Computational Science and Engineering

出版者:Wellesley-Cambridge Press

作者:[美] Gilbert Strang

页数:725

出版时间:2007-11-1

价格:USD 90.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780961408817

作者简介

Gilbert Strang(http://www-math.mit.edu/~gs/) 的新书，本以为他写的书Introduction to Linear Algebra【2003】 和Introduction to Applied Mathematics【1986】 已是登峰造极之作了，想不到这本新书还有新的突破(特别是对非数学系的)，它几乎与Matlab融为一体了～另外，MIT Opencourse 还有他基于这本新书讲课的Video，非常的不错！！

读后感

http://videolectures.net/mit18085f07_computational_science_engineering/  

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我一月份给老先生写信买了一本。此书是吉老在过去的那本applied math的基础上修改之作。网上配套的课件，有两门，即１８。０８５和１８。０８６。我目前正在结合书看１８。０８５。这门课的视频有三种，２００１年，在林肯实验室对科研人员讲过一次，对应的教材是，０７，０８...  

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用户评价

我一直认为，科技的发展离不开跨学科的融合，而计算科学与工程，正是这样一个集数学、物理、计算机科学和工程学大成的领域。这本书，为我提供了一个深入了解这个领域的绝佳机会。它并非一本枯燥的理论教材，而是一本充满了启发性和实用性的指南。作者以一种非常清晰的逻辑，阐述了计算科学与工程的核心概念和关键技术。我特别喜欢书中关于“网格生成”的讲解，它如何将复杂的几何形状转化为计算机可以处理的网格，这一过程中的各种技术和技巧，都让我大开眼界。书中还对不同的网格类型（如结构网格、非结构网格）及其优缺点进行了详细的比较，这对于理解不同仿真软件的工作原理非常有帮助。此外，书中对于“求解方法”的介绍，也让我受益匪浅。无论是隐式求解还是显式求解，每种方法都有其特定的适用场景和计算成本。作者通过对各种求解器原理的讲解，以及它们在实际工程问题中的应用，让我对如何高效地获得计算结果有了更深的理解。本书还有一个亮点在于，它并没有局限于理论的介绍，而是通过大量的工程案例，将抽象的计算概念与实际应用紧密联系起来。从航空航天、汽车工程到生物医学、环境保护，这些案例都让我深刻体会到计算科学与工程在解决现实世界问题中的强大力量。

拿到这本书，就像得到了一个打开科学和工程大门的万能钥匙。我原本对计算机在工程领域的应用，停留在“用软件画图”的层面，但这本书彻底颠覆了我的认知。它让我明白，计算科学与工程远不止于此，它是一种思维方式，一种解决问题的方法论，更是推动现代科技进步的引擎。书中对于“建模”的论述，让我印象深刻。作者强调，一个好的模型，是能够抓住问题本质，又能兼顾计算可行性的。从物理定律的数学表述，到简化假设的合理性，再到模型的验证和校准，每一个环节都充满了学问。我尤其喜欢书中关于“尺度耦合”的讨论，即如何将不同尺度的模型（比如分子尺度、介观尺度和宏观尺度）有效地连接起来，以解决复杂系统的问题。这在材料科学、生物工程等领域尤为重要。此外，书中对于“数据驱动的计算科学”的探讨，也让我看到了未来的发展方向。如何利用海量数据来构建和优化计算模型，如何从数据中发现新的科学规律，这些都是书中触及的重要议题。我注意到，作者在讲解每一个概念时，都会辅以大量的工程实例，从飞机翼型的气动性能分析，到地震波传播的模拟，再到基因序列的比对，这些鲜活的案例，让我能够直观地理解抽象的计算理论是如何应用于解决实际工程问题的。本书不仅仅是知识的传授，更是一种视野的拓展，让我看到了计算科学与工程在塑造我们生活中的巨大潜力。

