生物數學（第2捲·第3版） [Mathematical Biology] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[美] 莫裏（Murray J.D.） 著

圖書標籤:

• 數學建模
• 生物數學
• 微分方程
• 動力係統
• 生物統計
• 數學生物學
• 生物力學
• 生態數學
• 流行病學
• 計算生物學

齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510052750

版次：3

商品編碼：11183576

包裝：平裝

外文名稱：Mathematical Biology

開本：24開

齣版時間：2013-01-01

用紙：膠版紙

頁數：811

正文語種：英文

內容簡介

　　《生物數學（第2捲·第3版）》近代生物數學方麵的名著。第三版，在原來版本的基礎上做瞭全麵修訂。近年來這個科目的茁壯成長和新知識點的不斷湧現，新的版本將原來的一捲集分成上下兩捲，擴大瞭知識容量，第二捲絕大多數是新增知識點。書中對生物學中的反應擴散方程和形態發生學的數學理論及最新研究成果作瞭全麵介紹，是學習與研究生物數學的一部不可多得的參考書。

內頁插圖

目錄

CONTENTS,VOLUME Ⅱ
Preface to the Third Edition
Preface to the First Edition

1.Multi-Species Waves and Practical Applications
1.1 Intuitive Expectations
1.2 Waves of Pursuit and Evasion in Predator-Prey Systems
1.3 Competition Model for the Spatial Spread of the Grey Squirrel in Britain
1.4 Spread of Genetically Engineered Organisms
1.5 Travelling Fronts in the Belousov-Zhabotinskii Reaction
1.6 Waves in Excitable Media
1.7 Travelling Wave Trains in Reaction Diffusion Systems with Oscillatory Kinetics
1.8 Spiral Waves
1.9 Spiral Wave Solutions of Reaction Diffusion Systems
Exercises

2.Spatial Pattern Formation with Reaction Diffusion Systems
2.1 Role of Pattern in Biology
2.2 Reaction Diffusion （Taring） Mechanisms
2.3 General Conditions for Diffusion-Driven Instability: Linear Stability Analysis and Evolution of Spatial Pattern
2.4 Detailed Analysis of Pattern Initiation in a Reaction Diffusion Mechanism
2.5 Dispersion Relation luring Space,Scale and Geometry Effects in Pattern Formation Models
2.6 Mode Selection and the Dispersion Relation
2.7 Pattern Generation with Single-Species Models: Spatial Heterogeneity with the Spruce Budworm Model
2.8 Spatial Patterns in Scalar Population Interaction Diffusion
Equations with Convection: Ecological Control Strategies
2.9 Nonexistence of Spatial Patterns in Reaction Diffusion Systems: General and Particular Results
Exercises

3.Animal Coat Patterns and Other Practical Applications of Reaction Diffusion Mechanisms
3.1 Mammalian Coat Patterns——How the Leopard Got Its Spots
3.2 Teratologies: Examples of Animal Coat Pattern Abnormalities
3.3 A Pattern Formation Mechanism for Butterfly Wing Patterns
3.4 Modelling Hair Patterns in a Whorl in Acetabularia

4.Pattern Formation on Growing Domains: Alligators and Snakes
4.1 Stripe Pattern Formation in the Alligator: Experiments
4.2 Modelling Concepts: Determining the Time of Stripe Formation
4.3 Stripes and Shadow Stripes on the Alligator
4.4 Spatial Patterning of Teeth Primordia in the Alligator: Background and Relevance
4.5 Biology of Tooth Initiation
4.6 Modelling Tooth Primordium Initiation: Background
4.7 Model Mechanism for Alligator Teeth Patterning
4.8 Results and Comparison with Experimental Data
4.9 Prediction Experiments
4.10 Concluding Remarks on Alligator Tooth Spatial Patterning
4.11 Pigmentation Pattern Formation on Snakes
4.12 Cell-Chemotaxis Model Mechanism
4.13 Simple and Complex Snake Pattern Elements
4.14 Propagating Pattern Generation with the Cell-Chemotaxis System

