复杂性思考:复杂性科学和计算模型(原书第2版)

书: https://pan.baidu.com/s/1LWWovU7IScpiddLrDhjl1w?pwd=pc5n
笔记如下:

  1. 复杂系统基本特征:由大量相互作用组件组成,呈现涌现性、非线性、自适应性和自组织性。
  2. 涌现行为(Emergence):简单个体规则导致集体复杂行为(如鸟群、蚁群),无法通过个体行为直接预测。
  3. 计算建模方法论
  • 基于Agent建模(ABM)
  • 系统动力学模型
  • 网络科学方法
  • 细胞自动机
  1. 混沌理论核心
  • 初始条件敏感性(蝴蝶效应)
  • 奇怪吸引子(Strange Attractor)
  • 李雅普诺夫指数衡量混沌程度
  1. 自组织临界性(SOC):系统自发演化到临界状态(如沙堆模型),呈现幂律分布的级联事件。
  2. 复杂网络特性
  • 小世界效应
  • 无标度特性
  • 社区结构
  1. 适应性景观(Fitness Landscape):描述进化过程中解决方案空间的拓扑结构,影响搜索效率。
  2. 遗传算法要素
  • 选择压力
  • 交叉与变异
  • 适应度函数设计
  1. 囚徒困境与进化博弈:合作行为在群体中的演化,策略稳定性分析(如TFT策略)。
  2. 计算模型验证方法
    • 参数敏感性分析
    • 模式导向建模(Pattern-Oriented Modeling)
    • 多模型比较
  3. 相变与临界现象:系统行为随控制参数突变(如Ising模型的铁磁相变)。
  4. 信息论应用
    • 互信息测量系统关联
    • 熵分析系统无序度
    • 信息瓶颈理论
  5. 多尺度建模挑战:微观-宏观跨尺度关联,粗粒化(Coarse-Graining)技术。
  6. 复杂适应系统(CAS)
    • 主体适应性学习
    • 信用分配机制
    • 规则发现
  7. 人工生命研究
    • Tierra数字生命系统
    • 自复制自动机
    • 开放进化
  8. 城市复杂性模型
    • 空间分形结构
    • 人口流动网络
    • 基础设施韧性
  9. 经济系统建模
    • 异质主体模型(Heterogeneous Agent Model)
    • 市场泡沫形成机制
    • 财富分布动力学
  10. 生态系统模拟
    • 食物网稳定性
    • 物种共进化
    • 生物多样性维持
  11. 计算工具与平台
    • NetLogo(ABM建模)
    • Repast(企业级仿真)
    • Mesa(Python框架)
  12. 复杂性科学哲学基础
    • 还原论与整体论辩证
    • 计算认识论
    • 复杂性与因果关系

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