系统科学概论

狄增如

目录

  • 1 导论
    • 1.1 从金融市场谈起
    • 1.2 有效市场假说以及经济学的革新
    • 1.3 系统及其涌现性
    • 1.4 系统科学
    • 1.5 国际发展
    • 1.6 国内发展以及北京师范大学
    • 1.7 作业试题
  • 2 自组织理论
    • 2.1 科学的发展
    • 2.2 生命是什么
    • 2.3 时间反演对称
    • 2.4 热力学第二定律
    • 2.5 自组织现象
    • 2.6 自组织理论的要点
    • 2.7 自组织理论方法
    • 2.8 作业试题
  • 3 动力学与混沌
    • 3.1 动力学描述的普遍性
    • 3.2 动力学建模
    • 3.3 动力系统定性分析
    • 3.4 动力系统数值方法
    • 3.5 Logistic映射
    • 3.6 Lorenz系统
    • 3.7 作业试题
  • 4 元胞自动机
    • 4.1 初等元胞自动机
    • 4.2 初等元胞自动机的行为
    • 4.3 交通流的NS模型
    • 4.4 DLA模型
    • 4.5 砂堆模型与自组织临界
    • 4.6 自然界中的幂律分布
    • 4.7 作业试题
  • 5 多主体建模方法
    • 5.1 多主体建模方法
    • 5.2 鸟群飞行
    • 5.3 Shelling隔离模型
    • 5.4 少数者博弈模型
    • 5.5 作业试题
  • 6 分形
    • 6.1 混沌和数学中的分形
    • 6.2 英国的海岸线有多长?
    • 6.3 Mandelbrot集合
    • 6.4 分形维数
    • 6.5 分形——不规则分形的箱覆盖法
    • 6.6 混沌与分形小结
    • 6.7 作业试题
  • 7 复杂网络
    • 7.1 复杂网络研究-意义及问题
    • 7.2 复杂网络结构度量
    • 7.3 小世界网络
    • 7.4 无标度网络
    • 7.5 社团结构-定义
    • 7.6 社团结构的划分方法
    • 7.7 社会网络的空间结构
    • 7.8 网络结构演化模型-BA模型
    • 7.9 网络结构与功能研究简介
    • 7.10 疾病传播的动力学模型
    • 7.11 网络上的SIS和ISR模型
    • 7.12 博弈与囚徒困境
    • 7.13 网络上的博弈行为
    • 7.14 作业试题
  • 8 小结-复杂系统中的简单规律
    • 8.1 探索复杂性的核心科学问题
    • 8.2 探索复杂性的目标
  • 9 系统科学讲座
    • 9.1 心脏动力学
    • 9.2 网络空间结构
    • 9.3 人群移动
探索复杂性的目标

系统科学



系统科学是研究系统的结构与功能关系、演化和调控规律的科学,是一门新兴的综合性、交叉性学科。

系统科学以不同领域的复杂系统为研究对象,从系统和整体的角度,探讨复杂系统的性质和演化规律,目的是揭示各种系统的共性以及演化过程中所遵循的共同规律,发展优化和调控系统的方法,并进而为系统科学在科学技术、社会、经济、军事、生物等领域的应用提供理论依据。 

系统学方法论:还原论与整体论的有机结合

Complex Systems——Beyond the Reductionism

超越还原论

系统科学的目标

Understanding and Engineering Emergence.


认识系统(reconstructing and predicting multilevel behavior– from local to global)
设计与控制系统(the design, control and management of complex systems)



Systems Science-系统科学

To Provide a Systematic (Unified, Universal) View for Varies Complex Systems by a Systematic Approach.

对象:对各个领域的复杂系统,方法:利用系统学的方法, 目标:获得系统的、统一、普适的认识。


Science and Complexity

Problems of Simplicity: a few variables.

Problems of Disorganized Complexity: billions or trillions of variables.

   -Science of Averages, Statistical Mechanics.

Problems of organized complexity: Moderate numbers of variables.

  -Problems which involve dealing simultaneously with a sizable number of factors which are interrelated into an organic whole.

Goals of the Science of Complexity

Can we develop a general theory of complex systems?

Chaos: Simple Laws, Complex Outcome 

Oliver Wendell Holmes Sr. 

ty on the Other Side of Complexity

Chaos is order misunderstood.

   Alexander Pope.

Complexity is simplicity misunderstood.

   Irv & Alison Dardik.

Confusion is a word we have invented for an order that is not yet understood. 

   Henry Miller.

自有人类文明以来的四个重大问题:

●  今天中午吃什么?
●  她/他晚上会和我一起去看电影吗?

●  自然是什么?


20th Century Physics

M theory – the 11-dimensional universe that explains  everything, but is beyond the scope of experimental verification (requires big bang conditions).

●  生命是什么?


21st Century Biology+PhysicsComplexity Answer as yet unknown, but approachable.