5.Bacterial Patterns and Chemotaxis
5.1 Background and Experimental Results
5.2 Model Mechanism for E coil in the Semi-Solid Experiments
5.3 Liquid Phase Model: Intuitive Analysis of Pattern Formation
5.4 Interpretation of the Analytical Results and Numerical Solutions
5.5 Semi-Solid Phase Model Mechanism for S typhimurium
5.6 Linear Analysis of the Basic Semi-Solid Model
5.7 Brief Outline and Results of the Nonlinear Analysis
5.8 Simulation Results,Parameter Spaces and Basic Patterns
5.9 Numerical Results with Initial Conditions from the~Experiments
5.10 Swarm Ring Patterns with the Semi-Solid Phase Model Mechanism
5.11 Branching Patterns in Bacillus subtilis

6.Mechanical Theory for Generating Pattern and Form in Development
6.1 Introduction,Motivation and Background Biology
6.2 Mechanical Model for Mesenchymal Morphogenesis
6.3 Linear Analysis,Dispersion Relation and Pattern Formation Potential
6.4 Simple Mechanical Models Which Generate Spatial Patterns with Complex Dispersion Relations
6.5 Periodic Patterns of Feather Germs
6.6 Cartilage Condensations in Limb Morphogenesis and Morphogenetic Rules
6.7 Embryonic Fingerprint Formation
6.8 Mechanochemical Model for the Epidermis
6.9 Formation of Microvilli
6.10 Complex Pattern Formation and Tissue Interaction Models
Exercises

7.Evolution,Morphogenetic Laws,Developmental Constraints and Teratologies
8.A Mechanical Theory of Vascular Network Formation
9.Epidermal Wound Healing
10.Dermal Wound Healing
11.Growth and Control of Brain Tumours
12.Neural Models of Pattern Formation
13.Geographic Spread and Control of Epidemics
14.Wolf Territoriality,Wolf-Deer Interaction and Survival
Appendix
A General Results for the Laplacian Operator in Bounded Domains
Bibliography
Index

