複雜系統領域的經典書籍有哪些？
包括中文英文書籍文獻
說點跑題的。
如果你只是想了解一下那些看上去牛逼閃閃的名詞，科普讀物比如《複雜》，《宇宙為家》，《科學新領域的探索》足矣。
如果你想真的做點東西出來，就老老實實的進科班，應用數學，凝聚態物理，顆粒物理，經濟學，生物信息、認知學、生態……都可以。然後你就會發現，學術界沒有人會號稱自己是做「複雜系統」的——只要你的系統夠大夠複雜，牛頓三定律講不明白，都可以稱之為「複雜系統」。
如果你進入學術界，你還會發現一個顯著不同：科普書籍用語言來描述的那些的東西，在這裡，變成了數據、實驗和眼花繚亂的公式。
舉兩個例子，德國馬克斯-普朗克研究所系列中的「動力與自組織」所和 "複雜系統"所的研究方向網頁。
Max Planck Institute for Dynamics and Self-Organization
Max-Planck-Institut für Physik komplexer Systeme
補充：我對科普讀物沒有意見，開頭提到的三本書，我都讀過，都很喜歡；但我要說的是：千萬不要把科普讀物當理論基礎。
就好比你自以為看懂了時間簡史，就開始思考如何推翻相對論。
啊~ 這個問題出現得好宜時！
我也對這方面很感興趣，之前看過樓上各位推薦的的大部分中文科普書，仍覺不滿足。
後來發現一個超棒的在線課程：Complexity Explorer 。 負責方是複雜系統領域裡的牛Santa_Fe_Institute 。
最近的開課日是在9月30號。
(希望你看到這個回答的時候並沒有錯過註冊:)
查到的教學大綱如下：
What is Complexity?
Dynamics and Chaos
Fractals
Information, Order, and Randomness
Genetic Algorithms
Cellular Automata
Complexity Economics: Two Interviews
Models of Self-Organization
Biological Scaling
Urban Scaling: An Interview with Luis Bettencourt
Networks
Virtual Field Trip
Final Exam
P.S: 金晨羽姐姐說得沒錯，正統的東西還是要老老實實學。不過選擇學術的話試錯成本太大，題主不妨先嘗試著參加網課看看自己到底是不是真的熱愛Hold住，之後再選擇投身學術什麼的吧~
P.P.S:關於網課的學習，可以參閱 聽不懂美國大學公開課如何應對 ？ 有非常贊的分享~
最近剛讀到一本書Think Complexity，作者把該書的Latex源碼都貢獻出來了。很多例子都是基於很經典的模型，然後用Python編程來模擬。引用特別多，值得參考。
最後該書附錄有一個Reading List :? Axelrod, Complexity of Cooperation.
? Axelrod, The Evolution of Cooperation.
? Bak, How Nature Works.126
? Barabasi, Linked.
? Buchanan, Nexus.
? Epstein and Axtell, Growing Artificial Societies: Social Science from the Bottom Up.
? Fisher, The Perfect Swarm.
? Flake, The Computational Beauty of Nature.
? Goodwin, How the Leopard Changed Its Spots.
? Holland, Hidden Order.
? Johnson, Emergence.
? Kelly, Out of Control.
? Kluger, Simplexity.
? Levy, Artificial Life.
? Lewin, Complexity: Life at the Edge of Chaos.
? Mitchell, Complexity: A Guided Tour.
? Mitchell Waldrop, Complexity, the emerging science at the edge of order and chaos.
? Resnick, Turtles, Termites, and Traffic Jams.
? Rucker, The Lifebox, The Seashell, and the Soul.
? Sawyer, Social Emergence: Societies As Complex Systems.
? Schelling, Micromotives and Macrobehaviors.
? Schiff, Cellular Automata: A Discrete View of the World.
? Strogatz, Sync.
? Watts, Six Degrees.
? Wolfram, A New Kind Of Science.
入門讀物，推薦 米歇爾·沃爾德洛普 的《複雜》，這本書市面上已很難找到，但電子版有很多。然後可以考慮約翰·霍蘭的《隱秩序》。
至於第三本，沒有一定之規，我個人是看的《複雜系統建模與模擬》，屬於「術」的層面。
在這以後建議根據你所從事的領域再進行選擇，目前在生物、物理、經濟領域，此類文章很多。
學術雜誌方面，國內有份學報《複雜系統與複雜性科學》，有興趣也可以訂閱。
網路資源方面，推薦集智俱樂部http://www.swarmagents.com/，是複雜系統愛好者們交流的地方。
從利用複雜系統理論建立數學模型的角度來說，我推薦這本書：
Sterman, J. (2000). Business Dynamics: Systems Thinking and Modeling for a Complex World. McGraw-Hill/Irwin.
作者是 MIT Sloan 商學院教授，是 System Dynamics 領域的大牛。
可惜的是這本書寫於 Big Data 流行起來之前，比較之下只算是利用了「Small Data」。
（網上能找到電子版。）
作者：許鐵-巡洋艦科技
鏈接：知乎專欄
來源：知乎
著作權歸作者所有。商業轉載請聯繫作者獲得授權，非商業轉載請註明出處。
愛因斯坦說過：「物理學家的無上考驗在於達到那些普適的基本規律，再從它演繹出宇宙。」這是還原論的宣言「但是在每一層次中總有新的而且激動人心的有效普遍原則，卻並不能由更加基礎的理論自然而然地推導而來。」（Kadanoff）這是複雜科學對還原論的批判。
總的來說，當今物理學的前沿主要是三個方向。一個是宏觀方向，如宇宙學、廣義相對論，認識宇宙範圍內物質的演化和發展。一個是微觀方向，從原子物理學向下，研究基本粒子，揭示微觀世界中物質的結構和相互作用。而這兩者其實又是相互貫通的，其核心是還原和統一。第三個方向則是為了理解物質怎樣組織成愈來愈複雜的高級運動形態。
而這第三個方向又可以歸到複雜性科學，它以數學和物理學中發展處的嚴謹方法為手段，以廣泛的學科交叉探究一系列貫穿於各個學科的基本問題，例如，部分是如何構成具有湧現性質的整體，有序的組織又是如何從無序的自由個體中產生的。其思想可以體現在統計力學和熱力學的聯繫，可以延伸到神經元到腦、個人到社會等等。
引一段凝固物理學大師P.W.Anderson（1972）對還原論的看法，物理學家，特別是理論物理學家，習慣於所謂還原論的思維方法：將複雜還原為簡單，然後再從簡單重構複雜...「將萬事萬物還原成簡單的基本規律的能力，並不蘊含著從這些規律重建宇宙的能力……當面對尺度與複雜性的雙重困難時重建論的假設就崩潰了。
其結果是，大量基本粒子的複雜聚集體的行為並不能依據少數粒子的性質作簡單外推就能得到理解。取而代之的是，在每一複雜性的發展層次中呈現了全新的性質，從而我認為要理解這些新行為所需要作的研究，就其基礎性而言，與其他相比也還不遜色。」如此，每一不同的聚集層次，都會展現全新的性質，這些性質已超出組成粒子的物理學的領域，可以被稱作層展性質(emergence properties)。
所以，第三個方向則是為了理解物質怎樣組織成愈來愈複雜的高級運動形態，以凝聚態物理學為代表。而這第三個方向在某種程度上又可以歸到複雜性科學。它以數學和物理學中發展處的嚴謹方法為手段，以廣泛的學科交叉探究一系列貫穿於各個學科的基本問題。
例如，部分是如何構成具有湧現性質的整體，有序的組織又是如何從無序的自由個體中產生的。複雜性科學的關鍵詞如：非線性動力學(non-linear dynamics)、自組織(self-organization)、臨界性( criticality)、非平衡態統計力學(nonequilibrium)、元胞自動機(cellular automaton)、網路(networks)、混沌(chaotic behaviour)、分形(fractal)、冪律(power law)……其整體大於部分之和的非線性思想，可以體現在統計力學和熱力學的聯繫，可以延伸到神經元到腦、個人到社會等等。
另一方面，儘管現在對自組織臨界性，複雜系統中標度關係的產生和複雜網路等有了一定了解，但還沒有一個統一的關於複雜現象的理論，有些地方還缺乏嚴格定義的概念和合適的數學語言。「一些科學家將尋求並發展新的合作；這些群體會從各個科學領域吸收成員，並有高效的電腦的協助；在接下來的這半個世紀中，這種新的工作方式將會大大促進在處理生物和社會的複雜性問題上所能取得的成就。」（Weaver，1948）可60多年過去了，我們仍為著同樣的理由而充滿信心。複雜性理論面對的是大自然和人類社會從低級到高級的深刻奧秘，其中充滿著機遇和挑戰，但我相信隨著人們探索的深入，這種奧秘一定會被我們揭示出來。