这本书在我书架上占据了一个显眼的位置，它是我探索计算科学与工程世界的起点，也是我不断回溯的宝藏。书中对“数值方法”的讲解，让我深刻理解了数学理论如何转化为实际可用的计算工具。从基本的数值积分、微分到更复杂的偏微分方程求解，作者以一种系统性的方式，介绍了各种方法的原理、特点以及在工程应用中的优势和劣势。我尤其欣赏书中关于“误差分析”的章节，它让我明白，任何数值计算都存在误差，而如何控制和减小误差，是获得可靠仿真结果的关键。书中提到的截断误差、舍入误差等概念，以及各种误差的传播和累积，都为我提供了宝贵的指导。此外，书中对于“并行计算”和“高性能计算”的介绍，也让我对现代科学计算的强大能力有了更深的认识。它不仅仅是介绍了多核处理器和GPU，更是深入探讨了如何设计能够充分利用这些硬件资源的并行算法，以及如何进行并行程序的优化和调试。这对于我理解那些动辄需要消耗数周甚至数月才能完成的复杂模拟，提供了重要的背景知识。书中提到的那些经典的计算模型和仿真技术，如计算流体动力学（CFD）、有限元分析（FEA）、分子动力学模拟，都让我对其背后的计算原理和应用场景有了更深刻的认识。这本书不仅仅是知识的传授，更是一种视野的拓展，让我看到了计算科学与工程在塑造我们生活中的巨大潜力。

我常常觉得，现代科学研究和工程设计就像一座座高耸入云的摩天大楼，而计算科学与工程，就是支撑起这些大楼的基石和梁柱。这本书，便是为我这座“业余建筑师”提供了一份详尽的“设计图纸”。我之所以说它“详尽”，是因为它不仅勾勒出了计算科学与工程的整体轮廓，更深入到了一些关键的“构件”的细节。比如，在介绍数值方法的时候，作者并没有满足于讲解各种方法的公式推导，而是花了大量篇幅去讨论不同方法的适用范围、精度、收敛性以及计算效率。这让我意识到，选择正确的数值方法，如同选择合适的工具，对于解决工程问题至关重要。我特别欣赏书中关于“离散化”的讲解，它如何将连续的物理世界转化为计算机可以处理的离散模型，这一过程中的权衡和取舍，以及各种离散化技术（如有限差分、有限元、有限体积法）的优劣势，都被剖析得淋漓尽致。此外，书中对于“并行计算”和“高性能计算”的介绍，也让我大开眼界。它不仅仅是介绍了多核处理器和GPU，更是深入探讨了如何设计能够充分利用这些硬件资源的并行算法，以及如何进行并行程序的优化和调试。这对于我理解那些动辄需要消耗数周甚至数月才能完成的复杂模拟，提供了重要的背景知识。书中提到的那些经典的计算模型和仿真技术，如计算流体动力学（CFD）、有限元分析（FEA）、分子动力学模拟，都让我对其背后的计算原理和应用场景有了更深刻的认识。

这本书的封面设计简洁大气，封面上“Computational Science and Engineering”几个字体的选择和排版都恰到好处，透露出一种严谨与前沿的气息。我第一次翻开它，就被其清晰的目录结构吸引了。那种一丝不苟的编排方式，预示着里面内容的深度和广度。序言部分更是以一种深邃的视角，描绘了计算科学与工程在现代社会发展中所扮演的关键角色，以及本书旨在为读者构建起一座坚实的理论与实践桥梁的愿景。我并非专业科班出身，但对这个领域充满好奇，总觉得那些庞大的模拟、复杂的算法背后，隐藏着解开许多世界难题的钥匙。这本书的引言部分，正好满足了我这种“跨界”求知者的期待，它用一种相对易懂但又不失专业性的语言，阐述了计算科学的核心理念，以及工程领域如何从中汲取力量，实现前所未有的突破。尤其是在介绍“计算思维”的时候，作者将抽象的概念具象化，举例说明了如何通过计算的视角来分析和解决实际工程问题，这让我茅塞顿开，意识到原来很多看似棘手的问题，都可以通过系统性的计算方法来化繁为简。随后的章节，更是逐一展开，从数学建模的基础，到数值方法的精妙，再到高性能计算的强大，每一个环节都像是一块精心打磨的拼图，慢慢勾勒出计算科学与工程的宏伟蓝图。书中提到的那些案例分析，虽然只是点到为止，但足以引发我无限的遐想，想象着科学家和工程师们如何运用这些工具，去探索宇宙的奥秘，去设计更高效的能源系统，去预测气候变化的趋势，去开发更智能的医疗设备。我能感受到作者在撰写本书时，倾注了大量的心血，力求在学术严谨性和知识普及性之间找到一个完美的平衡点。这本书就像一位循循善诱的导师，引导我一步步深入这个迷人的领域。

