鄧宗琦主編的《科壇無冕之王——數學與高新技術（修訂版）》力圖從科學發展觀的高度把握當代數學的最新成就和特點，通過精選、咀嚼、消化了的高新科技知識，使讀者在了解新知識的同時，認識世界數學科技發展的趨勢，激發全民的科技熱情，以及對祖國、對民族的熱愛和使命感。還特別注重於科學精神、科學思想和科學方法的介紹，企望以此引導人們改變傳統的、陳舊的思想觀念，確立新的科學理念，運用科學方法，啟迪科學思維，激發創新活力。 《科壇無冕之王——數學與高新技術（修訂版）》文字表述力求通俗易懂、生動活潑，插圖力求準確逼真，這一切都基本保持來了原書科學性、通俗性、趣味性的傳統風格。
基本介紹
- 書名：科壇無冕之王:數學與高新技術
- 出版社：湖北科學技術出版社
- 頁數：110頁
- 開本：32
- 作者：鄧宗琦
- 出版日期：2012年3月1日
- 語種：簡體中文
- ISBN：9787535222947
內容簡介,圖書目錄,文摘,
內容簡介
鄧宗琦主編的《科壇無冕之王——數學與高新技術（修訂版）》從有關現代數學和現代數學技術的基本知識入門，著重介紹了當前世界數學上最新成果、最新動態、最新發展趨勢。內容包括：高技術本質上是數學技術、若干數學技術、綜合運用數學技術的若干領域等三部分。
圖書目錄
一、高技術本質上是數學技術
以數學為基礎的若干高技術
二、若干數學技術
1.計算技術
2.運籌學
3.模糊技術
4.編碼技術
5.小波技術
6.統計技術
7.均勻設計技術
8.最優技術
9.對策技術
10.網路技術
11.數學模型技術
12.濾波技術
13.控制技術
14.混沌技術
15.機率技術
16.分形技術
17.機械化方法
18.線性規劃
19.其他數學技術
三、綜合運用數學技術的若干領域
1.製造業中的數學技術
2.石油業中的數學技術
3.人工智慧中的數學技術
4.戰爭中的數學技術
5.自動化中的數學技術
6.生命科學中的數學技術
7.系統模擬中的數學技術
8.保險業中的數學技術
9.經濟系統中的數學技術
10.醫學中的數學技術
11.生物高技術與數學技術
12.天氣預報中的數學技術
13.農業中的數學技術
14.汽車製造業中的數學技術
以數學為基礎的若干高技術
二、若干數學技術
1.計算技術
2.運籌學
3.模糊技術
4.編碼技術
5.小波技術
6.統計技術
7.均勻設計技術
8.最優技術
9.對策技術
10.網路技術
11.數學模型技術
12.濾波技術
13.控制技術
14.混沌技術
15.機率技術
16.分形技術
17.機械化方法
18.線性規劃
19.其他數學技術
三、綜合運用數學技術的若干領域
1.製造業中的數學技術
2.石油業中的數學技術
3.人工智慧中的數學技術
4.戰爭中的數學技術
5.自動化中的數學技術
6.生命科學中的數學技術
7.系統模擬中的數學技術
8.保險業中的數學技術
9.經濟系統中的數學技術
10.醫學中的數學技術
11.生物高技術與數學技術
12.天氣預報中的數學技術
13.農業中的數學技術
14.汽車製造業中的數學技術
文摘
（7）資料庫技術
該技術的發展與計算機硬體、軟體的發展緊密相關。大致經歷了三個階段。
工管理階段。20世紀50年代中期之前，計算機主要用於計算，它需要的數據不多，外存儲器也不大，只用簡單的監控程式來控制程式的運行。由於數據不長期保存在計算機中，程式中用到的數據由程式設計師在應用程式中自行管理。程式設計師除了編製程序外，還要考慮數據的邏輯定義和物理組織，以及數據在計算機中、的物理存儲方式，程式和數據混為一體。在需要引用數據時，直接按照地址存取。
檔案系統管理階段。在20世紀50年代後期到60年代中期，計算機外存中增加了磁碟、磁鼓以後，軟體方面增加了作業系統，其中的檔案系統是專門管理資料庫的軟體。檔案中的數據以“記錄”的形式存放，記錄由某些相關的數據項所組成。每個用戶可以建立、修改和使用一個或多個檔案。數據被組織成檔案以後就可以脫離處理它的程式面積而存在。用戶在程式設計中只需考慮數據的邏輯結構和物理特性，按規定的方式建立檔案，按規定的方式使用檔案，而不需考慮數據在物理存儲介質上的位置。