這裡推薦幾本比較有代表性的綜合性的科普書作為入門讀物，拋磚引玉。當然，科普書的作用有限，更重要的還是能夠幫助我們拓寬視野，了解複雜性科學可以研究的問題和豐富的可能性，或許能給大家在某些方面帶來一點啟發。形成一種複雜性思維去看待問題的視角，在面對這個充滿著複雜性的世界的時候帶有一種敬畏之情，從而能夠在看待一些事情的時候保持審慎的態度。
《複雜》梅拉妮·米歇爾
如果你之前對複雜性科學還沒有太多了解，那這本書可以成為你複雜性科學的第一本書。
蟻群在沒有中央控制的情況下為何會表現出如此精密的複雜行為？
數以億計的神經元是如何產生出像意識這樣極度複雜的事物？
是什麼在引導免疫系統、互聯網、全球經濟和人類基因組等自組織結構？
理解複雜系統需要有全新的方法，需要超越傳統的科學還原論，並重新劃定學科的疆域。
藉助於聖塔菲研究所的工作經歷和交叉學科方法，複雜系統的前沿科學家米歇爾以清晰的思路介紹了複雜系統的研究，橫跨生物、技術和社會學等領域，並探尋複雜系統的普遍規律，探討了複雜性與進化、人工智慧、計算、遺傳、信息處理、代謝比例、網路科學等領域的關係。
本書選題廣泛，兼具學術著作的嚴謹與科普作品的淺近。結構清晰，圍繞著各類複雜系統的組成，運行機制，進化方向組織內容。本書的翻譯也屬於上乘之作，讀來感覺譯者基本功紮實。
《Complexity_A Very Short Introduction》
可能很多人已經看過第一本了，那麼可以看14年9月最新出版的牛津通識讀本。該系列圖書一般是請該領域的大牛編著，權威可靠，已經出了幾百本不同主題的了。
本書作者John Holland是複雜理論和非線性科學的先驅，遺傳演算法之父。本書介紹了複雜性科學的一些基本概念和核心架構，如complex physical system(CPS)、complex adaptive system(CAS)，描述了複雜系統的特徵如湧現性質、自組織行為、混沌行為、胖尾分布、適應性行為。
正如作者在寫完這本書後意識到，將一些概念以最本質的簡單的形式表現出來後，會發現一些原先分開的話題間被忽視的聯繫，希望你讀完這本書後也有這樣的感覺。而且，這本書真的是Very Short。
複雜性思維
再推薦一本可能更少人看過的，適合興趣廣泛、有哲學情懷的同學。本書是德國慕尼黑工業大學教授邁因策爾的代表作，14年出版的原書07年第五版的中譯本。邁因策爾教授的研究範圍遍及數學、物理學、科學哲學，尤其在複雜系統、非線性動力學等領域多有建樹。
本書從哲學的高度（在這裡竊以為哲學不能指導科學，但可以為科學澄清意義），從科學前沿探索與人類心智探險史的結合中，廣泛涉獵物理學、生命科學、認知科學、計算機科學、經濟學、社會學等諸多方面。
從物理世界的進化到生命世界的進化，從意識的起源到認知科學的興起，從社會政治系統到社會經濟系統的運行，從哲學史到哲學前沿的反思，揭示了不同學科體現出的共同的複雜性特徵，闡釋了對複雜性的探索將如何引起人們思維方式的深刻變化，引起的世人對共同未來的關懷。
《複雜_誕生於秩序與混沌邊緣的科學》
最後推薦一本輕鬆的讀物。這是一本老書了，「類似於紀實小說，介紹了複雜性科學的研究中心聖塔菲研究所建立、發展的情況。
你會看到那些不同領域的人是怎樣由於共同的志趣走到了一起，以及又是如何湧現出諸如遺傳演算法、人工生命、細胞自動機、正反饋經濟系統、動態博弈系統等等新思想的。
這本書以小說一樣的手法介紹了研究所裡面個個人物的動人故事，以及他們研究的那些激動人心的成果。這本書的出版可以說給中國的學術界打開了一扇窗子，讓我們真正的了解了國外的複雜性科學。有人稱這本書是複雜性科學的聖經是不為過的。」
再次重複一遍，讀入門的科普書只是為了激發興趣。所以如果對複雜性科學感興趣，最關鍵的是好好學專業知識，才可能真正有所建樹。比如可以看看公開課。
這裡推薦由國際權威複雜系統研究機構--聖塔菲研究所(Santa Fe Institute---SFI)帶來的MOOC
Introduction to Complexity。
這門課只需要高中數學基礎，全英文授課，但英語不難，六級水平就能夠應對，課程由complexity： a guided tour 這本書的作者主講，小編在這裡也順便推薦下這本書，也算是複雜系統領域靠譜的入門書了。
你只需登錄網站
Complexity Explorer
無需註冊，無需翻牆。就可以下載帶字幕的課程視頻，視頻每個長度約為10分鐘，適合你利用碎片時間學習，課程後有對應的習題，可以測試你對課程內容的了解，你還可以下載課程講義及相關論文做進一步學習。
整個課程分為11個單元，涵蓋了複雜習題，混沌，分形，細胞自動機，遺傳演算法，自組織模型，流網路的基本概念與簡單應用。課程中不僅包含了理論的介紹，也包含了使用模擬程序NetLogo所做的實時模型展示，是一門很實用的複雜系統的入門課程。通過學習課程，你能夠全面的知曉複雜科學的框架，為之後的學習和探索打下基礎，還能學會使用Netlogo這種對於複雜系統很適用的建模工具。
香港城市大學的陳關榮教授（Prof.
Guanrong CHEN）是該領域的資深專家。他專門為其主講的一門課（EE6605
Complex Networks: Modeling, Dynamics and Control）整理了很多材料，鏈接為：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks.htm
其內容十分豐富，包括：
（1）各種工具包和數據，Software/Databases：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/SoftwareDatabases.htm
（2）一些知名院校所開設的相關課程，University
Courses：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/Courses.htm
（3）一些重要會議，Conferences：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/Conferences.htm
（4）重要研究者的個人主頁，Personal
Websites：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/PersonalWebsites.htm
（5）重要的實驗室和研究中心等，Centers：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/Centers.htm
（6）推薦書目，Books：
http://www.ee.cityu.edu.hk/~gchen/ComplexNetworks/Books.htm
利益相關：本學期選修了該課程，今天開課。雖不在該領域摸爬滾打，但一為興趣，二為感受大師風采。
看周濤（最年輕教授那個周濤）的論文的參考文獻。各種經典名著基本上挖不出來有效信息，要麼玄學，要麼在數學上過於老舊，要麼容量只有一兩篇論文。隔壁有人推薦的Think complexity 看樣子可行，畢竟有各種經典算例的代碼。
不過論文的前置教材課本需要看，至少包括數學基礎教科書，可選博弈論和統計物理。
另外被摺疊的答案說是垃圾專業反映了相當一部分實際情況。這類研究的範式有問題，在現實數據不足時模型只能停留在宗教式比喻的層面上，而數據足夠的時候玩法又完全不一樣（變成模式識別/機器學習了）。複雜系統科學作為系統科學的繼續發展，已經越來越重要了。
在哲學與科學之間，複雜系統科學正日益取代傳統的系統科學。甚至，大部分科學工作者在工作中應該已經感受到了複雜系統科學或者叫做複雜性科學對他們的傳統學術價值的威脅。
所以，我認為蜘蛛（知乎提問主人）的思考和提問是很有價值的。
我幸好涉獵過這些學問，從科普級別的到數學殿堂級別的。當然也有一些與複雜系統科學沾邊但不那麼貼切的吧，不過我喜歡這些書籍的名字。
我給你列個書單吧，請不要打我，確實很長。
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下面不分先後次序，我沒時間整理，甚至很多書籍我也沒看過，但是我認為這些書籍都是有價值的，或許這些作者在推動未來，而世人渾然不知。我整理這些書籍也是做個記錄，不過，我還只是個給你打醬油的。從這些書籍的名字大家可以感知到我的個性，以及複雜系統科學的廣博和深刻，這會是無神論者和唯物主義者對抗宗教與唯心主義的武器，更是人們認識自己改造自己的武器。這個世界不會停滯，還有這麼多事兒沒解決呢。任何艱難的科學領域都離不開複雜系統科學的指導或者啟示。還原論科學和複雜系統科學是相輔相成的，是科學的對立面和統一體。你說是嗎？想到人類的落後和痛苦，我們潸然淚下。讀完了這些書，作為個體我們還是什麼都不懂。
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終極理論之夢--溫伯格
生命是什麼？---薛定諤
笛卡爾的錯誤：情緒、推理和人腦（美）安東尼奧·R.達馬西奧
湧現：從混沌到有序----約翰·霍蘭
大自然的分形幾何學--曼德布羅特
混沌與分形淺談-鍾雲霄編著
複雜適應系統：社會生活計算模型導論（美）約翰·H.米勒