对于我这样一个对科学技术有着浓厚兴趣，但又非专业人士来说，这本书的出现，恰似一场及时雨。它没有像许多学术专著那样，一开始就用密集的公式和晦涩的术语将读者拒之门外，而是以一种引人入胜的方式，娓娓道来计算科学与工程的魅力。书中对“计算思维”的阐述，让我领悟到，这不仅仅是关于计算机本身，更是关于如何运用计算的逻辑去分析和解决问题。作者巧妙地将复杂的概念，例如“迭代”、“近似”、“并行化”等，用通俗易懂的语言和贴切的比喻进行解释，让我能够轻松地理解其核心思想。我特别欣赏书中关于“算法设计”的章节，它不仅仅介绍了各种经典算法的原理，更重要的是，它探讨了如何根据问题的特性来选择和优化算法，以及如何评估算法的效率和鲁棒性。这让我意识到，在计算科学与工程领域，算法是灵魂，而好的算法能够事半功倍，甚至解决不可能的问题。书中还涉及了许多关于“不确定性”和“风险评估”的讨论，这在工程决策中至关重要。例如，在建造大桥、设计飞机发动机时，必须考虑到各种不可预测的因素，而计算科学能够提供强大的工具来量化这些风险。作者通过具体的案例，展示了如何利用概率模型、仿真技术等来评估工程项目的可靠性和安全性。这本书的整体风格，可以用“循序渐进，由浅入深”来形容，它让我在不知不觉中，逐渐建立起对计算科学与工程的系统性认识，并且对它在各个工程领域的广泛应用有了更清晰的理解。

初次翻阅这本书，我就被其内容所吸引，仿佛进入了一个全新的知识领域。作者在开篇就阐述了计算科学与工程在现代社会中的重要性，以及它如何深刻地改变了科学研究和工程设计的范式。我一直对“模拟”这个概念感到好奇，这本书则为我揭示了模拟的强大之处。它不仅仅是简单的“虚拟实验”，更是通过精密的数学模型和高效的计算算法，来理解和预测复杂的物理现象。书中对于“模型构建”的讲解，让我印象深刻。作者强调，构建一个有效的计算模型，需要对所研究的系统有深入的理解，并能够抓住其关键的物理过程。从力学、热学到流体、电磁，每一个领域都有其独特的建模方法和挑战。我特别欣赏书中关于“尺度问题”的讨论，即如何在不同的尺度上进行有效的模拟，例如，如何将分子动力学模拟的结果与宏观材料性能联系起来。此外，书中对于“不确定性量化”的阐述，也让我受益匪浅。在实际工程中，任何参数都存在不确定性，而如何量化和管理这些不确定性，对于保证工程的安全性和可靠性至关重要。本书通过各种案例，展示了如何利用概率方法和统计技术来处理这些不确定性。总而言之，这本书为我打开了一扇通往计算科学与工程世界的大门，让我看到了它在解决复杂工程问题中的巨大潜力和广阔前景。