資料庫管理階段。20世紀60年代以後，隨著數據量急劇上升，為克服檔案系統的缺陷而產生了資料庫技術。資料庫系統使數據在統一的控制下為儘可能多的應用程式服務，即實現數據的共享。伺時使應用程式與數據儘可能地相互獨立。在資料庫技術中，還提供了對數據的安全性、完整性、保密性進行統一控制的資料庫管理系統（簡稱DBMS）。資料庫系統要求硬體有足夠大的記憶體存放作業系統、DBMS、應用程式等；還需要足夠大的外存存放大量的數據信息；要求軟體有支持DBMS的作業系統和DBMS本身。
DBMS對數據進行管理，是構成整個資料庫系統運行的核心，它起著用戶的套用與整個資料庫的接口作用，它接受、分析並解釋用戶提出的命令請求，然後轉到相應的處理程式中去操作（檢索、存儲、更新）資料庫中的數據。
資料庫描述和模型。在數據處理_中，首先要將現實世界轉換成信息世界，再轉換成機器世界。客觀事物在信息世界中稱為實體。一個學生、一本書都是實體。實體的集合稱為實體集。反映實體之間的聯繫稱為實體模型。實體具有屬性，如一個人的身份證號碼。這類的屬性又稱為屬性的值。唯一標識實體集中屬性的，稱為關鍵字，如一個人的身份證號碼。實體模型是一種靜態模型。
信息世界的信息在計算機中是以數據形式存儲的。一個實體的數據稱為一個記錄。標記實體屬性的符號稱為數據項。同類記錄的集合是一個檔案，它描述一個實體集。能唯一標識記錄的一個或多個數據項的值稱為檔案的關鍵字。把組織檔案的關鍵字稱為主關鍵字，把不能唯一標識記錄的數據項稱為輔關鍵字。
數據項、記錄、檔案都是數據的重要單位，合稱邏輯數據。當把它們存儲在計算機的存儲介質上時就稱為物理數據。
數據模型是對資料庫系統的一個抽象模擬，表明資料庫系統中的信息如何表示和如何操作。一個數據模型由三部分組成：對象類型集合，操作集合和完整性規則集合。其中對象類型是數據模型最基本的部分，它將確定邏輯結構，即信息如何組織，這是我們討論的重點。操作提供對資料庫操縱的手段（包括檢索、修改、定義可存取的數據集，定義存取許可權等）。完整性規則是對數據的存效狀態的約束。
資料庫系統可劃分為三類：層次模型、網路模型和關係模型。
層次模型用樹形結構表示0實體及其之間聯繫的模型。它是由若干個基本層次聯繫組成的一棵樹，樹的每個結點代表一個記錄類型。該模型的實際存儲數據由鏈按指針來體現聯繫。層次模型有兩點限制：一是有且僅有一個結點無交結點，此結點即為樹的根；二是其他結點有且僅有一個交結點。
網狀模型是用網狀結構表示實體及其之間聯繫的模型。網中的每一個結點代表一個記錄類型，聯繫用連結指針來實現。
網關模型和層次模型在本質上是一樣的。從邏輯上看，它們都是基本層次聯繫的集合，用結點表示實體，用有向邊表示實體間的聯繫。
面對對象的資料庫是面向對象的概念與資料庫技術相結合的產物。面向對象模型中最基本的概念是對象和類。對象是現實世界中實體的模型化。每個對象有一個唯一的標識符，並把一個狀態和一個行為封裝在一起。類由兩部分組成，其一是對象類型；其二是對這個對象類型進行操作的方法。所有的類和子類組成一個樹狀的類層次。
關係模型標誌著資料庫技術走向成熟。它用二維表的形式來表示實體和實體問聯繫的數據模型。從用戶觀點來看，關係的邏輯結構是一個二維表，在磁碟上以檔案形式存儲。關係模型的最大優點就是簡單，一個關係就是一個資料庫表格，它是由行和列組成，這樣就簡化了數據的設計。
資料庫系統一般分為三級：面向用戶的或應用程式員的外級；面向建立和維護資料庫人員的概念級；面向具體實現在計算機中存儲的人員的內級。各級有各自的描述語言和內容，數據在各級之間進行轉換或映射。描述信息和數據的格式及方法稱為模式。在外級的稱為外模式，在概念級的稱為概念模式，在內級的稱為內模式。
建立資料庫系統的基本要求是能保證資料庫的獨立性、冗餘數據少、系統的用戶接口簡單、能夠確保系統運行可靠、有重新組織數據的能力。具有可修改性和可擴充性，能夠充分描述數據間的內在聯繫。
資料庫技術研究的幾個主要方向是：實現資料庫的標準化，研究現有的主要數據模型之間轉換或者對現有的資料庫進行簡化和統一；研製資料庫計算機，以提高資料庫系統執行的檔案；改善資料庫設計方法，制定完善的工程規範，逐步提高資料庫設計的自動化程度；建立分散式的資料庫系統，這是計算機網路技術與資料庫技術相結合的產物；創建智慧型資料庫。