複雜系統的分形理論與應用--屈世顯、張建華
複雜------------（美）梅拉妮·米歇爾
分形論——奇異性探索_林鴻溢
非線性動力系統的現代數學方法及其應用
複雜系統理論基礎---歐陽瑩之
微分動力系統原理(張築生)
混沌與秩序：生物系統的複雜結構----（德）弗里德里希·克拉默
大設計---霍金
夸克與美洲豹—簡單性和複雜性的奇遇[第一推動叢書]--蓋爾曼
理性的邊界：博弈論與各門行為科學的統一（美）赫伯特·金迪斯
從存在到演化：自然科學中的時間及其複雜性---伊利亞.普利高津
混沌及其秩序：走進複雜系統----施特凡.格雷西克
系統科學導論：複雜性探索 ---- 顏澤賢等
隱秩序：適應性造就複雜性--約翰.H.霍蘭
分形和分維引論--劉式達、劉式適
無窮維動力系統(郭柏靈)
風險思維：如何應對不確定的未來（英）迪倫·埃文斯
多重宇宙：一個世界太少了？（德）托比阿斯·胡阿特
孤子理論和微擾方法
道德的基本概念-[德]施佩曼-沈國琴
從博弈問題到方法論學科：概率論發展史研究
不確定性（美）格來哲·摩根
不確定世界的理性選擇：判斷與決策心理學（美）雷德·海斯蒂
複雜性與後現代主義：理解複雜系統---(南非)西利亞斯
複雜非線性系統中的混沌---王興元
非線性科學叢書
非線性科學叢書 量子混沌
非線性科學叢書 函數迭代與一維動力系統（張景中 熊金城）
非線性科學叢書 函數迭代與一維動力系統（張景中 熊金城）
非線性科學叢書 從拋物線談起——混沌動力學引論
非線性科學叢書 分形物理學
複雜性思維：物質、精神和人類的計算動力學（德）克勞斯·邁因策爾
混沌：開創新科學---------（美）格雷克
意識探秘：意識的神經生物學研究------克里斯托夫·科赫
非線性演化方程---張大潛
社會生物學：新的綜合-----愛德華·O·威爾遜
社會認知：洞悉人心的科學----齊瓦·孔達
腦的進化：自我意識的創生--埃克爾斯
從合成蛋白質到合成核酸---鄒承魯 等編著
基因的分子生物學---沃克
孟德爾妖：基因的公正與生命的複雜
生機勃勃的塵埃：地球生命的起源和進化--克里斯蒂安.德迪夫
彎曲的旅行：揭開隱藏的宇宙維度之謎------麗莎·蘭道爾
隨機漫步的傻瓜------納西姆·尼古拉斯·塔勒布
意識的解釋---丹尼爾.丹尼特
虛實世界：計算機模擬如何改變科學的疆域------約翰L卡斯蒂
生命的語言：DNA和個體化醫學革命------弗蘭西斯·柯林斯
善的脆弱性：古希臘悲劇和哲學中的運氣與倫理------瑪莎·納斯鮑姆
洪水、饑饉與帝王：厄爾尼諾與文明興衰------布賴恩·費根
腦的爭論：先天還是後天？------約翰·E.道林
確定性的尋求：關於知行關係的研究--杜威
槍炮、病菌與鋼鐵：人類社會的命運----(美)戴蒙德
不確定的科學與不確定的世界------(美)波拉克
不完美的宇宙------馬塞洛·格萊澤
[世紀人文系列叢書]公眾輿論[美]李普曼
傳播的歷史：技術、文化和社會（加）戴維·克勞利
---非線性系統的線性化：從複雜到簡單的道路
腸子，腦子，廚子：人類與食物的演化關係（美）約翰·S.艾倫
大腦在搗鬼：大腦「漏洞」怎樣影響我們的生活（美）迪恩·博南諾
突變理論[蘇聯]阿諾爾德
反脆弱：從不確定性中獲益（美）納西姆·尼古拉斯·塔勒布
大腦在作怪：為什麼我們會難過、焦慮、神經質（美）肖恩·史密斯
道德的理由（美）詹姆斯·雷切爾斯
非線性動力學和複雜現象---劉式達、劉式適
非線性動力學-分叉、混沌與孤立子-----高普雲
最佳可能的世界：數學與命運（法）埃克朗
智能簡史：誰會替代人類成為主導物種
什麼是數學：對思想和方法的基本研究（美）R·柯朗，H·羅賓
植物的慾望：植物眼中的世界
正義之心：為什麼人們總是堅持「我對你錯」（美）喬納森·海特
隱性格：偽善、偏見、謊言、罪與惡的背後（美）戴維·德斯迪諾
隱藏的自我：大腦的秘密生活（美）大衛·伊格曼
演化：跨越40億年的生命記錄（美）卡爾·齊默
協同學：大自然構成的奧秘（德）赫爾曼·哈肯
寫給無神論者（英）阿蘭·德波頓
物質神話：挑戰人類宇宙觀的大發現（英）保羅·戴維斯
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完美的群體：如何掌控群體智慧的力量（美）蘭·費雪
說謊心理學：為什麼不說謊，我們就活不下去（英）伊恩·萊斯利
市場的昨天與今天：商品經濟·市場理性·社會公正
誰說了算？：自由意志的心理學解讀（美）邁克爾·加扎尼加
失實：為什麼我們所知道的一切，有一半可能都將是錯的（美）塞繆爾·阿貝斯曼
生命的樂章——後基因組時代的生物學
氣候創造歷史（瑞士）許靖華
榮譽法則：道德革命是如何發生的（美）奎邁·安東尼·阿皮亞
生活中的毒理學（美）史蒂芬·吉爾伯特
神經生物學：從神經元到腦（美）J.G.尼克爾斯
上帝擲骰子嗎——量子物理史話
企鵝與怪獸：互聯時代的合作共享與創新模式（美）尤查·本科勒
迷茫的旅行商：一個無處不在的計算機演算法問題（美）William J. Cook
明智行動的藝術：你最好讓別人去犯的52種行為錯誤（德）羅爾夫·多貝里
夢、性與饑渴：生物心理學的解讀（美）詹姆斯·卡拉
美德的起源：人類本能與協作的進化（美）馬特·里德利
媒體潛規則：英國名記揭秘全球新聞業黑幕（英）尼克·戴維斯
倫理學與生活（美）雅克·蒂洛
沒有主宰者的世界：即將到來的全球大轉折（美）查爾斯·庫普錢
樂觀的偏見（英）塔利·莎羅特
進化心理學：從猿到人的心靈演化之路（英）羅賓·鄧巴
計算主義：一種新的世界觀
叫魂：1768年中國妖術大恐慌（美）孔飛力
合理的懷疑：從辛普森案批判美國司法體系（美）亞倫·德肖維茨
改變未來的九大演算法（美）約翰·麥考密克
非人：為何我們會貶低、奴役、傷害他人（美）大衛·利文斯頓·史密斯
瘋癲與文明（法）米歇爾·福柯
非理性市場與蜥蜴式大腦思維（美）特里·伯納姆
從模仿到創造：科學無捷徑（日）酒井邦嘉
---鋼鐵聯盟的虛幻：如何對抗霸權
---非碳基生命製造：碳8至碳22的啟示
貪婪的大腦：為何人類會無止境地尋求意義（英）丹尼爾·博爾
醉漢的腳步：隨機性如何主宰我們的生活（英）列納德·蒙洛迪諾
自由的界限（美）詹姆斯·M.布坎南
進化動力學：探索生命的方程（美）Martin A.Nowak
--技術元素（美）凱文·凱利
布爾巴基學派的興衰：現代數學發展的一條主線
我們為什麼生病—達爾文醫學的新科學
水母與蝸牛—一個生物學觀察者的手記
下一步是什麼：未來科學的報告（美）馬克思·布魯克曼
發現你的道德盲點（美）馬科斯·H．巴澤曼
動力系統幾何理論引論-[巴西]J.帕利斯
下一次大趨同：多速世界經濟增長的未來（美）邁克爾·斯賓塞
自然規律中蘊蓄的統一性-------約翰.c.泰勒
人工科學：複雜性面面觀
華夏邊緣：歷史記憶與族群認同
瘋狂科學家大本營：世界頂尖科研機構的創新秘密（美）邁克爾·貝爾菲奧爾
飢餓的盛世：乾隆時代的得與失
系統效應：政治與社會生活中的複雜性（美）羅伯特·傑維斯
洗腦心理學（英）凱瑟琳·泰勒
無中生有的宇宙：萬物起源於空，空又從而來？（美）勞倫斯·M.克勞斯
天氣改變了歷史（美）勞拉·李
氣候文明史：改變世界的8萬年氣候變遷（日）田家康
有組織犯罪的歷史：黑幫的真實故事（英）大衛·索斯韋爾
右手，左手：大腦、身體、原子和文化中不對稱性的起源
囚徒的困境：馮·諾伊曼、博弈論，和原子彈之謎
圓的歷史：數學推理與物理宇宙
盲點：為什麼聰明人也犯傻（美）瑪德蓮·赫克
量子之謎：當物理學遭遇意識（美）布魯斯·羅森布魯姆
量子糾纏（英）布萊恩·克萊格
快感：為什麼它讓我們欲罷不能（美）保羅·布盧姆
貪玩的人類：那些把我們帶進科學的人
非線性科學叢書 免疫的非線性模型
尋找多重宇宙（英）約翰·格里賓
虛實之間：20世紀50年代中國大陸謠言研究
像物理學家一樣思考（美）蓋瑞·祖卡夫
騙局、神話與奧秘：考古學中的科學與偽科學（美）肯尼思·L·費德
--皮克斯：關於童心、勇氣、創意和傳奇（美）比爾·卡波達戈利
你需要多少朋友：神秘的鄧巴數字與遺傳密碼（英）羅賓·鄧巴
現代分子生物學（第三版.朱玉賢）
先天後天：基因、經驗，及什麼使我們成為人
深奧的簡潔：讓混沌和複雜歸於有序 約翰·葛瑞賓
蝴蝶效應之謎：走近分形與混沌
藥物發現：從病床到華爾街（美）塔馬斯·巴特菲等
改造傳統農業（[美]舒爾茨）
一個人的狂歡：內向性格的力量（美）羅莉·海爾格
《分形物理學》(作者)楊展如
自然辯證法新編：複雜性科學理論及其哲學-- 楊博文
氣候與生命-蘇聯-貝爾格
突變理論及其應用
希爾伯特的科學精神
關於鸚鵡螺和智人：進化論的由來-[德]莫尼卡·奧芬伯格
知識與感知：探究人類的大腦-[德]珍妮·盧普餒
哪來的天才——練習中的平凡與偉大 [美]傑夫·科爾文
商務動態分析方法：對複雜世界的系統思考與建模 （美）約翰·D·斯特曼
西遊記里的六耳獼猴：多維度的人格分析
[控制論資訊理論 系統科學與哲學（第二版）].王雨田
[系統化思維導論].溫伯格
[系統科學].許國志
分形與擬合(沙震等)
工程式控制制論（錢學森）
[現代科技與人文大觀：你的看法偏嗎？——系統科學趣論].王軍.劉敬瑞
[系統哲學引論：一種當代思想的新範式].歐文·拉茲洛
絕非偶然：社會心理學家阿倫森自傳（美）埃利奧特·阿倫森
人類思想史·平行真理：從維科到弗洛伊德 （英）彼得·沃森
虛擬的歷史（英）尼爾·弗格森
戰爭的原因（澳）傑弗里·布萊內
追尋文明的起源（英）邁克爾·伍德
物理學之道：近代物理學與東方神秘主義
道德經-春秋-老聃（是的，這一本也是）
分形和分維--探索複雜性的新方法
圖靈數學-分形幾何：數學基礎及其應用
物理學中的分形-劉式達＆劉式適
