變化劇烈的復雜係統中的潛在應用前景。作者的筆鋒時不時地會指嚮社會科學、生物工程乃至藝術創作領域，展示瞭這些計算工具如何能夠成為解決跨領域難題的通用“思維框架”。這種對邊界的模糊和對交叉領域的積極探索，極大地拓展瞭我對“計算”一詞的理解範疇。它不再僅僅是關於算法或代碼，而是關乎如何設計一個能適應不斷變化世界的決策機製。這種前瞻性的思維導嚮，使得這本書在閱讀完畢後很長一段時間內，依然能在我的日常思考中激起迴響，促使我不斷反思當前麵臨的問題是否能從更廣闊的視角和更具彈性的計算模型中找到新的解決路徑。

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坦白說，這本書的閱讀體驗並非全程輕鬆愉快，它對我構成瞭相當程度的智力挑戰，但正是這種挑戰性，纔使其價值凸顯。書中有大量需要讀者投入心神去消化的部分，特彆是關於收斂速度和最優性證明的章節，幾乎需要我反復迴溯前文的定義和引理，有時甚至需要藉助外部資源來輔助理解某些邊界條件的推導。然而，這種睏難絕非來自作者的故弄玄虛或刻意設置的門檻，而是源於主題本身的深度和廣度。每一次攻剋一個難點，都會帶來一種巨大的滿足感，仿佛自己真的在智力上有所精進。它不提供廉價的速成秘訣，而是堅持引導讀者走完科學發現的完整路徑，這種對讀者心智耐力的考驗，恰恰是其作為一本嚴肅學術著作的體現。讀完後，我感覺到自己對於相關領域基礎知識的掌握，不再是零散的碎片，而是一個結構穩固、相互支撐的知識體係。

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這本書的裝幀和印刷質量簡直是業界典範，從打開包裝的那一刻起，就能感受到一種撲麵而來的專業氣息。紙張的選擇非常考究，觸感細膩卻不失堅韌，即便是長時間翻閱，指尖也不會感到疲憊。墨水的色彩飽滿度也達到瞭一個令人贊嘆的水平，那些復雜的圖錶和數學公式，即便是最小的符號，也清晰銳利，毫無模糊之感。尤其要提一下的是，編排的藝術性：章節的劃分邏輯清晰，排版留白恰到好處，讓人在閱讀那些密集的理論知識時，眼睛得到瞭充分的休息，這對於理解深度計算理論至關重要。裝訂工藝更是無可挑剔，書脊平整，即便是攤開放在桌麵上，也能穩穩地保持打開狀態，這對於需要對照參考的學者來說，簡直是福音。這種對實體書製作的極緻追求，體現瞭齣版方對內容價值的尊重，它不僅僅是一本書，更像是一件值得珍藏的工藝品，讓人忍不住想一遍又一遍地摩挲和把玩。這本書的物理存在感，就已經為接下來的知識探索設定瞭一個高標準，讓人對接下來的閱讀充滿瞭期待和敬畏。

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