综合系列:复杂的引擎 本书结合信息进化和计算对生物进化进行了阐释证明计算在进化中的核心作 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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店铺： 书香斋图书专营店

出版社： 湖南科学技术出版社

ISBN：9787535794611

商品编码：29542278491

出版时间：2018-01-01

商品参数

DIYI推动丛书 综合系列:复杂的引擎
	定价	59.00
	出版社	湖南科学技术出版社
	版次	1
	出版时间	2018-01-01
	开本	32开
	作者	[美]约翰?E.梅菲尔德
	装帧	平装-胶订
	页数
	字数
	ISBN编码	9787535794611

内容介绍

本书结合信息、进化和计算对生物进化进行了阐释，证明了计算在进化中的核心作用，并将这套计算和进化相结合的核心机制扩展到其他领域，用来解释复杂生命、结构、组织和社会秩序的形成。这是一次正在进行的重大的科学认知范式的转换，它不仅会改变科学，也会改变人类对自身境况的认知。

目录

目录：

引言

章 问题

第2章 计算

第3章 免费的结构

第4章 目的性结构

第5章 无概率性和复杂引擎

第6章 算法进化

第7章 身体内的进化

第8章 控制循环

第9章 复杂系统

第章 人类学习和创造性

1章 文化的进化

2章 复杂性的进化

3章 过去和现在

4章未来

致谢

注释

名词解释

参考文献

译名表

洞悉生命演化的深邃脉络：从信息传递到计算赋能 生命，是地球上最令人着迷的现象。它在亿万年的漫长时光中，以无数种奇特而壮丽的方式展现在我们面前。从微观的基因序列到宏观的生态系统，生命无时无刻不在经历着一场波澜壮阔的演化。然而，我们对这场演化的理解，常常局限于宏观的生物特征变化，或是对基因突变机制的探讨。但生命演化的核心驱动力究竟是什么？它是否可以被视为一种更为根本的、信息处理和计算的过程？ 本书将带您踏上一场颠覆性的探索之旅，深入剖析生命演化的底层逻辑，揭示信息传递在其中的核心作用，并进一步阐释计算思维如何为我们理解生命进化的复杂性提供全新的视角与强大的工具。我们将超越传统的生物学范畴，将信息科学、计算理论与生物学紧密结合，为您呈现一幅前所未有的生命演化全景图。 第一章：信息，生命的基石与载体 在探讨生命的演化之前，我们必须首先认识到信息在生命现象中所扮演的至关重要的角色。生命本身，可以被视为一种高度复杂的、自我复制的信息系统。 基因：编码生命的蓝图： 从DNA的双螺旋结构到蛋白质的编码，基因是我们赖以生存和繁衍的最基本的信息载体。它记录了物种的遗传信息，决定了生物体的形态、功能乃至行为。我们将深入探讨基因如何存储、复制和传递信息，以及这些信息在代际之间如何得以延续。 表观遗传：信息传递的新维度： 除了基因序列本身，表观遗传修饰为基因表达提供了更为精细的调控层级。这些修饰可以在不改变DNA序列的情况下，影响基因的开启和关闭，从而在环境变化中发挥重要的适应性作用。我们将剖析表观遗传信息的产生、维持和传递机制，以及它们如何为适应性演化提供更快的途径。 信号传递：细胞间的无声对话： 生物体内的细胞并非孤立存在，它们通过复杂的信号转导通路进行信息交流。激素、神经递质、生长因子等，都是传递生命活动指令的关键信号分子。我们将探讨这些信号是如何被感知、处理和响应的，以及它们如何协调生物体的生长、发育、代谢和应激反应。 网络，信息的组织与传播： 从分子网络到生态网络，信息在生命系统中以各种网络结构进行组织和传播。基因调控网络决定了细胞内各种基因的协同表达，代谢网络则描述了生化反应的通路。而生态网络则展现了物种间的相互作用和能量流动。我们将分析这些网络结构的特性，以及它们如何影响信息的传递效率和系统的稳定性。 第二章：演化，信息变化的驱动力 生命演化本质上是一个信息不断积累、变化和优化的过程。这些变化并非随机的，而是受到一系列内在和外在因素的驱动。 变异：信息的源泉： DNA突变是产生新遗传信息的最主要来源。这些突变可以是点突变、插入、缺失或重排，它们为演化提供了新的“原材料”。我们将详细介绍不同类型的突变机制，以及它们在不同生物体中的发生频率和影响。 