公元前4000至前1500年中原腹地的文化演進與社會複雜化
熵：一種新的世界觀
所有可能的世界：地理學思想史·第4版 （美）傑弗里·馬丁編
--洗腦術：怎樣有邏輯地說服他人
--管理你的大腦.(英)吉利安·巴特勒
--行為經濟學及其應用（美）彼得·戴蒙德
--尋常物的嬗變：一種關於藝術的哲學（美）阿瑟·丹托
--重新定位（美）傑克·特勞特
--不可預知時代的可預知結果（美）史蒂芬·柯維
--流浪者旅店：時間與空間之旅
--《中國古代生活叢書》 中國古代的商人
--中國古代金融----------馬長林
--獎勵的懲罰（美）埃爾菲·艾恩
--力、愛與惡：剖析我們如何相互摧毀的哲學
--自我·群體·社會：進入西奧迪尼的社會心理學課堂
--社會衝突：升級、僵局及解決（美）狄恩·普魯特
--從一到無窮大：科學中的事實和臆測
--對稱的歷史（英）伊恩·斯圖爾特
--大自然的常數：從開端到終點 (英)巴羅
--哥德爾 艾舍爾 巴赫：集異璧之大成
天遇：混沌與穩定性的起源
四維力學：挑戰相對論
--暗澹藍點-展望人類的太空家園
--星雲世界的水手-哈勃傳
--無涯者——拉馬努金傳
--第二次世界大戰史大全（2）大戰前夕1939
--《世界文明史》宗教改革
赤裸裸的統計學（美）查爾斯·惠倫
刺耳的繁榮（美）格雷格·伊斯特布魯克
非理性的時代（英）查爾斯·漢迪
反思財產：從古代到革命時代（英）彼得·甘西
--反思財產：從古代到革命時代（英）彼得·甘西
--天朝的崩潰：鴉片戰爭再研究
--悖論簡史：哲學和心靈的迷宮（英）羅伊·索倫森
--社會動物：愛、性格和成就的潛在根源（美）戴維·布魯克斯
--氫的傳奇：人類的偉大發現（美）約翰·里格登
--歐美權力精英：他們如何達成共識並影響世界（瑞典） 伊恩·N.理查德森
進化動力學：探索生命的方程（美）Martin A.Nowak
黑天鵝：如何應對不可預知的未來（美）納西姆·尼古拉斯·塔勒布
第三種黑猩猩：人類的身世與未來（美）賈雷德·戴蒙德
電的旅程：探索人類駕馭電子的歷史過程
大象之耳：自然法則與生命的秩序（英）克里斯·萊弗斯
代數學思想史的文化解讀：從結繩記事到無窮集合
從掠奪者到偶像：披露商業英雄的神話（法）米歇爾·維萊特
大國之路：管子是如何治理齊國的
脆弱的崛起：大戰略與德意志帝國的命運
大動量：什麼控制了我們的世界？（澳）馬克·羅德
不平等的痛苦：收入差距如何導致社會問題（英）理查德·威爾金森
人類大歷史：世界文明史上的16個轉折點
科學離我們有多遠？（美）克里斯·穆尼
--科技想要什麼（美）凱文·凱利
自由主義與正義的局限（美）邁克爾·J．桑德爾
[直視驕陽：征服死亡恐懼].歐文·亞隆(IRVIN.D.YALOM)
不確定世界的理性選擇：判斷與決策心理學（美）雷德·海斯蒂
基因.VIII.中文版
社科：資本論。
其他：錢學森的著作。其他著作樓上書單里包括了不少。另，凝聚態大牛安德森有一《多者異也》，有中文翻譯。
按照還原論方法論，不分科、不數理化、不越分越細都算「民科」。現在學術界標準當然也是如此。「我們搞的都是『具體學術問題』」，至於真實的複雜系統（生態，人體，人腦，社會經濟等），對不起，沒幾個人關心。（然而機器學習、大數據又怎樣呢？有嚴格數學基礎？能編出程序就算專業嗎？過十年二十年咱們再看吧。）
不是很對題。
作為一個外行我只能推薦我看過的一篇review
Rev. Mod. Phys. 74, 47 (2002): Statistical mechanics of complex networks
1、[奧]薛定諤著.生命是什麼[M].湖南科學技術出版社，2003.9
2、[比]伊·普里戈金，[比]G·尼科里斯著.探索複雜性[M].四川教育出版社，1986.7
3、[比]伊·普里戈金，[法]伊·斯唐熱著.從混沌到有序——人與自然的新對話[M].上海譯文出版社，1987.8
4、[比]伊·普里戈金著.從存在到演化：自然科學中的時間及複雜性[M].北京大學出版社，2007.4
5、[德]艾根著.超循環論[M].上海譯文出版社，1990.5
6、[德]赫爾曼·哈肯著.協同學——大自然構成的奧秘[M].上海譯文出版社，2005.5
7、[德]克拉默著.混沌與秩序：生物系統的複雜結構[M].上海科技教育出版社，2000.8
8、[法]勒內·托姆著.突變論：思想和應用[M].上海譯文出版社，1989.3
9、[美]埃里克·詹奇著.自組織的宇宙觀[M].中國社會科學出版社，1992
10、[美]馮·貝塔朗菲著.一般系統論：基礎、發展和應用[M].清華大學出版社，1987.6
11、[美]蓋爾曼著.夸克與美洲豹：簡單性和複雜性的奇遇[M]. 湖南科學技術出版社，1999.4
12、[美]洛倫茲著.混沌的本質[M].氣象出版社，1997.1
13、[美]米歇爾·沃爾德洛普著.複雜——誕生於秩序與混沌邊緣的科學[M].生活·讀書·新知三聯書店，1997.4
14、[美]斯圖亞特·考夫曼著.科學新領域的探索[M].湖南科學技術出版社，2004.5
15、[美]斯圖亞特·考夫曼著.宇宙為家[M].湖南科學技術出版社，2003.5
16、[美]維納著.人有人的用處——控制論和社會[M].商務印書館，1978.6
17、[美]約翰·霍蘭著.隱秩序——適應性造就複雜性[M].上海科技教育出版社，2000.8
18、[美]約翰·霍蘭著.湧現——從混沌到有序[M].上海科學技術出版社，2006.7
19、[美]詹姆斯·格萊克著.混沌：開創新科學[M].上海譯文出版社，1990.8
《城邦暴力團》，算嗎？
科普級入門讀物推薦 《Complexity: A Guided Tour》by Melanie Mitchell, 目前Santa_Fe_Institute提供的網上課程Complexity Explorer中兩門課的主講就是 Melanie Mitchell（PS. 她的博導是侯世達）。
對複雜系統理論在社會科學領域的應用很感興趣，最開始找資料就發現了知乎上這個問題。後來找到了國外學者寫的一篇文獻梳理，非常好。和幾個同伴翻譯了出來。發在這裡，希望對更多人有用。
本篇文章英文版「complex systems: a survey」在網上已公開可下載。譯文也發在了公眾號「城市隱秩序」，http://mp.weixin.qq.com/s/4Nu3IEyBZWvA1AdnXxkeBQ 有對城市複雜性感興趣的可以加一下。請隨意 。
複雜系統指是由許多相互作用的部分組成的系統，通常稱為「主體（agents）」並呈現出這些組成部分所不具備的集體行為特徵。複雜系統的例子包括凝聚態系統、生態系統、股票市場和經濟體、生物進化，甚至整個人類社會。自上世紀80年代以來，主要通過物理學和計算機模擬等領域基本理論的結合，我們對複雜系統的量化研究取得了實質性進展。複雜系統研究涉及的主題是很廣的，並從許多不同的領域中汲取了技術和思想。在這裡，我綜述了複雜系統科學的主要主題和方法，並注釋了文獻資源的參考目錄，包括經典論文和最近的書籍和評論。
一、前言
複雜系統是一個相對較新的、廣泛的跨學科領域，它涉及由許多相互作用的單元組成的系統，這些單元通常被稱為「主體」。該領域的基礎概念早在20世紀80年代就開始引起人們的興趣，而這一領域近年來取得的顯著成果，以及學術界和產業界對此日益增長的興趣，為研究和教授複雜系統科學提供了新的動力。
「複雜系統」沒有精確的技術定義，但是該領域的大多數研究人員傾向於認為它是一個由許多相互作用的部分組成的系統，使得系統的集體行為超過了它們個體行為的總和。這種集體行為有時也被稱為「湧現」行為。因此，複雜系統可以被稱為由相互作用的部分組成的，具有湧現行為的系統。
複雜系統的典型例子包括凝聚態系統，生態系統，經濟和金融市場，大腦，免疫系統，粒狀材料，道路交通，昆蟲聚落，鳥群或魚群行為，互聯網甚至全人類社會。
遺憾的是，複雜系統，正如其名「複雜」，這使得他們很難研究和理解。實驗觀察當然是可行的，然而，這些實驗觀察絕大多數被劃入傳統科學學科的範圍之內，通常不被認為是複雜系統領域的一部分，而複雜系統領域則主要致力於理論研究。
複雜系統理論分成了兩種基本方法。第一個涉及創建和研究簡化的數學模型，儘管它們可能不能模擬真實系統的行為，但試圖將最重要的定性元素抽象成一個可解的框架，從中獲得科學的洞察力。這些研究中使用的工具包括動力系統理論、博弈論、信息理論、元胞自動機、網路、計算複雜性理論和數值方法。第二種方法是創建更全面和逼真的模型，以計算機模擬的形式來模擬複雜系統的相互作用的部分，通過細到微小的細節，然後觀察和測量由此產生的湧現行為。這種方法的工具包括蒙特卡羅模擬技術，特別是基於agent的建模。圍繞著這些模型，一批計算機科學家和軟體開發人員為複雜系統中複雜的計算研究發明了許多軟體工具。
本文著重介紹複雜系統的方法和理論工具，包括建模和模擬方法，儘管我還納入了一些對特定複雜系統的參考文獻，如經濟體或生態系統，這些都可以作為推動複雜系統理論研究的堅實基礎。
二、一般性參考文獻
複雜系統是一個快速發展的，相對新興的研究領域，但是仍然有大量的一般性參考文獻，包括書籍和評論，這些文獻將相關的主題以一種有用的方式整合在一起。
（在本文中，每個參考書目都被標記為「(E)」、「(I)」或「(A)」，以表示初級、中級或高級材料。初級材料只需要一定程度的數學知識，中級材料適合於在本科階段掌握數學知識的讀者，而高級材料適合於數學或物理專業的本科高年級學生或研究生。）
列出的前兩本書是基礎入門的，不需要太多數學知識來理解。第一本書的作者是梅拉妮·米歇爾 （Melanie Mitchell），針對的是大眾讀者。第二種書是更早的，包含更廣泛的內容和更多的技術內容。
