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出版者:Cambridge Univ Pr

作者:Engel, Christoph

出品人:

页数:328

译者:

出版时间:2005-12

价格:$ 146.90

装帧:HRD

isbn号码:9780521851398

丛书系列:

图书标签:

• 预测
• 可预测性
• 生成模型
• 机器学习
• 人工智能
• 数据科学
• 统计建模
• 时间序列分析
• 因果推断
• 复杂系统

好的，这是一份关于一本假设的书籍的详细简介，书名为《探寻未知：跨学科视角下的复杂系统与涌现现象》。 --- 《探寻未知：跨学科视角下的复杂系统与涌现现象》 书籍简介 在当今科学探索的前沿，我们正以前所未有的深度和广度审视那些由看似简单的个体互动构筑起的宏大结构。从细胞的相互作用到全球气候的变化，从金融市场的波动到人类社会的演进，一种共同的底层逻辑正在浮现——那就是复杂系统的行为模式。本书《探寻未知：跨学科视角下的复杂系统与涌现现象》，旨在提供一个全面而深入的导览，带领读者穿越物理学、生物学、信息科学、社会学乃至哲学交叉的地带，揭示复杂系统如何孕育出“涌现”（Emergence）这一深刻的自然现象。 第一部分：复杂性的基石——从基本元素到整体结构 本书的开篇部分，致力于奠定理解复杂系统的理论基础。我们首先摒弃传统的还原论思维，转而聚焦于系统的构成要素及其关系。 第一章：何为复杂性？定义的边界与挑战。 这一章详细探讨了“复杂性”在不同学科中的界定差异，从信息论中的熵值、计算复杂性理论，到生态学中的物种多样性。核心在于区分“冗余”与“丰富”，探讨系统如何通过非线性的连接实现信息的高效处理。我们将探讨简单的确定性系统（如钟摆）与混沌系统（如三体问题）之间的质性飞跃，为后续对涌现的探讨设置参照系。 第二章：网络科学的视角：连接的力量。 网络结构是复杂系统的骨架。本章深入剖析了图论在建模现实世界系统中的应用。我们将详细介绍无标度网络（Scale-Free Networks）、小世界网络（Small-World Networks）的拓扑特征及其在生物网络（如蛋白质相互作用网络）和基础设施网络（如互联网路由）中的实际意义。重点将放在关键节点（Hubs）的识别及其对系统鲁棒性和脆弱性的影响。 第三章：非线性动力学与分岔理论。 线性系统易于预测，但现实世界充满非线性。本章将系统地介绍非线性方程组的求解困境、相空间（Phase Space）的概念，以及分岔（Bifurcation）现象——系统在参数微小变化下产生的定性结构转变。洛伦兹吸引子（Lorenz Attractor）作为经典案例，将被用于阐释确定性系统中“混沌”的本质，即对初始条件的极端敏感性。 第二部分：涌现的奥秘——从微观规则到宏观模式 复杂系统的魅力在于“整体大于部分之和”。第二部分是本书的核心，专注于解释和展示“涌现”的机制。 第四章：涌现的类型学与哲学思辨。 涌现并非单一概念。本章将区分“弱涌现”（Weak Emergence），即可以通过模拟微观规则推导出的宏观现象（如水的沸腾）；与更具挑战性的“强涌现”（Strong Emergence），即宏观属性似乎无法完全还原为微观要素的特性（如意识）。我们还将探讨涌现与“新颖性”的关系，以及如何避免“神秘化”涌现现象。 第五章：自组织与耗散结构。 耗散结构理论是理解开放系统中涌现的关键。本章聚焦于非平衡态热力学，详细介绍普里戈金（Prigogine）的工作。我们将分析对流现象（如贝纳尔对流）和化学振荡（如布洛索夫-扎博廷斯基反应），阐明系统如何通过与环境的物质和能量交换，自发地形成有序的结构，抵抗熵增的普遍趋势。 第六章：元胞自动机与计算涌现。 元胞自动机（Cellular Automata）提供了检验复杂性理论的最纯粹的实验平台。本章将详细分析康威的生命游戏（Conway’s Game of Life）作为基础模型，探究简单的局部规则如何演化出复杂、甚至图灵完备的计算能力。此外，还将讨论“邻域规则”的微小调整如何导致系统从规律性、周期性到完全混沌的不同行为范式。 第三部分：跨界应用——涌现的现实印记 本书的最后一部分将理论框架应用于具体的、具有重大社会影响的现实场景，展示复杂性科学的普适性。 第七章：生物与生态系统的涌现动态。 在生命科学领域，涌现无处不在。本章考察种群动态模型的局限性，转而关注群体行为的自发组织，例如蚂蚁觅食路径的优化、鸟群的同步飞行（Boids模型），以及免疫系统对病原体的快速、分布式响应机制。我们将讨论生态系统中的“关键物种”如何通过其网络连接，引发整个生态系统的结构性转变。 第八章：社会、经济与技术中的涌现。 宏观经济学往往忽视个体决策的互动。本章从基于代理人的建模（Agent-Based Modeling, ABM）角度，重构金融市场中的泡沫与崩溃。我们将分析社交媒体上的舆论极化现象，探究信息传播的非线性级联效应。同时，城市交通网络的拥堵和自发形成的商业区位，也将作为社会空间复杂性的例证。 第九章：理解与干预：复杂系统的控制与演化。 认识到复杂系统的内在不确定性，我们必须审慎对待干预策略。本章探讨了针对复杂系统的“温和干预”（Nudging）策略，而非刚性的自上而下控制。我们将讨论在气候模型、流行病传播或城市规划中，如何利用对系统敏感区域的微小扰动，引导系统向期望的稳定状态演化，同时强调维持系统多样性与适应性的重要性。 结语：面向未知的前沿探索。 本书最后回顾了复杂性科学在认识论上的深刻意义——它迫使我们接受“理解”不必然等同于“完全预测”。展望未来，我们将探讨量子信息、深度学习在处理高维复杂数据方面的潜力，以及我们如何通过跨学科的对话，持续拓展人类对宇宙深层秩序的认识边界。 目标读者： 本书适合对基础物理、数学、计算机科学有一定了解，并对生命科学、社会科学、经济学等领域中的宏大模式和突发现象感兴趣的科研人员、高级学生、政策制定者以及对世界运行机制抱有强烈好奇心的普通读者。它不依赖于特定的高深数学推导，但要求读者具备抽象思考的能力，准备好迎接一个既充满规律性又蕴含无限可能性的世界。 ---

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