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出版者:

作者:Kogan, I. M.

出品人:

頁數:0

译者:

出版時間:

價格:529

裝幀:

isbn號碼:9782881240645

叢書系列:

圖書標籤:

• 信息論
• 應用信息論
• 編碼理論
• 通信理論
• 數據壓縮
• 機器學習
• 信號處理
• 統計推斷
• 概率論
• 數學基礎

好的，這是一本關於信息論在實際應用領域中如何發揮作用的圖書簡介。 書名：《應用信息論：從理論基石到前沿實踐》 內容提要： 在信息時代洶湧澎湃的浪潮中，信息已成為驅動社會進步與技術革新的核心動力。然而，如何量化、編碼、傳輸和保護這些信息，使其在復雜多變的物理和數字環境中保持有效性與可靠性，始終是工程學和計算機科學麵臨的重大挑戰。《應用信息論：從理論基石到前沿實踐》正是為瞭係統性地闡述信息論的經典理論框架，並深入剖析其在當代工程領域中的廣泛而深刻的應用而撰寫的一本專業著作。 本書旨在搭建一座堅實的橋梁，連接香農的經典信息論基礎與當今世界麵臨的尖端技術難題。我們不將信息論視為晦澀的數學分支，而是將其視為一套解決實際問題的強有力工具集。全書結構嚴謹，邏輯清晰，從信息的基本量化單位——熵（Entropy）開始，逐步推導齣信道容量、無損壓縮與有損壓縮的理論極限，並最終落腳於信息論在現代通信、數據存儲、機器學習乃至物理係統控製中的具體實現。 第一部分：理論基石與數學框架 本書首先奠定瞭堅實的信息論基礎。我們詳細探討瞭信息熵的定義及其在概率分布描述中的核心地位，解釋瞭互信息（Mutual Information）如何量化兩個隨機變量之間的依賴關係。不同於僅停留在理論證明，本部分著重於這些概念在實際建模中的意義，例如如何利用熵來衡量數據的不確定性，以及如何評估編碼方案的效率。 隨後，本書深入探討瞭香農的信道編碼定理。我們詳細分析瞭離散無記憶信道（DMC）和連續信道（如加性高斯白噪聲信道AWGN）的容量界限。這部分不僅復現瞭信息論的經典證明，更側重於解釋“容量”這一概念對係統設計的實際指導意義——即任何試圖超越該速率的傳輸都必然遭受不可避免的錯誤。我們還對比瞭不同噪聲模型對信息傳輸的影響，為後續的編碼設計提供瞭理論指導。 第二部分：高效編碼與數據壓縮的藝術 信息論最直接的應用體現在數據壓縮領域。本書的第二部分聚焦於如何利用信息論原理來構建高效的編碼係統。 在無損壓縮方麵，我們係統性地介紹瞭霍夫曼編碼（Huffman Coding）、算術編碼（Arithmetic Coding）以及 Lempel-Ziv（LZ77/LZ78）算法族。我們不僅解釋瞭這些算法的工作流程，更重要的是，從熵編碼的角度分析瞭它們的效率極限，闡明瞭為什麼這些算法能夠逼近理論上的熵界限。 在有損壓縮領域，本書探討瞭速率失真理論（Rate-Distortion Theory）。我們詳細闡述瞭如何平衡數據失真程度與傳輸速率之間的權衡。這部分內容是理解現代多媒體壓縮標準（如JPEG、MPEG）的核心，書中通過具體的例子，展示瞭如何應用率失真函數來指導量化和變換的選擇。 第三部分：可靠傳輸與糾錯機製 信息在實際信道中傳輸，必然會受到噪聲和乾擾的影響。本書的第三部分將重點放在如何通過強大的編碼技術來剋服這些限製，實現可靠的通信。 我們從信道編碼的基本原理入手，係統性地迴顧瞭代數編碼技術，包括綫性分組碼（如漢明碼、BCH 碼）和捲積碼。隨後，本書將筆鋒轉嚮現代高性能糾錯碼，深入解析瞭諸如 Turbo 碼和低密度奇偶校驗碼（LDPC 碼）等現代編碼技術的工作原理。我們分析瞭這些編碼方案如何通過迭代解碼，逼近香農極限，這對於5G通信、深空探測以及高密度存儲係統的性能至關重要。 此外，本書還專門開闢章節探討瞭信息論在物理層安全中的應用，即如何利用擴散過程來保護信息不被竊聽者獲取，這為信息安全領域提供瞭新的視角。 第四部分：信息論在交叉領域的拓展應用 信息論的威力遠不止於通信係統。本書的第四部分將視角拓展到當代交叉學科的前沿應用。 在機器學習與人工智能領域，我們探討瞭信息論作為正則化器和模型選擇工具的角色。熵和互信息被用作衡量特徵相關性、評估模型復雜度的關鍵指標，例如在決策樹構建和深度學習中的信息瓶頸理論應用。 在網絡科學與復雜係統中，信息論為分析網絡結構、信息傳播動力學提供瞭嚴格的數學框架。我們討論瞭信息熵在網絡中心性度量以及理解同步現象中的作用。 在量化金融與決策論方麵，信息論指導我們如何處理不確定性下的決策問題，如何通過最大化互信息來指導最優投資組閤的選擇，以及如何利用熵作為風險度量。 本書的特色與讀者對象： 本書的撰寫遵循“理論驅動實踐”的宗旨，避免瞭純粹數學推導的冗餘，而更側重於概念的物理意義和工程實現。圖錶豐富，案例詳實，許多復雜的編碼過程均配有清晰的流程圖和仿真結果分析。 《應用信息論：從理論基石到前沿實踐》不僅是信息與通信工程、計算機科學專業研究生和高級本科生的理想教材，也是通信係統工程師、數據科學傢、算法研究人員以及任何希望深入理解現代信息技術底層驅動原理的專業人士的必備參考書。掌握本書內容，意味著能夠準確評估任何信息係統的理論性能上限，並有能力設計齣更高效、更健壯的下一代信息處理方案。

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