１．Complexity: A Guided Tour, M. Mitchell (Oxford University Press, Oxford, 2009). (E) 中譯本：《複雜》唐璐譯湖南科學技術出版社 2011
２．The Computational Beauty of Nature, G. W. Flake (MIT Press,Cambridge, MA, 1998). (E)
以下三本書是更高階的讀本。每一本都涵蓋了複雜系統中的重要主題，但沒有一個涵蓋整個領域。第二本書的作者是經濟學家，因此這本書更有一種社會科學的味道。到目前為止，Mandelbrot的這本書已經相當老了，甚至早於「複雜系統」成為一個公認的領域，但它被認為是一本經典的、非常可讀的書，儘管書中所包含的想法並非全都被廣泛接受。
3. Modeling Complex Systems, N. Boccara (Springer, New York, NY, 2004). (I)
4. Complex Adaptive Systems, J. H. Miller and S. E. Page (Princeton University Press,Princeton, 2007). (I)
5. The Fractal Geometry of Nature, B. B. Mandelbrot (W. H. Freeman, New York,1983). (I) 中譯本:《大自然的分形幾何學》陳守吉/凌復華翻譯，上海遠東出版社，1998
三、複雜系統的實例
許多特定的複雜系統在各自的學術領域——生態系統，金融和商業的股票市場等——進行了集中研究。這篇論文的目的不是為了回顧這一特定主題的文獻，但這一節概述了一些專門針對特定複雜系統方法的文獻。
物理系統:儘管人們並不總是這樣認為，但事實上許多物理系統，特別是那些在凝聚態和統計物理中學習的物理系統都是複雜系統的真實例子。在複雜系統科學領域內的物理系統包括經典的凝聚態系統，如晶體、磁鐵、玻璃和超導體;包括經典(牛頓)流體、非線性流體和顆粒流的流體動力系統;在化學振蕩器和激發介質等系統上時空斑圖的形成;分子自組裝，包括tiling模型、生物分子和納米技術的例子;生物物理學問題，如蛋白質摺疊和大分子的物理性質;以及執行計算的物理系統，包括模擬和量子計算機。在凝聚態物理中，也許對複雜系統研究的根本見解第一次清晰地表述在Anderson在1972年的經典文章中:
6. 「More is different,」 P. W. Anderson, Science 177, 393–396(1972).（E）
在這篇論文中，Anderson指出了對基本物理理論的誤解，如量子力學是「萬物的理論」。大體上說,「雖然這些理論的確解釋了整個宇宙的活動,但是粒子的集體行為或元素在一個複雜系統往往服從湧現的物理法則,如氣體的狀態方程,並不能輕易地從底層的微觀理論中推導出來(在某些情況下根本不能推導出來)。換句話說，在宇宙的現象學中的物理定律有許多層次，只在其中某一個層次是由量子力學這樣的基本理論所描述的。要理解其他層次，就需要新的理論。
許多物理學家們是從凝聚態物理領域開始研究複雜系統的，他們對這一領域的理解肯定會幫助讀者理解複雜系統理論的思想和語言。最近兩本由物理學家直接參与的關於複雜系統研究的書是:
7. Statistical Mechanics: Entropy, Order Parameters and Complexity. P. Sethna (Oxford University Press, Oxford, 2006). (A) 本書附有一系列的在線程序和模擬模型，這些程序對解釋和理解其中一些概念非常有用。
8. Advanced Condensed Matter Physics, L. M. Sander (Cambridge University Press,Cambridge, 2009). (A) 這兩本都是高階的讀本，但是對於擅長數學的讀者來說，這些書為理解複雜系統的物理理論提供了一個很好的起點。
生態系統和生物進化:生物圈，無論是現在的狀態還是在進化的歷史上，都呈現出一幅令人著迷的運行中的複雜系統圖景。
9. Signs of Life: How Complexity Pervades Biology, R. Sol′e and. Goodwin (Basic Books,New York, 2002). (I) 這本書作了一個很好的介紹，其中包含了一些重要的數學元素，但也避開了最具挑戰性的部分。作者是一名物理學家和一名生物學家，這一組合使得這本書易於理解，對那些感興趣於物理思維如何在傳統的物理學領域之外做出貢獻的讀者很有意義。
10. Evolutionary Dynamics: Exploring the Equations of Life. A. Nowak (Belknap Press,Cambridge, MA, 2006). (I) 這是一本生物領域更偏技術性的書籍，也在生物學範疇內介紹了下文中會討論到的幾個複雜系統理論的領域。
下面兩篇論文從生態學視角提供了有益的討論：
11. 「Ecosystems and the biosphere as complex adaptive systems, 」S. A. Levin, Ecosystems 1,431–436 (1998). (I)
12.「Understanding the complexity of economic, ecological, and social systems,」 C.S. Holling, Ecosystems 4, 390–405 (2001). (I) 正如論文標題所示，這篇文章從生態學家的視角，提供了生態系統與經濟和人類社會的比較研究。
複雜系統領域的一些經典作品也屬於生態學和進化生物學領域：
13. 「Will alarge complex system be stable?」 R. M. May, Nature238, 413–414 (1972).(A) 這篇早期的重要論文將複雜系統思想應用於生態系統的穩定性，並且是最近網路理論研究工作的一個重要先驅(見第四部分A段)。
14. 「Towards ageneral theory of adaptive walks on rugged landscapes, 」S. A. Kauffman and S.Levin, J. Theor. Bio. 128, 11–45(1987). (A) 在這篇論文中，Kauffman和Levin首次描述了他們的NK模型，現在是宏觀進化論的標準模型之一。
15. At Homein the Universe, S. A. Kauffman (Oxford University Press, Oxford, 1995).(E) Kauffman之後寫的這本書對NK模型提供了易於理解的介紹。
人類社會:人類社會當然有很多方面（但並不是所有方面）可以通過定量的方法來研究。然而，研究複雜系統的科學家對人類社會的三個方面表現出了濃厚的興趣:(1)城市規劃和社會的物理結構；(2)社會結構和社會網路；(3)社會學實驗所揭示的社會之間的差異。我在這一節中討論了前兩個。實驗方法在下文第四部分E段中討論。
城市規劃領域最具影響力的作品之一是1961年由雅各布斯出版的一本著作。儘管它早於有關複雜系統的現代觀點的提出，但仍然激發了許多類似的想法。至今仍被廣泛閱讀:
16. The Deathand Life of Great American Cities, J. Jacobs (Random House, New York,1961). (E) 中譯本：《美國大城市的死與生》，金衡山譯，譯林出版社，2005
以下論文提供了最近將城市視為複雜系統的代表性成果。Bettencourt等人的文章闡述了在城市環境中標度理論的應用，儘管他們的結果並沒有被普遍接受，但帶來了非常大的影響。第一個是涉及相對較高的技術難度，而第二個是非技術的概述。我將在下文第四部分D段中更詳細地討論標度理論。
17. 「The size,scale, and shape of cities,」 M. Batty, Science 319,769–771 (2008). (E)
Batty是一位建築師，近年來在城市規劃中應用複雜系統理論位居前列。在這篇非技術性的文章中，他概述了當前有關空間模型、標度和網路理論的觀點。
18. Cities and complexity, M. Batty (MIT Press, Cambridge, MA, 2007). (I) 在這本書中，Batty對他上述論文的主題展開了廣泛的討論。雖然這本書偏技術性，但作者較好地利用模型和例子來支持他的觀點。
19. 「Growth,innovation, scaling, and the pace of life in cities,」 L. M. A. Bettencourt, J.Lobo, D. Helbing, C. K¨uhnert, and G. B. West, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104,7301–7306 (2007). (A) Bettencourt和他的合作者應用標度理論對城市環境的研究很有影響力。他們發現，描述美國城市物理結構的各種各樣的參數顯示了「冪律」的特徵。在下文第四部分D段中將對冪律作進一步討論。
