Best Practices in Teaching Statistics and Research Methods in the Behavioral Sciences pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Lawrence Erlbaum Assoc Inc

作者:Dunn, Dana S. (EDT)/ Smith, Randolph A. (EDT)/ Beins, Bernard C. (EDT)

出品人:

页数:312

译者:

出版时间:2007-5

价格:$ 59.83

装帧:Pap

isbn号码:9780805857467

丛书系列:

图书标签:

• 统计学教学
• 研究方法
• 行为科学
• 最佳实践
• 数据分析
• 教育心理学
• 研究设计
• 统计教育
• 方法论
• 学术研究

好的，这是一本关于复杂系统建模与仿真的图书简介，旨在为跨学科研究人员和高级学生提供全面的理论框架和实践指导。 --- 书名：《复杂系统建模与仿真：从理论基础到前沿应用》 导言：理解涌现的秩序与失序 在当代科学研究中，从气候变化、生态系统动力学到金融市场的波动，再到神经科学中的信息处理，我们越来越频繁地面对“复杂系统”这一核心概念。这些系统由大量相互作用的组件构成，其宏观行为往往不能简单地通过分析单个组件的行为来预测，而是展现出涌现性 (Emergence)、自组织 (Self-organization) 和非线性 (Non-linearity) 等特征。 《复杂系统建模与仿真：从理论基础到前沿应用》旨在系统性地梳理和整合复杂系统科学的理论基石、核心建模范式以及最先进的计算仿真技术。本书不仅仅是一本理论教科书，更是一本面向实践的指南，致力于弥合复杂系统理论与工程应用之间的鸿沟。我们聚焦于如何构建精确、鲁棒且具有预测能力的模型，以揭示自然界和社会系统中隐藏的深层机制。 第一部分：复杂系统的理论基石与数学工具 本部分为深入研究打下坚实的理论基础，重点介绍描述复杂系统行为所必需的数学和概念框架。 第一章：复杂性概述与基本概念 本章首先界定“复杂系统”的内涵，区分其与简单系统和混沌系统的区别。我们将探讨复杂性的核心特征，包括：自相似性、多尺度现象、反馈回路、以及系统边界的模糊性。同时，本章将引入信息论中的熵（Shannon Entropy, Rényi Entropy）和有效信息复杂度（Effective Complexity）作为量化复杂程度的工具。 第二章：非线性动力学与混沌理论 我们将深入探讨描述时间演化的非线性微分方程（ODE/PDEs）。重点内容包括：相空间分析、吸引子（定性、周期性、奇异吸引子）的分类与识别、分岔理论（Hopf, Saddle-node 分岔）在系统稳定性转变中的作用。通过洛伦兹系统和Logistic映射的经典案例，阐明确定性系统如何产生看似随机的行为。 第三章：统计物理学视角下的集体行为 本章将复杂系统理论与统计力学联系起来。我们将研究如何利用配分函数和概率分布来描述大量粒子或代理的集体状态。核心议题包括：相变理论、平均场近似方法（Mean-Field Theory）、以及在复杂网络中应用伊辛模型（Ising Model）来模拟意见的形成和同步现象。 第四章：网络科学与拓扑结构分析 复杂系统的结构往往以网络形式存在。本章详细介绍了网络建模的基础：图论的基本概念（节点、边、路径）。我们将重点分析真实世界网络的关键拓扑属性：幂律分布（Scale-Free Networks）、小世界效应（Small-World）、中心性度量（Degree, Betweenness, Closeness Centrality）及其在信息传播、鲁棒性评估中的作用。 第二部分：核心建模范式与计算方法 本部分转向实际的建模技术，涵盖了从基于规则的自下而上方法到基于场论的自上而下的策略。 第五章：元胞自动机（CA）与空间演化模型 元胞自动机因其简洁性和强大的空间模拟能力，是研究局部相互作用产生宏观模式的有力工具。本章将详细介绍一维、二维（如康威生命游戏）和三维CA的构造规则，并探讨其在材料科学中的扩散模拟、交通流建模以及生物形态发生中的应用。重点讨论CA的通用性与局限性。 第六章：基于主体的建模（Agent-Based Modeling, ABM） ABM是模拟社会、经济和生态系统中个体异质性行为的最佳框架。本章将指导读者如何构建具有明确决策规则、学习能力和异质偏好的主体。我们将深入探讨ABM的验证与确认（V&V）流程，包括如何处理模型校准中的高维参数空间，并展示其在传染病传播和市场行为预测中的成功案例。 第七章：系统动力学（System Dynamics, SD）与反馈控制 针对宏观层面的政策分析和长期趋势预测，本章聚焦于SD方法。我们将教授如何构建存量-流量图（Stock-and-Flow Diagrams），识别反馈回路（Balancing and Reinforcing Loops），并利用延迟算子来精确捕捉系统惯性。SD在政策评估中的应用，如能源转型和城市发展规划，将作为核心案例进行剖析。 第八章：混合建模与多尺度仿真集成 现实世界的复杂系统往往要求多种模型的融合。本章探讨如何构建混合模型，例如将ABM的微观个体行为与SD的宏观反馈机制耦合。我们将介绍界面定义、数据映射技术，以及在不同时间尺度和空间尺度之间进行信息传递的桥接方法，以实现更全面、更精细的仿真。 第三部分：先进仿真技术与应用前沿 本部分聚焦于高性能计算在复杂系统研究中的应用，并探讨当前研究的热点领域。 第九章：高性能计算与高效仿真算法 复杂系统的仿真，尤其是在网络和高维状态空间中，对计算资源需求巨大。本章将介绍并行计算（如MPI, OpenMP）在加速CA和ABM仿真中的实现细节。我们还将探讨蒙特卡洛方法（MCMC, Importance Sampling）在高维积分和参数估计中的优化策略，以及如何利用GPU加速特定类型的数值积分。 第十、十一章：复杂系统在特定领域的突破性应用 第十章：生物系统与神经动力学： 聚焦于建模复杂的神经网络回路、细胞集群的迁移行为，以及如何使用计算模型来解释意识的涌现机制。探讨随机过程在基因调控网络中的应用。 第十一章：社会经济系统与风险管理： 深入研究金融市场的“肥尾”现象、系统性风险的传播路径，以及在城市交通网络中优化应急响应策略。重点分析基于网络的传染病扩散模型的实时预警能力。 结论：迈向预测与控制 全书的最后部分将总结当前复杂系统建模面临的挑战，包括模型的可解释性（Interpretability）与“黑箱”问题。我们将展望未来研究方向，特别是机器学习（如深度学习）如何被整合到复杂系统框架中，以实现对未知动态的自动发现和更精准的预测性控制。本书旨在激励读者不仅成为理论的理解者，更要成为复杂系统现象的有效建模者和控制者。 --- 目标读者： 本书适合物理学、工程学、计算机科学、生态学、经济学以及社会科学等领域的高级本科生、研究生、博士后研究人员以及希望将复杂系统方法论应用于实际问题的科研工作者。具备微积分和基础概率论知识的读者可更顺畅地阅读。

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