資料庫技術中還有一個重要的問題是數據加密的問題。將數據編成密碼技術，是計算機通信或數據存儲中對數據採取的一項安全措施。在數據存儲或傳輸前加工成密碼數據或密碼檔案稱為加密。在使用這些數據和檔案之前再將其還原成原來的樣子。稱為解密。加密有三個目的：保證通信安全，使傳輸中的數據只有指定的接收者才能了解其真意；接收者可以驗證數據的真實性，防止有人偽造密碼數據；電子簽名，傳送者用加密的方法建立一個簽名，別人可以鑑定該簽名的真實性，這在‘電子資金匯總系統中有重要的用途。
為了節省信息的存儲空間和提高信息的傳輸效率，對信息編碼長度進行壓縮的技術稱為數據壓縮。這樣做可以節省很大的費用。
資料庫管理系統是指用以描述、管理和維護資料庫的程式系統，是資料庫系統的核心組成部分。它建立在作業系統的基礎上，對資料庫進行統一的管理和控制。它主要有四個功能，第一，描述資料庫：描述資料庫數據的邏輯結構、存儲結構、語義信息和保密要求等；第二，管理資料庫：控制整個資料庫系統的運行，控制用戶的並發性訪問，檢驗數據的安全、保密與完整性，執行數據檢索、插入、刪除、修改等操作；第三，維護資料庫：控制資料庫初始數據的裝入，記錄工作日誌，監視資料庫性能，修改更新資料庫，重新組織資料庫，恢復出現故障的資料庫；第四，數據通信：組織數據的傳輸。
資料庫管理系統通常有三部分：數據描述語言及其翻譯程式；數據操作語言及其處理程式；資料庫管理例行程式。
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該技術的發展與計算機硬體、軟體的發展緊密相關。大致經歷了三個階段。
工管理階段。20世紀50年代中期之前，計算機主要用於計算，它需要的數據不多，外存儲器也不大，只用簡單的監控程式來控制程式的運行。由於數據不長期保存在計算機中，程式中用到的數據由程式設計師在應用程式中自行管理。程式設計師除了編製程序外，還要考慮數據的邏輯定義和物理組織，以及數據在計算機中、的物理存儲方式，程式和數據混為一體。在需要引用數據時，直接按照地址存取。
檔案系統管理階段。在20世紀50年代後期到60年代中期，計算機外存中增加了磁碟、磁鼓以後，軟體方面增加了作業系統，其中的檔案系統是專門管理資料庫的軟體。檔案中的數據以“記錄”的形式存放，記錄由某些相關的數據項所組成。每個用戶可以建立、修改和使用一個或多個檔案。數據被組織成檔案以後就可以脫離處理它的程式面積而存在。用戶在程式設計中只需考慮數據的邏輯結構和物理特性，按規定的方式建立檔案，按規定的方式使用檔案，而不需考慮數據在物理存儲介質上的位置。
資料庫管理階段。20世紀60年代以後，隨著數據量急劇上升，為克服檔案系統的缺陷而產生了資料庫技術。資料庫系統使數據在統一的控制下為儘可能多的應用程式服務，即實現數據的共享。伺時使應用程式與數據儘可能地相互獨立。在資料庫技術中，還提供了對數據的安全性、完整性、保密性進行統一控制的資料庫管理系統（簡稱DBMS）。資料庫系統要求硬體有足夠大的記憶體存放作業系統、DBMS、應用程式等；還需要足夠大的外存存放大量的數據信息；要求軟體有支持DBMS的作業系統和DBMS本身。
DBMS對數據進行管理，是構成整個資料庫系統運行的核心，它起著用戶的套用與整個資料庫的接口作用，它接受、分析並解釋用戶提出的命令請求，然後轉到相應的處理程式中去操作（檢索、存儲、更新）資料庫中的數據。
資料庫描述和模型。在數據處理_中，首先要將現實世界轉換成信息世界，再轉換成機器世界。客觀事物在信息世界中稱為實體。一個學生、一本書都是實體。實體的集合稱為實體集。反映實體之間的聯繫稱為實體模型。實體具有屬性，如一個人的身份證號碼。這類的屬性又稱為屬性的值。唯一標識實體集中屬性的，稱為關鍵字，如一個人的身份證號碼。實體模型是一種靜態模型。
信息世界的信息在計算機中是以數據形式存儲的。一個實體的數據稱為一個記錄。標記實體屬性的符號稱為數據項。同類記錄的集合是一個檔案，它描述一個實體集。能唯一標識記錄的一個或多個數據項的值稱為檔案的關鍵字。把組織檔案的關鍵字稱為主關鍵字，把不能唯一標識記錄的數據項稱為輔關鍵字。
數據項、記錄、檔案都是數據的重要單位，合稱邏輯數據。當把它們存儲在計算機的存儲介質上時就稱為物理數據。