20. 「A unified theory of urban living,」 L. M. A. Bettencourt and G. B. West, Nature 467,912–913 (2010). (E) 這篇非技術性的論文討論了將複雜系統方法應用於城市規劃的動因和潛在價值。
提到社交網路，複雜系統研究者已經有大量針對網路的一般性研究成果，這將在下文第四部分A段中來回顧。此外，社會學領域也有大量對人類社會網路的研究成果，雖然並不針對複雜系統的讀者，但也包括了許多這方面的關注。下面兩本書是很好的一般性文獻。Watts的這篇文章提供了一個有趣的觀點:複雜系統理論使這個已經將近一百年歷史的研究領域又煥發了生機。
21. Social Network Analysis: A Handbook, J. Scott (Sage, London,2000), 2nd edition.(I)
22. Social Network Analysis, S. Wasserman and K. Faust (Cambridge University Press,Cambridge, 1994). (A)
23. 「The 「new」 science of networks,」 D. J. Watts, Annual Review of Sociology 30,243–270 (2004). (I)
經濟學和市場:市場是複雜系統的典型例子，製造商、貿易商和消費者相互作用，產生了我們稱之為經濟的湧現現象。物理學家和物理學式的方法已經為經濟學做出了實質性的貢獻，並催生了「經濟物理學」的新領域，這是當前比較活躍的一個研究領域。
24. An Introduction to Econophysics: Correlations and Complexity in Finance, R. N.Mantegna and H. E. Stanley (Cambridge University Press, Cambridge, 1999). (I)
這是該領域一本標準的參考書。
25. Why Stock Markets Crash: Critical Events in Complex Financial Systems, D. Sornette(Princeton University Press, Princeton, 2004). (I)
儘管這本書主要關注的是金融市場，而不是經濟學，但這本有著較高認可度的著作是物理方法應用於經濟研究的一個很好例子。
26. 「Is economics the next physical science?」 J. D. Farmer,M. Shubik, and E. Smith,Physics Today 58 (9), 37–42 (2005). (E)這是一份易於理解的介紹性論文，它提出物理學能夠為我們對經濟和金融問題的理解做出貢獻。
關於複雜系統思想對經濟學的影響的根本爭論，是關於傳統「均衡」數學經濟學模型價值的爭論，與之相反的是基於「有限理性」或計算機模擬方法等新概念的新方法。對平衡這兩種觀點的的概述是由Farmer和Geanakoplos提出的。
27. 「The virtuesand vices of equilibrium and the future of financial economics,」 J. D. Farmerand J. Geanakoplos, Complexity 14 (3),11–38 (2009). (E)一些著作也介於經濟理論和複雜系統的其他領域之間。最近的一個例子是Easley和Kleinberg的書，它從一系列的領域中汲取了觀點，以定量卻清晰易懂的方式幫助闡明經濟行為和許多其他事物。
28. Networks,Crowds, and Markets, D. Easley and J. Kleinberg(Cambridge University Press,Cambridge, 2010). (E) 中譯本：《網路、群體與市場》，清華大學出版社，2011
模式生成和集體行為:在二維或三維空間中，複雜系統主體的相互作用可以產生許多種類空間斑圖，這個系統現象在許多科學分支中都可以看到，包括物理學(射線對流，擴散受限聚集)，化學(貝魯索-扎波丁斯基的反應)和生物學(胚胎形成，細菌菌落，動物群集和人類的集體行為)。圖靈的這篇論文是在生物形態發生背景下發展了斑圖生成理論的最早和最著名的努力之一，也是複雜系統文獻中的經典之作。
29. 「The chemical basis of morphogenesis,」 A. M. Turing, Phil.Trans. R. Soc. London B 237(37-72) (1952). (A)30. The Geometry of Biological Time, A. T.Winfree (Springer, New York, 2000), 2nd edition. (I) Winfree的這本書是一種不同尋常的、令人深思的文獻，它要求讀者有適度的數學基礎(除了模式生成之外，還有許多其他的主題)。
物理學方法被積極用於研究自主主體的集體運動如道路、行人交通、動物群集等。車行交通顯示出許多有趣的行為，這些行為來自於許多司機的集體行為，比如交通混亂加劇，如逆交通流的反向行駛以及所謂的「擁堵過渡」，即在交通密度達到臨界點的時候，汽車的速度突然下降。在行人交通中也可以看到一些類似的現象，儘管行人並不總是像汽車那樣被限制在一個維度的道路上，而自由度增加也會產生其他現象。
31. 「A cellular automaton model for freeway traffic,」 K. Nagel and M. Schreckenberg, J. Phys. IFrance 2, 2221–2229 (1992). (I) 經典的Nagel–Schreckenberg公路交通流量模型是將複雜系統理論的標準思想應用於現實世界問題的一個很好的例子，該模型是一種「元胞自動機」模型。元胞自動機將在下文第四部分C段中討論。
32. 「Traffic and related self-driven many-particle systems,」 D. Helbing,Rev. Mod. Phys. 73,1067–1141 (1997). (I) Helbing的這篇內容寬泛的評述中詳細地研究了Nagel-schreckenberg模型和許多其他的交通流模型和理論。
鳥群或魚群是一種合作現象，在這種現象中，成群結隊的動物以大致相同的方向集體飛行或遊動而可能變成一個整體。我們認為動物通過簡單的自我約束規則來達到這一目標，即模仿鄰居的行為，同時保持一個安全的距離。
33. 「Novel type of phase transition in a system of self-driven particles,」 T. Vicsek, A.Czir′ok, E. Ben-Jacob, I. Cohen, and O. Shochet, Phys. Rev. Lett. 75,1226–1229 (1995). (A)這篇文章介紹了目前研究得最好的的群體行為模型，對複雜問題進行了簡單而有效的簡化。
34. 「Collective motion,」 T. Vicsek and A. Zafiris, Rev. Mod. Phys.(in press). (I)這篇文獻充分總結了群集理論的進展。
35. 「Effective leadership and decision-making in animal groups on the move,」 I. D. Couzin, J.Krause, N. R. Franks, and S. A. Levin, Nature 433, 513–516 (2005). (I)這是使用簡化模型來闡明一個複雜的現象的另一個很好的例子。這篇論文展示了一群人能夠自組織地實現協調行動，從而有效地實現集體目標，即使只有一小部分人知道他們要去哪裡。
36. 「Empirical investigation of starling flocks: A benchmark study in collective animal behavior,」M. Ballerini, N. Cabibbo, R. Candelier,A. Cavagna, E. Cisbani, I. Giardina, A.Orlandi, G. Parisi,A. Procaccini, M. Viale, and V. Zdravkovic, Animal Behavior 76,201–215(2008). (I)最近一項關於群集現象的有趣研究是用視頻技術對大量的真實鳥類進行定量研究。這篇論文描述了一個協作項目，它結合了來自統計和凝聚態物理理論。
四、複雜系統理論
本文的其餘部分將關注複雜系統的一般性理論。既然複雜系統理論並不是一個單一的知識體系，也許「一般性理論」將是一個更合理的術語。借用聖塔菲學院Doyne Farmer教授的比喻，複雜系統理論並不是一本長篇小說，而是一系列短篇小說。至於複雜系統理論是否有一天會整合成統一的理論，這是目前的爭論，儘管我認為它不會。
A. 網格和網路
當前的複雜系統理論通常設定以某種特定方式相互作用的大量系統主體。為了對系統的細節進行量化，首先必須說明其拓撲關係，即指明它與誰進行交互；接下來是其動力學特徵，即個體是如何運轉以及個體之間是如何互動的。
