我們的首先探討這個問題：“什麼是複雜？” 正如你將看到這原來是一個很難準確的回答的問題。 我們開始時都會非常直觀地給出一系列複雜系統科學家研究的各種現象的例子。 我們的課程內容將涵蓋各種各樣的課題。 然後我們會給出大多數複雜系統的一些共同的重要性質的列表。 我們將簡要地定義複雜的概念，這將在以後的課上。 我們也將討論複雜系統研究領域的核心定律，目標和方法。 在這一點上，我們就準備好了第一個系列的我稱之為“客串”，即 在我採訪傑出的複雜系統的科學家，對於他們研究的看法。 本單元的最後半將專注於Netlogo，仿真和編程平臺 我們將使用來說明這門課中許多複雜系統的觀點。 你準備好了嗎？開始吧。 一個很好的例子，開始用的是螞蟻。奈傑爾•弗蘭克斯，一個眾所周知的螞蟻研究者曾經寫道 可以想像那個孤獨的行軍蟻至少在行為上的成熟的動物之一。 在相當多的的數量，但它是一個不同的故事。 這裏有個例子，螞蟻群建立一個隧道。 對每一個螞蟻是很簡單，但蟻群作為一個整體可以一起合作 完成非常複雜的任務，而無需任何中央控制， 這是一個沒有任何一個螞蟻或者螞蟻群負責。 換句話說，蟻群可以組織起來，以產生結構比 單個螞蟻更複雜的結構。 這裏的螞蟻用自己的身體構建橋的例子，所以蟻群的其他成員 可以穿過兩片葉子之間的差距。 該視頻顯示螞蟻搭建這種橋樑。 他們開始在這裏，一路攀升到頂部，他們會 鏈結它們自己一直到到達地上。 你可以看到它們逐漸將自己加入到結構。 每個螞蟻分泌化學物質來與其他螞蟻交流，並且整個 橋建成沒有依靠任何中央控制。 你可以稱作是一個分散的自組織或自組裝系統的例子。 其他社會性昆蟲會產生類似的行為。 例如，這裏是由白蟻建造的那種複雜的結構的一個例子。 它作為一個巢。複雜系統研究的一個重點是要瞭解 簡單個體沒有而中央控制而產生複雜的行為。 在這些例子中，簡單的個體是昆蟲，但我們會看到許多其他類型的。 另一個典型的複雜系統例子是腦。在這裏，簡單個體是 神經元。人類的腦是由約千億神經元，具有百兆個鏈結 在這些神經元之間。相比於整體，每個神經元是相對簡單的， 並再次沒有中央控制。大量的神經元 會連接產生，我們稱之為認知，智慧，甚至是 創造力。腦成像表明，這些神經元組織起來， 這些神經元自組織成不同的功能區。就像螞蟻或白蟻，神經細胞可以自我組織成 有助於該物種的功能和生存複雜結構。又一個複雜系統是免疫系統。 免疫系統被分佈在整個身體， 涉及到許多不同的器官如在這張照片，和細胞萬億運動 在血液或淋巴流保護和不受損傷或疾病治療的主體。 例如，這是免疫細胞的圖像，這些的藍色地方， 這裏在中央攻擊癌細胞。 就像我們之前所看到的螞蟻，免疫系統細胞彼此通過化學信號進行通信 ，並沒有任何中央控制發動對它們是對身體的威脅協同攻擊。 此外，免疫細胞在體內的數量是能夠改變或調整自己 使細胞的數量與其環境相適應。 這種適應是複雜系統的另一個重要特點。 一個複雜的系統的另一個常見的例子是人類基因組中。下面是一個圖像 一個人類基因組的圖像。每個這些蠕蟲狀結構是染色體，並且有23對 你可以看到，這是一個男性，因為它有一個X-Y對。 每個染色體是由成千上萬個基因組成。基因，當然是 沿著染色體的DNA的字串。這是目前認為，人類基因組大約有25,000 個蛋白質代碼， 在複雜的系統而言，你能想到的基因作為 你能想到的基因作為簡單的元件，隨著以分散方式的其他基因相互作用的。 和他們交流的方式是通過基因調控網路。他們控制彼此表現 在那裏表達意思翻譯成蛋白質。這裏是一個小的基因調控網路 已經被研究人員找到，這裏，每一個矩形或橢圓形代表一個基因 ，並從一個基因到另一個箭頭表示的第一個基因控制 第二基因的表達。 事實證明，在人類基因組是由像這樣數千個網路， 在該基因與另一個以複雜的方式相互影響。 它的這些相互作用主要影響我們自身的複雜性。 網路的想法是研究研究自然中複雜的關鍵。 這裏是另一種網路一個食物網。 這裏，每個節點或實體在網路中，是物種的特定組， 並且箭頭表示誰吃誰。如果一個物種組指向另一個，這意味著，在第一並且箭頭 。例如，你可以看到，狐狸這裏是 這個特殊的阿拉斯加食物網頂端，因為它吃的好幾種動物，但沒有吃它， 至少不是這個圖表上。下面是一個更複雜的食物網的抽象圖 下面是一個更複雜的食物網從阿拉斯加灣的抽象圖。當我們談論網路課程後， 我們會看到分散的自組織的食物鏈就是這樣，和其他種類的一些非常有趣的例子 網路，可能是你最熟悉的一種網路是一個社交網路。 這是我自己的社交網路的一部分。這些鏈結代表友誼關係。 我的朋友們連接他們的朋友的朋友們，等等等等。社交網路變成有 一些非常有趣的模式，還有一些在生物和技術網路。 後來在這個過程中，我們將深入看看什麼這些模式是，它們如何形成。 複雜系統的科學家對大型社交網路很感興趣 臉書，瞭解它們的結構，它們是如何形成的，它們如何隨時間而改變，也許 最有趣的是，資訊是如何在這樣的網路中傳播，以及其他問題。 經濟是另一種類型的複雜系統，其中的互動網路 是根本。在這裏，我們看到了國際金融網路， 其中節點代表金融機構的樣本，並鏈結表示它們之間的關係。例如， 如果一家銀行持有另一家銀行的股份，兩者是聯繫在一起的。 事實證明，連接在這種網路中的量，以及該種本鏈結， 可以對網路的穩定是變化的，如一個銀行歇業有很大的影響。 網路科學的新的跨學科領域，出現了從複雜系統的研究 出現了從複雜系統的研究團體，在許多不同學科研究這類現象。 作為最後一個例子，我們來看看城市作為複雜系統的研究。 人們常常有人說，一個城市就像在許多方面的活的有機體。 到什麼程度上城市類似於生物體的方式，是結構化的， 是有組織，成長，規模大小和運行？這些和其他問題形成了一個快速增長的基礎 這些和其他問題形成了一個迅速發展的複雜系統研究領域，我們將在後面的課程詳細討論。