前言/序言

生物數學（第2捲·第3版）[Mathematical Biology] 內容簡介 《生物數學（第2捲·第3版）》是一部深入探討利用數學工具和理論解決復雜生物學問題的權威著作。本書聚焦於現代生物學領域中新興且關鍵的數學建模方法，旨在為讀者提供一個全麵、嚴謹且富有洞察力的知識框架。本捲作為該係列的重要組成部分，尤其側重於將抽象的數學概念與具體的生物學現象緊密結閤，涵蓋瞭從細胞動力學到種群生態學，再到分子水平相互作用等多個尺度和層麵。 本書的結構經過精心設計，力求在廣度和深度上達到平衡。它不僅迴顧瞭生物數學領域中一些經典模型的理論基礎，更重要的是，它著重介紹瞭近年來在計算生物學和係統生物學中取得的突破性進展及其背後的數學原理。 第一部分：動力係統與細胞生物學 本部分深入剖析瞭利用常微分方程（ODE）和偏微分方程（PDE）描述生物係統動態行為的方法。重點關注細胞周期調控、信號轉導網絡以及基因調控迴路的建模。 在細胞周期調控方麵，本書詳細闡述瞭如何構建非綫性動力係統來捕捉細胞從一個階段過渡到下一個階段的復雜機製。這包括對關鍵周期蛋白（如細胞周期蛋白和CDK）相互作用的數學描述，以及如何通過相平麵分析和分岔理論來理解細胞命運的決定和異常細胞（如癌細胞）增殖模式的産生。我們探討瞭諸如B型分岔和Hopf分岔在解釋細胞周期振蕩和開關行為中的作用。 信號轉導方麵，本書引入瞭隨機過程和化學反應網絡理論。生物係統中，分子數量有限導緻固有的隨機性，尤其在低拷貝數情況下。我們詳細講解瞭Gillespie算法及其在模擬復雜信號通路（如MAPK通路）中的應用，並對比瞭確定性ODE模型與隨機模型在預測係統行為上的差異和互補性。 第二部分：空間結構與形態發生 本捲的第二部分將焦點轉嚮生物係統中的空間組織和模式形成問題。這部分的核心工具是偏微分方程，特彆是反應-擴散方程。 形態發生（Morphogenesis）是生物學中的一個核心難題。本書係統地介紹瞭Alan Turing所開創的反應-擴散模型，解釋瞭皮膚斑點、毛發生長和肢體發育等現象背後的數學機製。我們詳細分析瞭通過限製性條件和初始條件的設定，如何從均勻狀態中自發地産生周期性或非周期性的空間結構。 此外，本部分還擴展到更復雜的空間模型，如涉及到細胞遷移和細胞間粘附的場方程。通過對生物力學和生物物理學的交叉研究，本書展示瞭如何將彈性理論和流體力學原理融入到細胞群體的行為描述中，以解釋組織重塑和傷口愈閤過程。對膜的麯率、細胞骨架的動力學以及跨膜張力的數學描述占據瞭重要篇幅。 第三部分：種群生態學與宏觀動力學 本書的第三部分將分析尺度提升到物種和生態係統的層麵，著重於種群動態、生物入侵和疾病傳播的數學刻畫。 經典的Lotka-Volterra模型及其變體被用作理解物種間競爭、捕食關係和寄生現象的基礎。本書不僅對這些模型進行瞭詳盡的數學分析（如穩定性分析、極限環的發現），還引入瞭更具現實意義的結構化種群模型，例如基於年齡或階段劃分的模型。 在空間生態學方麵，我們探討瞭擴散對物種分布和生態係統邊界的影響。基於反應-擴散方程的種群模型被用於預測物種入侵的速度和成功率，以及理解氣候變化背景下物種地理分布的轉變。 傳染病模型的構建是本部分的一大亮點。從基礎的SIR模型齣發，本書逐步引入瞭更復雜的網絡結構、空間異質性和潛伏期等因素，構建瞭SEIR、SIRS以及基於網絡的流行病學模型。對基本再生數（R0）的嚴格數學定義和敏感性分析，是理解和控製疾病傳播的關鍵。 第四部分：計算方法與大數據分析 隨著實驗生物學産生瞭海量的復雜數據，生物數學對計算工具的需求也日益迫切。本部分聚焦於解析和數值方法在處理生物學數據中的應用。 基因組學和蛋白質組學數據的分析是重點之一。本書介紹瞭矩陣分解技術（如主成分分析PCA和奇異值分解SVD）在降維和識彆生物學模式中的應用。在網絡生物學方麵，圖論和網絡科學被用於分析蛋白質-蛋白質相互作用網絡（PPI）和代謝網絡，探討網絡的魯棒性、中心性指標及其與生物功能的關係。 此外，本書對貝葉斯推斷和馬爾可夫鏈濛特卡洛（MCMC）方法在參數估計和模型選擇中的應用進行瞭深入闡述。這些工具對於處理具有高度不確定性的生物學實驗數據至關重要，能夠提供可靠的概率分布估計，而非僅僅是點估計。 總結與展望 《生物數學（第2捲·第3版）》的最終目標是培養讀者將復雜的生物學問題抽象為可解的數學模型，並能批判性地評估模型預測的能力。本書的深度和廣度使其成為高年級本科生、研究生以及生命科學、物理學、工程學交叉領域研究人員的必備參考書。它不僅是關於“如何做”生物數學的指南，更是關於“為什麼”這些數學工具如此強大的哲學性探討。書中包含大量精心挑選的習題，旨在鞏固讀者的理論理解和計算技能。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對計算生物學領域充滿好奇的跨學科學習者，我被《生物數學（第2捲·第3版）》中展現齣的數學在生命科學中的廣泛應用深深打動。這本書仿佛一座橋梁，將看似遙遠的數學世界與鮮活的生物現象巧妙地連接起來。我特彆贊賞作者在闡釋復雜的生物過程時，能夠精準地提煉齣其核心的數學結構，並用清晰的數學語言加以描述。舉例來說，在介紹一些關於細胞信號轉導或基因調控網絡的模型時，書中不僅僅是羅列方程，更重要的是解讀瞭這些方程在描述生物功能方麵的深層含義。作者似乎有著一種獨特的魔力，能夠將抽象的數學概念轉化為易於理解的生物學機製，讓讀者在不知不覺中掌握復雜的研究方法。閱讀此書的過程，就像是在進行一場精彩的智力探險，每解決一個數學問題，就仿佛揭開瞭一層生物學的奧秘。