拓撲通常是以格網形式來呈現的，而且這也是複雜系統理論研究領域中發展前景最廣闊的方向之一。通常情況下，規則網格幾乎不需要闡述，因為幾乎所有人都知道棋盤的形態。一些建立在規則網格上的模型在第四部分C段中會進一步介紹。然而，大多數複雜系統都有著更為複雜的非常規拓撲結構，它們需要一個更綜合的網路結構來表現。
近年來有幾本關於網路主題的書籍問世。下面Watts所著的這本書很受歡迎，儘管它包含了一些數學知識。Newman的書很長，涵蓋了很多方面的技術細節;科恩和哈夫林的這本書更短，更具有選擇性。我還為高階讀者列出了兩篇綜述，一篇簡述性的，一篇百科全書式的。
37. Six Degrees: The Science of a Connected Age, D. J.Watts (Norton, New York, 2003). (E)
38. Networks: An Introduction, M. E. J. Newman (OxfordUniversity Press, Oxford, 2010). (I)
39. Complex Networks: Structure, Stability and Function,R. Cohen and S. Havlin (Cambridge University Press, Cambridge, 2010). (I)
40. 「Exploring complex networks,」 S. H. Strogatz, Nature410, 268–276 (2001). (A)
41. 「Complex networks: Structure and dynamics,」 S.Boccaletti, V. Latora, Y. Moreno, M. Chavez, and D.-U. Hwang, Physics Reports424, 175–308 (2006). (A)
The book by Easley and Kleinberg cited earlier as Ref. 28also includes material on networks.
上文第28個參考文獻中由Easley和Kleinberg所著的書中也包括有關網路的內容。
B. 動力系統
對於複雜系統中的主體行為，已經發展成許多不同的理論。動力系統理論是其中最成熟的理論之一，個人或群體在時間尺度下的行為可以通過簡單的數學模型來進行耦合，從而表示相互作用。動力系統理論分為本節中闡述的連續動態，和下一節中闡述的離散動態。
連續動力系統通常是用微分方程來建模的，並展示了一系列具有複雜系統特徵的湧現行為，例如混亂和分叉。以下是三個基本的參考資料:
42. Sync: The Emerging Science of Spontaneous Order, S.Strogatz (Hyperion, New York, 2003). (E) 在這本較受歡迎的書中，由該領域先驅者之一介紹了動力系統理論的一些基本思想。本書特別側重於同步現象，但也包括其他主題的有用資料。
43. Chaos and Fractals, H.-O. Peitgen, H. Ju¨rgens, andD. Saupe (Springer, Berlin, 2004). (E) 這本有圖文並茂的介紹，適合本科生或高級中學學生閱讀的。
44. Dynamics: The Geometry of Behavior, R. Abraham and C.D. Shaw (Addison-Wesley, Reading, MA, 1992), 2nd edition. (E) 遺憾的是，這本非凡的著作已經絕版了，但仍然可以在圖書館中找到它。它本質上是一本圖畫書或漫畫，闡釋了動力系統的原理。在這個領域可視化做得較好，這是理解很多基本概念的一個好方法。
在動力系統上也有許多更高級的材料，如下文：
45. Nonlinear Dynamics and Chaos, S. H. Strogatz(AddisonWesley, Reading, MA, 1994). (I) 一本重要的關於動力系統理論標準方法的文章，適合有高等教育背景的閱讀者。
46. 「Deterministic nonperiodic ?ow,」 E. N. Lorenz, J.Atmos. Sci. 20, 130–141 (1963). (A) 這是一個很經典的領域。這是第一篇真正闡明了一個簡單系統中混沌行為起源的論文，行文清晰，儘管它需要一個強大的數學背景。
47. 「Controlling chaos,」 E. Ott, C. Grebogi, and J. A.Yorke, Phys. Rev. Lett. 64, 1196–1199 (1990).(A) 這一領域的另一篇重要論文，研究了控制混沌系統在技術層次上的重要課題。
C. 離散動力學和元胞自動機
離散的動力系統是上世紀七八十年代一個重要的研究課題。離散的動力系統通過一系列離散的「時間步驟」進化而來的，一個典型的例子就是邏輯斯諦映射，它顯示了有序系統向混沌狀態的一個轉變（實質上是多個轉變），它激發了關於複雜系統 「混亂邊緣」的大量研究。
48. 「Simple mathematical models with very complicateddynamics,」 R. M. May, Nature 261, 459–467 (1976). (I) 這是一篇關於邏輯斯諦映射和類似的離散動力系統的經典的教學性綜述，由一位複雜系統理論之父所總結。涉及的數學是初級的，只有代數和微積分，但有些概念很難形象化。
49. 「Universal behavior in nonlinear systems,」 M. J.Feigenbaum, Physica D 7, 16–39 (1983). (I) 在1978年，Mitchell Feigenbaum證實了動力系統理論最重要的結論之一。他最初關於這個題目的研究論文在技術上頗具挑戰性，但之後的這篇論文相對來說比較通俗易懂，並提供了一個很好的理論概要。Feigenbaum的理論也可以在Strogatz的書中（第45個參考文獻）找到。
在時間和空間上離散的動力系統被稱為元胞自動機，簡稱為CAs，它們在複雜系統領域被精確地歸於由許多互動主體形成的系統。儘管也用於研究其他幾何圖形，但最簡單和最好地研究案例是在網格上。眾所周知的元胞自動機的例子包括:J.H.康威的「Game of Life」、「Rule 110」自動機，它具有通用計算能力，以及第三部分中提到的nagel-schreckenberg車流模型。
50. 「Mathematical Games: The fantastic combinations ofJohn Conway』s new solitaire game 「life」,」 M. Gardner, Scienti?c American 223,120–123 (1970). (E) Martin Gardner為《Scienti?c American》撰寫的出色的數學遊戲專欄，其中幾乎所有著名的元胞自動機模型都在其中，其中Conway的「Game of Life」，第一次在這裡出現。幾十年後，這篇文章仍然是一個很好的介紹。
51. Winning Ways for Your Mathematical Plays, J. H.Conway, R. K. Guy, and E. R. Berlekamp, volume 2 (A. K. Peters, Natick, MA,2003), 2nd edition. (I) 這是四冊關於遊戲的優秀著作中的第二冊，介紹了諸如棋盤遊戲和紙牌遊戲,以及他們的數學分析。這本書最初出版於20世紀80年代，但最近又重新出版了。它包括了對Game of Life的徹底討論。
52. Brainchildren: Essays on Designing Minds, D. C.Dennett (MIT Press, Cambridge, MA, 1998). (E) 這本書不是專門針對元胞自動機研究者的，但是題為「Real Patterns」的這一章不僅是對元胞自動機的一個很好的介紹，更是為對複雜系統感興趣的研究者們在更廣闊的領域中提供了模型過程。
53. A New Kind of Science, S. Wolfram (Wolfram Media,Champaign, IL, 2002). (I) 這本巨著用大篇幅討論了作者的研究,但這本書的第一部分,尤其是前一百頁左右,提供了關於元胞自動機非常可讀的介紹,清晰地劃定了基本的領域，但只適宜追求中等數學內容的讀者。
54. 「Studying arti?cial life with cellular automata,」 C.G. Langton, Physica D 22, 120–149 (1986). (I) 一篇關於元胞自動機理論的很有影響力的早期論文，它建立起與複雜系統研究其他領域之間的聯繫，包括混沌理論和「人工生命」(參見第四部分H段)。此外，該論文還回顧了一些相當迷人的模擬結果，這些結果直接來自拍攝計算機終端屏幕。
55. Cellular Automata: A Discrete Universe, A. Ilachinski(World Scienti?c, Singapore, 2001). (A) 對於高階讀者來說，這本書提供了關於元胞自動機的大部分內容。
在第1個參考文獻的第11章中，Mitchell也為細胞自動機的研究提供了一個很好的概述。對那些感興趣的人來說，一個出色而有趣的資源是Andrew Trevorrow和Tomas Rokicki的免費電腦程序，它模擬了一種廣泛的細胞自動機，並展示了他們的動態而優雅的計算機圖形。