數據模型是對資料庫系統的一個抽象模擬，表明資料庫系統中的信息如何表示和如何操作。一個數據模型由三部分組成：對象類型集合，操作集合和完整性規則集合。其中對象類型是數據模型最基本的部分，它將確定邏輯結構，即信息如何組織，這是我們討論的重點。操作提供對資料庫操縱的手段（包括檢索、修改、定義可存取的數據集，定義存取許可權等）。完整性規則是對數據的存效狀態的約束。
資料庫系統可劃分為三類：層次模型、網路模型和關係模型。
層次模型用樹形結構表示0實體及其之間聯繫的模型。它是由若干個基本層次聯繫組成的一棵樹，樹的每個結點代表一個記錄類型。該模型的實際存儲數據由鏈按指針來體現聯繫。層次模型有兩點限制：一是有且僅有一個結點無交結點，此結點即為樹的根；二是其他結點有且僅有一個交結點。
網狀模型是用網狀結構表示實體及其之間聯繫的模型。網中的每一個結點代表一個記錄類型，聯繫用連結指針來實現。
網關模型和層次模型在本質上是一樣的。從邏輯上看，它們都是基本層次聯繫的集合，用結點表示實體，用有向邊表示實體間的聯繫。
面對對象的資料庫是面向對象的概念與資料庫技術相結合的產物。面向對象模型中最基本的概念是對象和類。對象是現實世界中實體的模型化。每個對象有一個唯一的標識符，並把一個狀態和一個行為封裝在一起。類由兩部分組成，其一是對象類型；其二是對這個對象類型進行操作的方法。所有的類和子類組成一個樹狀的類層次。
關係模型標誌著資料庫技術走向成熟。它用二維表的形式來表示實體和實體問聯繫的數據模型。從用戶觀點來看，關係的邏輯結構是一個二維表，在磁碟上以檔案形式存儲。關係模型的最大優點就是簡單，一個關係就是一個資料庫表格，它是由行和列組成，這樣就簡化了數據的設計。
資料庫系統一般分為三級：面向用戶的或應用程式員的外級；面向建立和維護資料庫人員的概念級；面向具體實現在計算機中存儲的人員的內級。各級有各自的描述語言和內容，數據在各級之間進行轉換或映射。描述信息和數據的格式及方法稱為模式。在外級的稱為外模式，在概念級的稱為概念模式，在內級的稱為內模式。
建立資料庫系統的基本要求是能保證資料庫的獨立性、冗餘數據少、系統的用戶接口簡單、能夠確保系統運行可靠、有重新組織數據的能力。具有可修改性和可擴充性，能夠充分描述數據間的內在聯繫。
資料庫技術研究的幾個主要方向是：實現資料庫的標準化，研究現有的主要數據模型之間轉換或者對現有的資料庫進行簡化和統一；研製資料庫計算機，以提高資料庫系統執行的檔案；改善資料庫設計方法，制定完善的工程規範，逐步提高資料庫設計的自動化程度；建立分散式的資料庫系統，這是計算機網路技術與資料庫技術相結合的產物；創建智慧型資料庫。
資料庫技術中還有一個重要的問題是數據加密的問題。將數據編成密碼技術，是計算機通信或數據存儲中對數據採取的一項安全措施。在數據存儲或傳輸前加工成密碼數據或密碼檔案稱為加密。在使用這些數據和檔案之前再將其還原成原來的樣子。稱為解密。加密有三個目的：保證通信安全，使傳輸中的數據只有指定的接收者才能了解其真意；接收者可以驗證數據的真實性，防止有人偽造密碼數據；電子簽名，傳送者用加密的方法建立一個簽名，別人可以鑑定該簽名的真實性，這在‘電子資金匯總系統中有重要的用途。
為了節省信息的存儲空間和提高信息的傳輸效率，對信息編碼長度進行壓縮的技術稱為數據壓縮。這樣做可以節省很大的費用。
資料庫管理系統是指用以描述、管理和維護資料庫的程式系統，是資料庫系統的核心組成部分。它建立在作業系統的基礎上，對資料庫進行統一的管理和控制。它主要有四個功能，第一，描述資料庫：描述資料庫數據的邏輯結構、存儲結構、語義信息和保密要求等；第二，管理資料庫：控制整個資料庫系統的運行，控制用戶的並發性訪問，檢驗數據的安全、保密與完整性，執行數據檢索、插入、刪除、修改等操作；第三，維護資料庫：控制資料庫初始數據的裝入，記錄工作日誌，監視資料庫性能，修改更新資料庫，重新組織資料庫，恢復出現故障的資料庫；第四，數據通信：組織數據的傳輸。
資料庫管理系統通常有三部分：數據描述語言及其翻譯程式；數據操作語言及其處理程式；資料庫管理例行程式。
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