初次接触到这本书，是在一个偶然的机会下，朋友推荐的。我当时对“计算科学与工程”这个概念的认知还停留在非常模糊的层面，只知道它似乎和电脑、数据、模拟什么的有关。翻开这本书，扑面而来的不是晦涩难懂的公式堆砌，而是对这个学科宏大愿景的描绘，以及它如何深刻影响我们当下和未来的生活。作者以一种非常宏观的视角，阐述了计算科学与工程如何从最初的科学研究辅助工具，逐渐演变为推动工程设计、产品创新乃至社会变革的核心驱动力。我印象最深的是书中关于“科学计算”的定义，它不仅仅是数值计算那么简单，而是包含了模型构建、算法设计、软件实现以及结果解释等一系列复杂的流程。而“工程”的部分，则将这些计算工具的应用场景进行了细致的剖析，从航空航天、土木工程到生物医学、材料科学，几乎涵盖了所有现代工程领域。书中并没有过多地纠缠于某一特定算法的细节，而是更加侧重于介绍不同领域中的计算方法论和应用范式。这对于我这样想要快速了解全貌的读者来说，无疑是极大的福音。我尤其欣赏作者在章节之间构建的逻辑联系，让你能够清晰地看到，数学理论如何转化为工程实践，抽象的计算如何解决具体的物理难题。例如，在讨论数值模拟的时候，作者并没有止步于数值离散化的介绍，而是进一步阐述了网格生成、边界条件处理以及误差分析等关键技术，并且会举例说明这些技术在解决实际工程问题中的重要性，比如流体动力学仿真中如何精确捕捉涡流，或者结构力学分析中如何准确评估应力集中。这种深入浅出的讲解方式，让我逐渐对这个复杂的学科产生了浓厚的兴趣，并且对未来的学习方向有了更清晰的认识。

在我看来，一本优秀的科普或入门书籍，应该能够激发读者的好奇心，并为他们打开一扇通往更深层次知识的大门。而这本“Computational Science and Engineering”，无疑做到了这一点。它并没有试图面面俱到地涵盖所有细枝末节，而是着重于勾勒出计算科学与工程的核心理念和关键技术。我尤其喜欢书中对于“离散化”的探讨，它如何将连续的物理现象转化为计算机可处理的离散模型，这一过程中的数学原理和工程考量，都被阐述得非常到位。书中提到了一些经典的离散化方法，比如有限差分法、有限元法和有限体积法，并且对其优缺点以及适用场景进行了比较分析。这让我意识到，选择何种离散化方法，对于仿真结果的精度和计算效率有着至关重要的影响。此外，书中对“求解器”的介绍，也让我受益匪浅。无论是直接求解还是迭代求解，每种方法都有其特定的优势和局限性。作者通过对不同求解器原理的讲解，以及它们在实际工程问题中的应用，让我对如何高效地获得计算结果有了更深的理解。本书的另一个亮点在于，它并没有局限于理论的介绍，而是通过大量生动的工程实例，将抽象的计算概念与实际应用紧密联系起来。从模拟建筑物的抗震性能，到预测河流的洪水演变，再到设计新型药物分子，这些案例都让我深刻体会到计算科学与工程在解决现实世界问题中的强大力量。

这本书在我桌面上已经摆放了几个月，每次拿起它，都能从中汲取到新的灵感。它的内容并非是那种能一口气读完的通俗读物，更像是一部需要细嚼慢咽的百科全书，但不同的是，它充满了动态的思考和前沿的洞察。我一直对计算机模拟在科学研究中的作用感到好奇，尤其是在那些实验成本高昂或根本无法进行的领域，比如天体物理、核工程或者极端气候预测。这本书恰恰就为我揭开了这层面纱。它并非简单罗列各种模拟软件或技术，而是从计算科学的哲学层面，探讨了模型构建的原则、算法选择的考量以及仿真结果的验证方法。我特别喜欢其中关于“尺度”的讨论，即如何在微观粒子、宏观结构乃至行星系统之间进行计算模拟的转换和衔接，这其中的挑战和智慧都令人惊叹。另外，书中关于“不确定性量化”的章节，也让我受益匪浅。在工程实践中，任何参数都不是绝对精确的，如何量化和管理这些不确定性，从而做出更可靠的设计决策，是一个至关重要的问题。作者通过生动的案例，讲解了蒙特卡洛方法、贝叶斯推断等一系列处理不确定性的技术，并将其与实际工程应用相结合，比如在桥梁设计中如何评估材料强度波动对整体安全性的影响，或者在药物研发中如何预测化合物的疗效和副作用。这种将理论与实际紧密结合的讲解方式，让我体会到了计算科学与工程并非只是冷冰冰的数学和代码，而是充满人文关怀和解决实际问题的强大力量。

Strang教授你应该出份题给黄志恒的···他就不用去找研究生的题考我们了！

GOLDEN.

干货很足，看完后感觉离散数学是个神奇的东西！

GOLDEN.

GOLDEN.