From System Complexity to Emergent Properties

From System Complexity to Emergent Properties pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:
作者:Aziz-alaoui, M. a. (EDT)/ Bertelle, C. (EDT)
出品人:
页数:384
译者:
出版时间:
价格:1614.00
装帧:
isbn号码:9783642021985
丛书系列:
图书标签:
  • 复杂系统
  • 涌现
  • 自组织
  • 非线性动力学
  • 系统科学
  • 复杂性科学
  • 建模
  • 仿真
  • 跨学科
  • 演化
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具体描述

Emergence and complexity refer to the appearance of higher-level properties and behaviours of a system that obviously comes from the collective dynamics of that system's components. These properties are not directly deductable from the lower-level motion of that system. Emergent properties are properties of the "whole'' that are not possessed by any of the individual parts making up that whole. Such phenomena exist in various domains and can be described, using complexity concepts and thematic knowledges. This book highlights complexity modelling through dynamical or behavioral systems. The pluridisciplinary purposes, developped along the chapters, are enable to design links between a wide-range of fundamental and applicative Sciences. Developing such links - instead of focusing on specific and narrow researches - is characteristic of the Science of Complexity that we try to promote by this contribution.

《秩序的涌现:从要素到整体的奥秘》 在这个日益互联和复杂的时代,理解事物如何从看似分散的个体组成一个有机的、具有全新特性的整体,已成为一项至关重要的挑战。我们常常惊叹于自然界中复杂生命的诞生,从微小的细胞如何协同工作形成器官,再到庞大的生态系统如何维持微妙的平衡;我们也观察到人类社会中,个体之间的互动如何催生出经济的繁荣、文化的创新,乃至社会结构的变迁。这一切都指向一个深刻的现象:涌现。 《秩序的涌现:从要素到整体的奥秘》正是深入探索这一迷人领域的著作。本书并非仅仅罗列科学发现或哲学思辨,而是力图构建一座连接不同学科的桥梁,帮助读者洞察那些支配着从粒子物理到社会动态的普遍规律。我们关注的不是孤立的组件,而是它们之间的相互作用,以及正是这些相互作用,孕育出了超越个体之和的全新属性和行为。 本书的开篇,我们将从最基础的层面出发,审视“复杂性”的本质。复杂性并非意味着混乱无序,恰恰相反,它往往隐藏着深刻的内在秩序。我们将探讨构成系统的基本单元——“要素”,它们可以是物质粒子、生物细胞、金融市场中的交易者,抑或是信息网络中的节点。然而,要素本身并不足以解释系统的整体行为。理解复杂性的关键,在于深入挖掘要素之间的“关系”和“互动”。这些互动可以是简单的线性因果,也可以是复杂的非线性反馈回路。本书将引导读者理解,正是这些动态的、不断演化的关系,构成了复杂系统的骨架。 随后,我们将步入本书的核心——“涌现”的概念。涌现是指在局部互动的基础上,系统层面出现的、在个体层面不存在的、不可预测的宏观属性或行为。