选择：信息的筛选器： 自然选择是演化过程中最重要的驱动力之一。那些能够更好地适应环境的遗传变异，将更有可能被保留和传递下去。我们将探讨自然选择的不同形式，如稳定选择、方向选择和分裂选择，以及它们如何塑造生物种群的遗传组成。 漂变：信息的随机舞蹈： 在小种群中，随机事件可能导致某些基因的频率发生非适应性的变化，这被称为遗传漂变。漂变在演化过程中起着不可忽视的作用，尤其是在新物种形成和遗传多样性丧失方面。我们将分析遗传漂变的机制和影响。 重组与迁移：信息的融合与传播： 基因重组在有性生殖过程中，能够将已有的遗传变异重新组合，产生新的基因型。基因迁移（或称基因流）则能够将一个种群的遗传信息传递到另一个种群，从而影响种群间的遗传分化。我们将探讨这些过程如何促进遗传变异的产生和传播。 协同演化：信息间的相互塑造： 生物种群并非孤立地演化，而是处于一个相互作用的复杂网络中。捕食者与猎物、寄生虫与宿主、共生体之间的协同演化，是信息相互作用和反馈的生动体现。我们将分析这些协同演化模式，以及它们如何驱动彼此的适应性改变。 第三章：计算，理解演化的新范式 当我们深入理解了信息在生命演化中的核心作用后，自然会引出一个问题：如何才能有效地分析和理解如此庞大而复杂的信息系统？答案在于，我们可以借鉴和应用计算的强大力量。 计算模型：模拟生命过程： 计算模型为我们提供了一种模拟和分析生命过程的有力工具。从简单的细胞自动机模型到复杂的基因组进化模型，这些模型能够帮助我们探索不同参数对演化轨迹的影响，验证假说，并预测未来的演化趋势。我们将介绍不同类型的计算模型，以及它们在生物学研究中的应用。 算法，信息处理的规则： 演化过程中的信息传递和变化，都可以被视为一系列算法在执行。基因复制的算法、DNA修复的算法、蛋白质折叠的算法，以及自然选择的“算法”——即适应度函数的优化过程，都蕴含着深刻的计算原理。我们将深入探讨这些“生物算法”，并尝试用计算语言来描述它们。 数据挖掘与机器学习：从海量数据中发现模式： 现代生物学产生了海量的基因组、蛋白质组、表观基因组等数据。利用计算技术，特别是数据挖掘和机器学习算法，我们能够从中发现隐藏的模式、关联和规律，从而更深入地理解基因功能、进化机制和疾病成因。 信息论与复杂度：量化生命的信息含量： 信息论为我们提供了量化信息和分析信息传递效率的数学框架。我们可以利用信息熵、互信息等概念来衡量基因序列的复杂性，分析信号传递的冗余度，以及评估不同演化策略的信息优势。 计算进化：人工智能的启示： 人工智能中的进化计算（如遗传算法、遗传编程）本身就是模仿生物演化过程设计的。反过来，这些计算方法也为我们理解生物进化提供了新的视角。例如，我们可以将生物体视为一个不断“学习”和“优化”的计算系统，其演化过程就像一个不断逼近最优解的迭代过程。 第四章：计算赋能的演化前沿 计算思维的融入，正在以前所未有的方式加速我们对生命演化的认知，并开启新的研究领域。 合成生物学：设计与创造生命： 借助计算工具和模型，科学家们能够以前所未有的精度设计和构建新的生物系统。从设计人工基因线路到构建完全人工的生命体，合成生物学正在将我们从“观察者”转变为“创造者”，并对演化研究产生深远影响。 古基因组学与比较基因组学：追溯历史的计算足迹： 通过对古生物DNA和现存生物基因组进行计算分析，我们可以重建物种的演化历史，追溯基因的起源和传播，并理解不同物种间的亲缘关系。 疾病演化与抗药性：计算预测与应对： 病毒、细菌的快速演化是人类面临的重大挑战。计算模型和机器学习能够帮助我们预测病原体的变异趋势，预测抗药性的产生，并为疫苗研发和药物设计提供指导。 人工智能在生命科学中的新角色： 从加速新药发现到个性化医疗，人工智能正在成为生命科学研究中不可或缺的助手。通过对海量生物数据的计算分析，人工智能能够揭示复杂疾病的潜在机制，并为个体化的治疗方案提供支持。 未来的展望：计算与生命科学的深度融合： 展望未来，计算与生命科学的融合将更加深入。我们将能够构建更为精准的生命模拟系统，理解更复杂的生命现象，甚至可能在计算层面模拟整个生态系统的演化。 本书旨在为您打开一扇认识生命演化新视角的大门。通过将信息科学的严谨分析与计算思维的强大力量相结合，我们将共同探索生命演化背后隐藏的深刻规律。这不仅仅是一次知识的传授，更是一次思维的革新，期待与您一同踏上这场激动人心的科学探索之旅。

