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主编推荐语

罗辑思维《第一推动系列》精选书目。语言平实,告诉你复杂性研究是在解决什么问题。

内容简介

蚂蚁在组成群体时为何会表现出如此的精密性和具有目的性?是什么在引导免疫系统、互联网、全球经济和人类基因组等自组织结构?这些都是复杂系统科学尝试回答的迷人而令人费解的问题的一部分。本书借助于圣塔菲研究所的工作经历和交叉学科方法,以清晰的思路介绍了复杂系统的研究,横跨生物、技术和社会学等领域,并探寻复杂系统的普遍规律。

目录

  • 版权信息
  • 总序
  • 再版序 一个坠落苹果的两面:极端智慧与极致想象
  • 前言
  • 致谢
  • 1 背景和历史
  • 第1章 复杂性是什么
  • 昆虫群落
  • 大脑
  • 免疫系统
  • 经济
  • 万维网
  • 复杂系统的共性
  • 如何度量复杂性
  • 第2章 动力学、混沌和预测
  • 动力系统理论的起源
  • 对预测的重新认识
  • 线性兔子和非线性兔子
  • 逻辑斯蒂映射
  • 混沌的共性
  • 混沌思想带来的革命
  • 第3章 信息
  • 信息是什么
  • 能量、功、熵
  • 麦克斯韦妖
  • 统计力学提要
  • 微观态与宏观态
  • 香农信息
  • 第4章 计算
  • 什么是计算?什么可以计算
  • 希尔伯特问题和哥德尔定理
  • 图灵机和不可计算性
  • 图灵机概述
  • 一个简单的例子
  • 定义为图灵机的明确程序
  • 通用图灵机
  • 图灵对判定问题的解决
  • 哥德尔和图灵的命运
  • 第5章 进化
  • 达尔文之前的进化观念
  • 达尔文理论的起源
  • 孟德尔和遗传律
  • 现代综合
  • 对现代综合的挑战
  • 第6章 遗传学概要
  • 第7章 度量复杂性
  • 用大小度量复杂性
  • 用熵度量复杂性
  • 用算法信息量度量复杂性
  • 用逻辑深度度量复杂性
  • 用热力学深度度量复杂性
  • 用计算能力度量复杂性
  • 统计复杂性
  • 用分形维度量复杂性
  • 用层次性度量复杂性
  • 2 计算机中的生命和进化
  • 第8章 自我复制的计算机程序
  • 生命是什么
  • 计算机中的自我复制
  • 自我复制程序的深层意义
  • DNA的自我复制
  • 冯·诺依曼的自复制自动机
  • 冯·诺依曼
  • 第9章 遗传算法
  • 遗传算法菜谱
  • 遗传算法的应用
  • 进化的罗比,易拉罐清扫机器人
  • GA演化的策略是如何解决这个问题的
  • GA是如何演化出好的技巧的
  • 3 大写的计算
  • 第10章 元胞自动机、生命和宇宙
  • 自然界中的计算
  • 元胞自动机
  • 生命游戏
  • 四类元胞机
  • 沃尔夫勒姆的“新科学”
  • 第11章 粒子计算
  • 第12章 生命系统中的信息处理
  • 什么是信息处理
  • 传统计算机中的信息处理
  • 元胞自动机中的信息处理
  • 免疫系统
  • 蚁群
  • 生物代谢
  • 这些系统中的信息处理
  • 第13章 如何进行类比(如果你是计算机)
  • 容易的事很难
  • 进行类比
  • 我对类比的认识经历
  • 简化的类比
  • 模仿者
  • 如何做到
  • 模仿者程序
  • 运行模仿者
  • 总结
  • 第14章 计算机模型
  • 模型是什么
  • 理想模型
  • 对合作的进化进行模拟
  • 囚徒困境
  • 建模的好处
  • 计算机建模注意事项
  • 4 网络
  • 第15章 网络科学
  • 小世界
  • 网络新科学
  • 什么是网络思维
  • 到底什么是“网络”
  • 小世界网络
  • 无尺度网络
  • 万维网的度分布
  • 无尺度分布和钟形曲线
  • 网络稳健性
  • 第16章 真实世界中的网络
  • 真实世界中的网络
  • 基因调控网络
  • 网络思想的意义
  • 无尺度网络是如何产生的
  • 幂律以及对其的质疑
  • 网络中的信息传播和连锁失效
  • 第17章 比例之谜
  • 生物学中的比例缩放
  • 一次跨学科合作
  • 幂律与分形
  • 代谢比例理论
  • 理论的应用
  • 争议
  • 幂律的未解之谜
  • 第18章 进化,复杂化
  • 遗传,复杂化
  • 基因是什么
  • 进化发育生物学
  • 基因调控和考夫曼的“秩序的起源”
  • 对考夫曼的研究的反响
  • 总结
  • 5 尾声
  • 第19章 复杂性科学的过去和未来
  • 统一理论和一般性原理
  • 复杂系统研究的根源
  • 五个问题
  • 复杂性的未来,等待卡诺
  • 附录 访谈——梅拉妮·米歇尔谈复杂性
  • 参考文献
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评分及书评

4.4
106个评分
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    给这本书评了
    5.0
    二十一世纪科学的真相

    97 年碰巧买到这本书,当时正在准备考研,本来打算复习间歇读读闲书,后来变成复习一会迫不及待去读这本书,后来到美国,博后导师被大佬邀请去 SANTAFE 研究所居然不知道是干嘛的,我赶紧把这本书借给他看看,然后他激动的不行,好书啊!这本书是复杂科学的科普入门书之一,简而言之,生命是偶然还是必然?必然,给出足够的物质,生命现象就会涌现,神秘生命现象底层逻辑是自组织与涌现特性。但是必须承认,复杂科学对于生命科学目前还没有实质性推动,可能是因为生命科学还处在积累数据阶段,数学工具还大多用不上,路漫漫其修远兮,我辈继续努力吧!