評分☆☆☆☆☆

對於希望在生物學研究中引入定量分析方法的學者而言，《生物數學（第2捲·第3版）》無疑是一本極具參考價值的工具書。我驚喜地發現，本書在數學方法的選擇上，兼顧瞭經典與前沿，既有穩固的理論基礎，又不乏對新興數學工具在生物學應用的可能性探索。作者在處理復雜的生物學係統時，展現齣瞭一種“化繁為簡”的能力，能夠精準地捕捉問題的關鍵，並將其轉化為數學語言。我個人非常喜歡書中對模型驗證和參數估計部分的討論，這部分內容對於確保模型的可靠性和解釋力至關重要。此外，書中還包含瞭一些關於數據分析和可視化方法的介紹，這對於實際的研究工作來說，提供瞭寶貴的指導。總的來說，這本書不僅能夠幫助讀者掌握生物數學的理論知識，更能培養其將數學思想應用於實際生物學研究的能力，是一本不可多得的“實戰寶典”。

評分☆☆☆☆☆

這本《生物數學（第2捲·第3版）》著實是一本讓人眼前一亮的學術專著。翻開它的第一頁，我就被作者嚴謹而又富有邏輯性的敘述風格深深吸引。書中的概念引入循序漸進，從最基礎的數學原理齣發，逐步過渡到生物學中的復雜模型，使得即使是對生物數學領域不太熟悉的讀者，也能比較輕鬆地跟上思路。尤其讓我印象深刻的是，作者在解釋一些抽象的數學概念時，並沒有僅僅停留在公式的推導上，而是結閤瞭大量的生物學實例，將數學語言轉化為生動的生物學圖景。例如，在討論種群動態模型時，書中不僅給齣瞭Lotka-Volterra方程的詳細推導，還分析瞭不同參數組閤下所代錶的生態學意義，比如捕食者與獵物的此消彼長，以及一些微妙的平衡點狀態。這種“數學+生物”的融閤，讓我看到瞭數學在理解和預測生命現象方麵的強大力量，也激發瞭我進一步探索的興趣。總而言之，這是一本具有高度學術價值和啓發性的著作，對於希望深入瞭解生物數學的研究者和學生來說，絕對是不可多得的參考書。

評分☆☆☆☆☆

《生物數學（第2捲·第3版）》這本書給我的最大感受是其“啓發性”和“前瞻性”。它不僅僅是關於“是什麼”，更多的是關於“如何思考”和“如何發展”。我注意到書中並沒有局限於介紹現有的成熟模型，而是經常引導讀者思考模型的局限性，以及在新的生物學發現齣現時，如何對現有模型進行修正和拓展。這一點對於培養創新性思維至關重要。我發現作者在論述一些前沿的研究方嚮時，能夠清晰地指齣其中的挑戰和未來的研究潛力，這讓我對生物數學領域的未來發展充滿瞭期待。雖然書中涉及的數學內容不少，但作者始終保持著一種“服務於生物學”的視角，數學工具的引入和討論，都是為瞭更好地理解和解決生物學問題。這種務實的研究態度，使得本書的學術價值和應用價值都得到瞭充分的體現。

評分☆☆☆☆☆

《生物數學（第2捲·第3版）》給我的整體感覺是一種“厚重”和“係統”。這本書並非淺嘗輒止的科普讀物，而是緻力於構建一個完整、嚴謹的生物數學知識體係。我尤其欣賞作者在構建這個體係時所展現齣的宏觀視野和微觀細節的兼顧。它不像一些書籍那樣專注於某個單一的模型或方法，而是從更廣泛的視角齣發，將生物數學的各個分支有機地聯係起來。我注意到書中對一些經典模型的演進過程進行瞭深入的梳理，從最初的簡單假設到後來不斷完善的復雜模型，這讓我能夠更清晰地理解這些模型背後的科學發展脈絡。另外，書中對數學工具的選擇和應用也有獨到的見解，很多時候，作者會解釋為什麼在這種生物學問題中，選擇某種數學方法比其他方法更閤適，這對於提升讀者的建模思維和問題解決能力非常有幫助。雖然內容量相當可觀，但作者的組織方式清晰明瞭，章節之間的過渡自然流暢，使得閱讀體驗不至於過於枯燥。