评分☆☆☆☆☆

这本书就像一堂关于生命奥秘的精彩讲座，虽然我并非专业的生物学家，但作者的叙述逻辑清晰，内容引人入胜。他成功地将“信息进化”和“计算”这两个看似遥远的领域联系起来，并证明了计算在生物进化中的核心地位。我最受触动的是书中关于“计算性”如何影响生物体复杂度的讨论。随着生命的发展，生物体需要处理的信息量越来越大，也需要更精密的“计算”能力来应对。从简单的基因调控网络到复杂的神经网络，这背后都体现了计算能力的不断增强。这本书让我对“生命”的定义产生了新的思考，它不再仅仅是物质的组合，而是包含了丰富的、动态的信息处理过程。作者通过各种案例，生动地展现了计算如何渗透到生命的方方面面，从微观的分子层面到宏观的生态系统层面，都存在着计算的身影。读完这本书，我仿佛对生命这个“黑箱”有了一些更清晰的认识，看到了那份驱动生命不断向前、不断创新的强大力量。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直把我对生命的理解彻底颠覆了！一直以来，我总觉得生物进化是个充满随机性和偶然性的过程，就像一场在大自然舞台上进行的、充满不可预测性的大型实验。然而，《综合系列：复杂的引擎》却让我看到了一个截然不同的视角——计算！作者用层层递进的论证，将“计算”这个概念巧妙地融入到生命进化的肌理之中。我之前从未想过，DNA的复制、突变、基因的表达，甚至到复杂的行为模式，都可能遵循着某种内在的计算逻辑。书中提到的信息如何被编码、解码、传递和处理，就像是在揭示生命这个最精密的“程序”是如何运行的。读到关于“计算能力”如何成为进化的驱动力时，我脑海里不断闪过各种生物的例子，从简单的单细胞生物到复杂的多细胞生物，它们应对环境变化、繁衍后代、甚至相互协作，背后似乎都隐藏着某种程度的“信息处理”和“决策制定”。这种将抽象的计算理论应用于具体生物现象的方式，让我对生命这个“系统”有了全新的认识，仿佛打开了一扇通往生命本质的窗户，看到了那份潜藏在基因编码深处的智慧。

评分☆☆☆☆☆

我承认，一开始我翻开这本书时，带着一丝“看热闹”的心态，毕竟“复杂的引擎”这个名字听起来就很有科技感，也预示着某种理论的深度。然而，阅读的过程远比我预期的要震撼得多。作者并没有简单地堆砌枯燥的术语，而是通过大量生动形象的比喻和深入浅出的讲解，将信息进化与计算的关联徐徐展开。我特别喜欢书中对“进化算法”的阐述，它让我意识到，自然选择本身就是一种极其高效的“优化”过程，通过不断迭代和筛选，那些能够更好地“计算”环境信号并作出适应性反应的基因组合，得以在种群中传播。书中对“计算性”的定义也相当有趣，它不仅仅局限于计算机的意义，而是泛指一种信息处理和决策能力。从酶的催化反应到神经元的信号传递，再到群体间的交流协作，无不体现着这种“计算性”的影子。这本书让我开始重新审视那些习以为常的生物现象，开始思考它们背后可能存在的、更为深层的计算机制。它鼓励我跳出传统的生物学框架，去思考一种更为普遍的、跨学科的生命观。

评分☆☆☆☆☆

我一直对生命的多样性和复杂性感到着迷，但缺乏一个能够串联起这一切的理论框架。直到我读了《综合系列：复杂的引擎》，我才找到了那把解开生命之谜的金钥匙——计算！这本书不仅仅是在阐释信息进化，更是在证明计算在其中扮演着不可或缺的核心角色。作者的论证非常有说服力，他从信息论的角度切入，将生物体的各种功能，如感知、记忆、学习、决策，都看作是某种形式的“计算”。而且，这种计算能力本身也在不断地进化，从而驱动着生物体适应更复杂、更动态的环境。书中对“进化计算”的讨论尤其让我脑洞大开，它解释了为什么有些生物体能够发展出如此精妙的结构和行为，原来背后都隐藏着高效的“算法”在起作用。我之前总觉得生物体的演化充满了“运气”，但这本书让我看到，这种“运气”背后，其实是强大的计算能力在不断地“试错”和“优化”。它让我重新审视了生命，看到了那个隐藏在基因序列和生理机制背后的、充满智慧的“计算引擎”。

评分☆☆☆☆☆

说实话，这本书对我的思维方式产生了巨大的影响。我过去一直觉得，进化就是“适者生存”，是一个被动地适应环境的过程。但《综合系列：复杂的引擎》却让我看到了，生物并非被动地接受环境的塑造，而是在积极地“计算”环境，并主动地“生成”新的适应性特征。书中强调“计算”在进化中的核心作用，这一点尤其让我印象深刻。这不仅仅是说生物需要处理信息，更重要的是，这种信息处理本身就是进化的驱动力。例如，当环境发生变化时，生物体内的基因网络会“计算”这种变化，并触发相应的生理反应或形态改变。这种“计算”并非是主观意识层面的，而是内嵌在生物体的结构和功能之中的。更进一步，作者还探讨了计算能力本身是如何进化的，这简直是一个“鸡生蛋，蛋生鸡”式的深刻问题。这本书让我感觉，生命不仅仅是在“生存”，更是在不断地“学习”和“优化”，而计算正是这一切的底层逻辑。它让我对生命的动态性和创造力有了更深的敬畏。