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      给这本书评了
      5.0
      尚未被发现的“江湖一点诀”

      被这本书吸引的原因应该是它在第一章提出的几个问题:“为什么蚁群可以在无中央控制系统的情况下,完成异常复杂的行为”。打开这本书才发现,蚂蚁不过是作者请君入瓮的诱饵,整本书涉及了混沌、可计算理论、热力学、生物信息、网络多方面知识和背景。先来说复杂系统,他是以混沌理论作为基础的扩大。而说到混沌理论,就不能不说一下非线性原则。还原论喜爱线性,而非线性则是还原论的恶魔。正如一杯酸和碱混合从来不会产生酸碱混合物,而是会中和产生新的化学物质。因此,单单把问题分解是获取不了答案的,需要从系统的角度看待。作者梅拉妮・米歇尔对于复杂系统的定义就是:由大量单元、组、分组,所组成的网络,不存在中央控制,却能通过简单运作规则,而产生出复杂的集体行为和复杂的信息处理,并通过学习和进化产生适应性。梅拉妮・米歇尔的写作和学术能力都非常强,复杂系统理论是多学科的综合,这本书对于所涉及到的学科都做了介绍,不仅把一些深奥的理论简化至使一般人也能理解,而且对于彼此之间的联系也做了介绍。同时,本书在结构上又足够严谨,在材料的选取和对已有研究方向的描述上足够宽广(从书中遍布的各种论文参考可见一般)和小心,也足可作为学术作品的典范。我曾经有段时间对人工智能特别感兴趣,除了对人工智能的各个领域进行过一些了解外,也读过《制脑者》和《皇帝新脑》等系统性描述人工智能发展与未来的书,但即使这样,读这本《复杂》仍然会不时地有惊喜的感觉。无论如何,对于热爱科学的人士来说,这本书都不应该错过。顺带一提,这本书的中文译者唐璐老师,其翻译的基本功相当扎实。在网上查了一下,唐老师光是在数学及科学方面类的翻译就有十本。《烧掉数字书》《不完备性》这两本我很喜欢的书,也是出自唐老师的手笔。单纯从翻译的角度来看,这也应该是我读过的翻译作品中的上乘之作。

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        给这本书评了
        4.0
        一本菜单,等待卡诺

        -1- 献给每一个有希望成为「复杂科学」的「卡诺」卡诺(Sadi Carnot)是 19 世纪初的一位物理学家,他提出了热力学的一些关键概念。与之类似,作者也在等待出现适当的概念和数学来描述我们在自然界看到的各种形式的复杂性。要实现这个目标我们更需要一位牛顿式的人物。我们现在所面临的概念问题,就类似于微积分发明之前牛顿所面临的问题。在牛顿的传记中,科学作家格雷克(James Gleick)这样描述:“他受困于语言的混乱 —— 有些词汇定义不清,有些词汇甚至还没有出现…… 牛顿相信,只要他能找到合适的词汇,他就能引领整个运动科学。……” 通过发明微积分,牛顿最终创造了所需的词汇。借助于无穷小、微分、积分和极限等概念,微积分为严格描述变化和运动提供了数学语言。这些概念在数学中已经存在,但是不完整;牛顿能够发现它们之间的关联,并且构建出和谐统一的宏大建筑将它们结合到一起,让它们彻底一般化。这幢宏大的建筑使得牛顿能够创造出动力学体系。虽然这本书中介绍的许多科学仍然处于初期阶段,实现这种远大目标的前景正是复杂系统研究真正的迷人之处。有一件事情很清楚:追寻这些目标,要具有在知识上冒险和不惧失败的精神,敢于超越主流科学,进入疑点重重的未知领域,伟大的科学都是这样的。借用作家和探险家纪德(André Gide)的一句话:“不敢远离海岸线,就别想发现新大陆。” 朋友们,让我们一起向复杂性的新疆域进发吧。-2- 适合读者对复杂科学感兴趣的同学,这是一本菜单,如果你想了解复杂科学是什么,你可以从这本书里「看到」琳琅满目的菜肴,但如果想真正「品尝」复杂科学的滋味,这本书还不足以带你走的这么深入。-3- 本书结构 1. 复杂性是什么?2. 混沌 3. 信息 4. 计算 5. 进化 6. 遗传 7. 复杂性度量 8. 自我复制的计算机程序 9. 遗传算法 10. 元胞自动机 11. 粒子计算 12. 生命 13. 类比 14. 计算机 15. 网络 16. 社会网络 17. 规模 18. 进化 19. 复杂科学的过去和未来读者可以按图索骥,选择自己感兴趣的章节阅读,也可以当做一本工具书进行查阅,也可以当做一本书单推荐,后面长达 15% 的篇幅都是参考文献。

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        出版方

        湖南科学技术出版社

        湖南科学技术出版社,系中南传媒旗下子公司。出版社以“弘扬科学精神,推动科技发展”为出版宗旨,推出一大批高品位、高格调、重实用、讲实效的科技佳作,如《时间简史》《医学临床“三基”训练》等。