例如,单个水分子并不具备“湿润”的特性,但当大量水分子以特定方式聚集并相互作用时,“湿润”就成为了一个涌现的宏观属性。同样,单个神经元并不具备思考的能力,但数以亿计的神经元通过复杂的连接和放电模式,却涌现出了意识和智能。本书将通过一系列引人入胜的案例,从物理学中的相变,到生物学中的生命起源,再到经济学中的市场泡沫,生动地揭示涌现现象的普遍性和强大力量。 我们将深入剖析涌现发生的必要条件。首先,系统的“大规模性”是涌现的重要基础。通常,涌现属性只在足够多的个体互动时才会显现。其次,个体之间的“局部互动”至关重要。系统整体的行为是由无数个局部的、简单的规则或机制驱动的,而这些局部互动叠加起来,却能产生全局性的、意想不到的结果。最后,“非线性”的相互作用是涌现的灵魂。在非线性系统中,微小的输入变化可能导致巨大的输出差异,这种放大效应使得系统行为难以从线性逻辑中推导。本书将运用简化的模型和直观的图解,帮助读者理解这些复杂机制。 本书的一个重要论点是:涌现出的整体属性,往往比组成它的要素本身更加稳定和具有韧性。例如,一个生态系统的生物多样性,使得它在面对某种物种数量的波动时,依然能够维持整体的稳定。这种“鲁棒性”正是复杂系统涌现出的宝贵特性。我们将探讨这种自组织和自适应的能力是如何产生的,以及它对于理解自然界和人类社会的稳定性与演化具有怎样的意义。 《秩序的涌现》并不局限于理论探讨。本书将花费大量篇幅,将涌现的原理应用于不同领域,以期为读者提供更具象的理解和更实用的启示。 在科学领域,我们将探索: 物理学: 从统计力学中的相变(如水的凝结、磁体的磁化),到量子多体系统中涌现出的超导、超流等奇特现象。我们将考察温度、压强等宏观性质如何从大量微观粒子的平均行为中涌现。 生物学: 生命本身就是涌现的奇迹。我们将从细胞信号传导、基因调控网络,到群体行为(如蚂蚁的觅食、鸟群的飞行),再到免疫系统的协同防御,深入剖析生命系统如何通过要素的涌现,展现出独特的活力和适应性。我们还会触及演化论中“适应度”的概念,以及个体基因的简单规则如何涌现出物种的复杂适应。 神经科学: 大脑的涌现是意识和智能的源泉。本书将介绍神经元网络的连接模式、信息传递机制,以及它们如何协同工作,产生出感知、记忆、思维乃至情感。我们将讨论“意识”这个终极涌现问题,虽然目前仍未完全解开,但涌现的视角无疑提供了理解其可能机制的重要线索。 在社会与经济领域,我们将审视: 经济学: 市场价格、经济周期、金融危机,这些宏观经济现象并非由某一个“计划者”设定,而是无数个独立个体(消费者、生产者、投资者)在追求自身利益的过程中,通过互动而涌现出来的结果。我们将分析“看不见的手”如何运作,以及市场失灵和泡沫如何成为某些复杂互动模式的必然产物。 社会学: 社会规范、流行趋势、文化变迁、城市发展,这些都是社会个体互动涌现出的现象。本书将探讨群体动力学,例如从众效应、意见传播,以及这些局部行为如何影响整个社会的走向。我们还将研究城市作为一个复杂系统的涌现特性,例如交通拥堵、社区形成等。 计算机科学与人工智能: 在计算领域,我们也将看到涌现的身影。例如,神经网络的深度学习模型,正是通过大量简单神经元的连接和训练,涌现出强大的模式识别和学习能力。本书会简要探讨计算系统中的涌现,以及如何利用涌现的原理设计更智能、更具适应性的算法。 《秩序的涌现》并非一本预测未来或提供标准解决方案的书。相反,它旨在培养读者一种全新的观察和思考世界的方式。通过理解涌现,我们可以: 更深刻地认识世界: 摆脱还原论的局限,看到事物的整体性,理解宏观现象并非简单的个体叠加。 更有效地分析问题: 当面对复杂问题时,不再仅仅关注孤立的因素,而是着眼于要素之间的关系和互动,寻找问题的根源。 更智慧地应对挑战: 理解复杂系统往往具有自组织和自适应的潜力,从而在干预或管理时,避免过度控制,而是利用系统的内在动力。 激发创新灵感: 认识到全新属性和功能的涌现,能够启发我们在设计产品、构建系统、组织团队时,寻找意想不到的组合和互动方式。 本书的语言风格力求通俗易懂,避免使用过多的专业术语,即便涉及,也会进行清晰的解释。我们将大量运用类比、故事和图示,将抽象的理论具象化。读者无需具备深厚的跨学科背景,只需要保持一颗好奇的心,跟随我们一同踏上这段探索复杂世界秩序的旅程。 《秩序的涌现:从要素到整体的奥秘》是一次对存在本质的追问,一次对隐藏在表象之下的普遍规律的探寻。它将帮助您重新审视所处的每一个系统——从您自身的身体,到您生活的社区,再到您所工作的组织,乃至整个宇宙,并从中发现那些令人惊叹的、由简单走向非凡的涌现力量。我们相信,一旦您领悟了涌现的奥秘,您看待世界的方式将永远不同。

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