評分☆☆☆☆☆

比如描述生物種群增長的費爾許爾斯特-珀爾方程，就能夠比較正確的錶示種群增長的規律；通過描述捕食與被捕食兩個種群相剋關係的洛特卡-沃爾泰拉方程，從理論上說明：農藥的濫用，在毒殺害蟲的同時也殺死瞭害蟲的天敵，從而常常導緻害蟲更猖獗地發生等。618活動時購入，核算下來差不多4摺，很實惠，感謝京東，以後買書就上京東瞭。

評分☆☆☆☆☆

繼R.托姆之後，躍變論不斷地發展。例如E.C.塞曼又提齣初級波和二級波的新理論。

評分☆☆☆☆☆

不連續數學方法還錶現在對連續方法的補充。微積分學的基本理論指齣，函數的可微性蘊涵著連續性。因此以微分運算為基礎的數學模型都是連續的。這些模型隻能適用於連續變化範圍，對於連續函數齣現不連續點或奇點（包括導函數不連續點）情形，將無能為力。而恰恰在這些破壞瞭連續性的區域，卻常常是生物學需要研究的課題。

評分☆☆☆☆☆

知識是人類在實踐中認識客觀世界的成果。它可能包括事實，信息，描述或在教育和實踐中獲得的技能。它可能是關於理論的，也可能是關於實踐的。在哲學中，關於知識的研究叫做認識論。知識的獲取涉及到許多復雜的過程：感覺，交流，推理。知識也可以看成構成人類智慧的最根本的因素。

評分☆☆☆☆☆

比如描述生物種群增長的費爾許爾斯特-珀爾方程，就能夠比較正確的錶示種群增長的規律；通過描述捕食與被捕食兩個種群相剋關係的洛特卡-沃爾泰拉方程，從理論上說明：農藥的濫用，在毒殺害蟲的同時也殺死瞭害蟲的天敵，從而常常導緻害蟲更猖獗地發生等。618活動時購入，核算下來差不多4摺，很實惠，感謝京東，以後買書就上京東瞭。

評分☆☆☆☆☆

當今的生物數學仍處於探索和發展階段。生物數學的許多方法和理論還很不完善，它的應用雖然取得某些成功，但仍是低水平的、粗略的、甚至是勉強的。許多更復雜的生物學問題至今未能找到相應的數學方法進行研究。因此，生物數學還要從生物學的需要和特點，探求新方法、新手段和新的理論體係，還有待發展和完善。數學模型是能夠錶現和描述真實世界某些現象、特徵和狀況的數學係統。數學模型能定量地描述生命物質運動的過程，一個復雜的生物學問題藉助數學模型能轉變成一個數學問題，通過對數學模型的邏輯推理、求解和運算，就能夠獲得客觀事物的有關結論，達到對生命現象進行研究的目的。

評分☆☆☆☆☆

書很好，印刷清晰，適閤做生物數學的研究生，博士生，教研員等收藏拜讀。描述生命現象的離散模型有兩態和多態之分。馬爾科夫鏈和萊斯利模型都屬於多態；兩態的模型應生物學的二元錶現狀態而産生。如神經興奮沿著神經細胞的軸突，經過突觸在閥的控製下傳給另一個神經細胞，興奮波的通過與否就是一個二元錶現狀態。1943年W.S.麥卡洛剋和W.皮茨在布爾代數的基礎上，首次給齣描述神經傳遞現象的離散模型。此模型不斷改進，並藉助電腦加以實現，已做到模擬許多較復雜的神經功能，成為探索人類大腦思維奧秘的一個重要手段（見人工智能）。

評分☆☆☆☆☆

學習學習

評分☆☆☆☆☆

比如描述生物種群增長的費爾許爾斯特-珀爾方程，就能夠比較正確的錶示種群增長的規律；通過描述捕食與被捕食兩個種群相剋關係的洛特卡-沃爾泰拉方程，從理論上說明：農藥的濫用，在毒殺害蟲的同時也殺死瞭害蟲的天敵，從而常常導緻害蟲更猖獗地發生等。618活動時購入，核算下來差不多4摺，很實惠，感謝京東，以後買書就上京東瞭。