An Introduction to Complex Systems: Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics

این متن مقطع کارشناسی، انواع پدیده‌های مقیاس بزرگ - گرم شدن زمین، عصر یخبندان، آب، فقر - ​​را بررسی می‌کند و از این مطالعات موردی به عنوان انگیزه‌ای برای کشف دینامیک غیرخطی، آمار قانون قدرت، و سیستم‌های پیچیده استفاده می‌کند. اگرچه شرح دقیق ریاضی این موضوعات می تواند چالش برانگیز باشد، پیامدهای غیرخطی بودن، قانون قدرت یا پیچیده بودن یک سیستم در واقع کاملاً قابل دسترسی است. این کتاب یک رویکرد آموزشی به جنبه‌های ریاضی سیستم‌های پیچیده را با یک روایت تکمیلی در مورد پیامدهای جهانی/بوم‌شناختی/اجتماعی چنین سیستم‌هایی ترکیب می‌کند.

تقریباً تمام دوره‌های کارشناسی مهندسی بر روی ریاضیات و سیستم‌هایی تمرکز دارند که کوچک هستند. مقیاس، خطی و گاوسی. متأسفانه یک پدیده اکولوژیکی یا اجتماعی در مقیاس بزرگ وجود ندارد که مقیاسی، خطی و گاوسی باشد. این کتاب بینش‌هایی را به دانش‌آموزان ارائه می‌دهد تا مشکلات گسترده‌ای را که جهان با آن روبه‌رو است درک کنند و متوجه شوند که این مشکلات با یک رشته یا دیدگاه دانشگاهی محدود و محدود قابل حل نیستند.

در عوض، کتاب به دنبال تأکید بر درک، مفاهیم و ایده‌ها است، به گونه‌ای که از نظر ریاضی دقیق باشد، به طوری که مفاهیم مبهم نباشد، اما نه آنقدر فنی که ریاضیات مانع می شود این کتاب برای دانشجویان مقطع کارشناسی در حوزه های فنی مانند مهندسی، علوم کامپیوتر، فیزیک، ریاضیات و مطالعات محیطی در نظر گرفته شده است.

This undergraduate text explores a variety of large-scale phenomena - global warming, ice ages, water, poverty - and uses these case studies as a motivation to explore nonlinear dynamics, power-law statistics, and complex systems. Although the detailed mathematical descriptions of these topics can be challenging, the consequences of a system being nonlinear, power-law, or complex are in fact quite accessible. This book blends a tutorial approach to the mathematical aspects of complex systems together with a complementary narrative on the global/ecological/societal implications of such systems.

Nearly all engineering undergraduate courses focus on mathematics and systems which are small scale, linear, and Gaussian. Unfortunately there is not a single large-scale ecological or social phenomenon that is scalar, linear, and Gaussian. This book offers students insights to better understand the large-scale problems facing the world and to realize that these cannot be solved by a single, narrow academic field or perspective.

Instead, the book seeks to emphasize understanding, concepts, and ideas, in a way that is mathematically rigorous, so that the concepts do not feel vague, but not so technical that the mathematics get in the way. The book is intended for undergraduate students in a technical domain such as engineering, computer science, physics, mathematics, and environmental studies.