发育设计

发育设计属于生物激发的设计。发育设计模拟生物发育过程，建立一个生长型的设计过程，借鉴生物发育过程以及发育机制建立设计过程阶段模型以及阶段转化模型。各个阶段模型以及阶段转化模型可表述为数学模型并易于编程实现，使产品或者人工制品具有一定程度自行发育能力，从而实现设计过程自治或半自治。全书结构框架以发育设计理论基础和算法为中心，阐述从产品需求到结构形成六个阶段的状态以及从一个阶段到另一个阶段的发育机制，并建立各个阶段以及发育机制数学模型。

前言
第1章现代设计：从优化走向自治
1.1引言
1.2设计研究的发展过程
1.3设计研究方法
1.3.1优化：从参数优化到多学科协同优化
1.3.2功能结构匹配：从归纳工程实践到探究自然原理
1.3.3生物激发的设计
1.3.4设计模式
1.3.5设计表述
1.3.6设计代理
1.3.7基于代理的多学科协同优化
1.4研究对象：物理结构—虚拟—智能
1.5技术工具
1.6设计进化
1.6.1系统进化理论
1.6.2未来的设计需求：开放+个性+通信+自治
1.6.3设计系统进化
1.7总结
第2章生物激发的设计
2.1生物激发的设计
2.2生物激发设计的基本方法
2.3发育设计
2.3.1发育设计起源和基本思想
2.3.2基于细胞自动机的发育设计
2.3.3发育设计研究内容和研究方法
2.4总结
第3章宏设计框架
3.1设计定义
3.2设计的科学属性
3.2.1设计是人工科学
3.2.2设计作为创制科学
3.2.3设计方法学与科学研究方法
3.2.4设计过程与科学研究过程
3.3设计的三重性
3.3.1人工制品二重性
3.3.2设计的三重性
3.4设计作为创制科学的内涵
3.5一般设计过程分析
3.6作为创制科学的宏设计框架
3.7概述和结论
第4章发育设计理论基础
4.1协同学基本思想
4.1.1系统相似性
4.1.2序参量的概念
4.1.3序参量的数学描述
4.2物理系统和生物系统的相似性和序参量
4.3生物胚胎发育的基本要素
4.3.1胚胎发育过程
4.3.2胚胎发育特点
4.3.3胚胎发育机制
4.4生物神经系统特点
4.4.1神经系统简述
4.4.2神经系统特点
4.5设计早期阶段与胚胎发育过程相似性
4.6生物胚胎发育对设计过程建模的启示
4.6.1全能结构一多能结构一专能结构的演化
4.6.2诱导
4.6.3基因逐渐补充
4.6.4创造性设计
4.7生物神经系统对控制模型的启示
4.8设计过程建模
4.8.1设计过程建模原则
4.8.2神经模型建模原则
4.9生长型设计模型
4.9.1生长过程
4.9.2发育模式
4.9.3结构级层
4.9.4遗传和转决定
4.9.5序参量
4.10总结
第5章基于代理阶段的功能一特性映射
5.1功能阶段
5.1.1功能
5.1.2功能分解和功能结构
5.1.3基本功能结构
5.1.4功能阶段表述和发育模式
5.2代理阶段
5.2.1代理阶段依据
5.2.2代理阶段的概念
5.2.3界面特性的提取
5.2.4代理阶段表述
5.3人工制品基因
5.4诱导
5.4.1产生式系统基本结构
5.4.2基本术语
5.4.3诱导基本原则
5.4.4子结构诱导规则
5.4.5计算机实现
5.4.6神经诱导一控制设计
5.5特性阶段
5.5.1表述
5.5.2原基分布图和自治程度
5.5.3与一般功能一行为映射模式的比较
5.6实例
5.6.1支撑载荷
5.6.2运动控制
5.6.3振动控制
5.6.4程序设计
5.7总结
第6章特性一结构映射
6.1定型阶段
6.2部件特性
6.3神经网络模型
6.4反射运动
6.4.1反射弧结构
6.4.2神经反射弧神经网络数理模型
6.4.3反射弧神经网络模型
6.4.4学习算法
6.54回路控制网络
6.5.1神经元分类
6.5.2神经网络
6.5.3原型网络
6.5.4变形网络
6.5.5神经元数理模型
6.5.6网络学习和训练
6.5.7网络特点
6.6特征阶段
6.6.1子结构特征表述
6.6.2建立映射关系
6.6.3构型和材料设计方程
6.6.4博弈论基本概念和模型
6.6.5结构和材料博弈模型
6.6.6连接特征
6.7参数阶段
6.8总结和讨论
第7章发育设计建模：数学表述和特点
7.1图论基本概念
7.2代理阶段和特性阶段表述
7.3测试平面性
7.4特征阶段一对偶图
7.5子结构迁移
7.6子结构特征表述
7.7多功能结构表述
7.7.1点边赋权图
7.7.2点边面赋权图
7.8参数化模型表述
7.9发育设计特点
7.10序参量分析1
7.11与其他设计模型的比较
7.12总结
第8章小卫星结构系统发育设计
8.1小卫星多学科设计特性
8.1.1小卫星技术发展对多学科设计的需求
8.1.2定义
8.1.3基本组成
8.1.4运行环境
8.1.5小卫星主要失效形式
8.1.6在支持技术方面
8.1.7小卫星材料和Smart结构
8.1.8多学科设计
8.2发育设计过程
8.3产品特性分析
8.4功能阶段、代理阶段和特性阶段
8.4.1运动控制
8.4.2振动控制
8.4.3特性阶段
8.5定型
8.5.1刚度特性计算
8.5.2振动信号处理器转换系数计算
8.5.3姿态信号处理器转换系数计算
8.5.4效应器能量转换系数计算
8.5.5感受器能量转换系数计算
8.5.6传感结构和致动结构特性计算
8.5.7连接刚度特性计算
8.5.8驱动特性和能源特性计算
8.6特征阶段
8.6.1子结构和特性连接关系的消失和衍生
8.6.2对偶图表征特征
8.6.3子结构迁移形成初始布局
8.7赋权图
8.7.1面权
8.7.2边权
8.7.3面权
8.7.4点权
8.7.5布局图
8.8参数化模型
8.9总结
第9章发育设计系统框架
9.1设计属性
9.2设计空间
9.3数学模型
9.4发育过程
9.5发育机制算法
9.5.1基于规则的诱导
9.5.2基于规则和推理的基因转录
9.5.3仿生算法
9.5.4基于对偶理论的基因转录
9.5.5定型
9.6设计过程宏观变量
9.7设计过程控制
9.8总结
第10章总结与展望
10.1总结
10.2研究概述
10.3本书特点
10.4展望
参考文献
附录A博弈论基本概念和术语
A.1效用
A.2博弈论基本术语
附录B图论基本术语
B.1图论基本术语
B.2平面性算法
附录C单纯形法
附录D名词汉英对照
附录E名词英汉对照