D. 標度理論和臨界
在複雜系統理論的基本工具中，物理學思想中的標度、相變與臨界現象是其中重要的部分。在前文中，Feigenbaum關於離散動力系統在「混沌邊緣」的臨界狀態的研究（第49條參考文獻），就是其中一個，當然也有許多其他例子。冪律分布是通過對許多複雜系統進行觀察得到的一個驚人的發現。冪律分布被稱為「標度」，因為即使測量的對象被重新調整，它們仍保持原有的形狀，即等同於與一個常數相乘。在複雜系統中，關於冪律分布與標度理論起源的探究，已經作為研究課題被探討了數十年。以下兩篇論文提供了該領域的總體概述：
複雜系統理論中的冪律分布已成為一些重要刊物的熱點話題，最早可追溯到19世紀90年代帕累托的相關研究。冪律分布的機制一直是特別關注的焦點。相關研究表明有望建立一個單一的數學機制對各種冪律分布進行總結，從而形成統一的複雜系統理論。 「自組織臨界性」就被認為是這樣一個機制。然而，目前的研究尚未達成共識，因為存在許多不同的機制，一個統一的理論似乎並不存在。
56. 「A brief history of generative models for power lawand lognormal distributions,」 M. Mitzenmacher, Internet Mathematics 1, 226– 251(2004). (I)
57. 「Power laws, Pareto distributions and Zipf』s law,」 M.E. J. Newman, Contemporary Physics 46, 323–351 (2005). (I)
58. 「On a class of skew distribution functions,」 H. A.Simon, Biometrika 42, 425–440 (1955). 第一個也是最重要的一個冪律機制便是「富者愈富」或者「偏好連接」機制。Simon是第一個用現代形式寫下這個理論的人，儘管這個思想的許多表達都在早期作品中呈現過。比如「A mathematical theory of evolution based on theconclusions of Dr. J. C. Willis,」 G. U. Yule, Philos. Trans. R. Soc. London B213, 21–87 (1925). (A)
59. 「Self-organized criticality: An explanation of the1/f noise,」 P. Bak, C. Tang, and K. Wiesenfeld, Phys. Rev. Lett. 59, 381– 384(1987). (A)
物理學家早就意識到，物理系統精確地調整到一個特殊的「臨界點」時將會顯示出冪律行為，但物理系統卻很難作為冪律發生在自然系統中的一個好的例證。因為這類系統一般很難被調整到臨界點。Bak等人在這篇文章中提出了一種巧妙解決問題的方法，指出某些類別的系統通過他們的動態本質會自動地調整臨界點。這一被稱為「自組織臨界」的過程，在這篇文章中由一個名為「自組織沙堆」的元胞自動機模型來闡釋。
60. 「Robust space–time intermittency and 1/f noise,」 J.D. Keeler and J. D. Farmer, Physica D 23, 413–435 (1986). (A) 這篇文章有時候在有關自組織臨界性的文獻中被忽略了。這篇文章比Bak等人的文章早了一年多，其中描述了許多重要的概念，這些概念構成了Bak等人方法的基礎。
61. 「Self-organized critical forest-?re model,」 B.Drossel and F. Schwabl, Phys. Rev. Lett. 69, 1629–1632 (1992). (A) 也許最簡單的自組織臨界模型是Schwabl和Drossel的森林火災模型。儘管它在Bak等人的沙堆模型之後提出，但它更容易理解，並可能成為研究該理論的一個更好的起點。
62. How Nature Works: The Science of Self-OrganizedCriticality, P. Bak (Copernicus, New York, 1996). (E) 如果算是我多少有點盲目崇拜的話，這是由這個理論最偉大的支持者撰寫的關於自組織臨界科學的一個自成一體，可讀性很強的介紹。
63. 「Highly optimized tolerance: A mechanism for powerlaws in designed systems,」 J. M. Carlson and J. Doyle, Phys. Rev. E 60,1412–1427 (1999). (I) 另一種關於冪律特徵的一般性理論是Carlson和Doyle的「高優化容限」(HOT)理論。雖然它的提出者並不認為它能解釋所有冪律，但在某些情況下，它很可能比自組織臨界狀態更符合觀察結果。這篇論文介紹了「高優化容限」(HOT)理論中最著名的模型，即「高優化森林火災」模型，它與上面的自組織森林火災模型類似。
64. 「A general model for the origin of allometric scalinglaws in biology,」 G. B. West, J. H. Brown, and B. J. Enquist, Science 276, 122–126 (1997). (A)
也許近年來這一領域最大的轟動是由生物異速生長理論所創造的，即由West提出的生物體冪律標度。這篇是該理論的原創論文，儘管West等人自那以後已經發表了許多其他的論文。
65. 「Life』s universal scaling laws,」 G. B. West and J. H.Brown, Physics Today 57 (9), 36–42 (2004). A general introduction to the theoryof West et al. for physicists. (E)
Mandelbrot的這本書（第5條參考文獻）也是關於此話題的一個重要的歷史性文獻，它在冪律和聚焦非整數維度曲線與形狀的分形研究之間建立了聯繫。
E. 適應性理論與博弈論
通常複雜系統都有一個共同的屬性，那就是適應性。具體來說，系統中大量主體的集體行為會導致系統的特徵優化，這就是適應。其中一個經典的理論就是生物進化，因為進化是個體在一個群體中進行資源競爭時體現出的特質，因此這實際上也是系統中主體互動的結果,或者說進化就是複雜系統中的湧現現象。
具有適應性的複雜系統也可以被稱作「複雜適應系統」，而這其中最基本的概念就是「適應度「。「適應度」可以被定義為個體、群體、物種或策略在競爭中體現出的優勢度量，這個度量則可以告訴我們個體、群體、物種或策略是否可以繁殖或增值。在最簡單的模型中，我們可以建立一個適應度函數，並將描述性參數（例如個體大小或覓食策略等）映射到適應度值，最終我們可以利用這個函數尋找到最大適應度的參數值。
以下三本書雖然不是專門針對複雜系統的，但它們都提供了很全面的背景知識:
66.The Theory of Evolution, J. Maynard Smith (Cambridge University Press,Cambridge, 1993), 3rd edition.這本MaynardSmith寫的大眾入門級書籍是學習進化論的最佳起始點。
67.Climbing Mount Improbable, R. Dawkins (Norton, New York, 1997).Dawkins是上個世紀最著名的科學作家，同時他的有關進化生物學的著作也十分有影響力。其中，他早期的TheSelfish Gene《自私的基因》可能是繼達爾文著作之後最有影響力的進化論書籍了。這本書很好的為初學者介紹了當今科學界對於進化論的理解。
68.The Structure of Evolutionary Theory, S. J. Gould (Belknap Press, Cambridge,MA, 2002). (I) 適應性這樣的生物學概念後來也被借鑒至計算機領域。例如，我們可以通過競爭的方式挑選最好的程序或演算法，並讓其擁有更多的後代，並讓下一代再次競爭，並以此循環往複。經過一系列的競爭，我們最終可以得到一個針對特定難題最好的解。這樣的競爭方法可以廣泛利用於各類優化問題中，而這種計算方法則可以被稱作遺傳演算法。
69.「Genetic algorithms,」 J. H. Holland, Scientific American 267 (1), 66–72 (1992).
John Holland是這個領域的創始人和倡導者，他曾經也寫了這樣一本介紹性的非專業著作。
70.「Evolving inventions,」 J. R. Koza, M. A. Keane, and M. J. Streeter, ScientificAmerican 288 (2), 52–59 (1992).這是一本有關遺傳演算法的討論，書中專門介紹了如何將遺傳演算法應用於計算機軟體的發展。
71.Introduction to Genetic Algorithms, M. Mitchell (MIT Press, Cambridge, MA,1996).
雖然這本書已經相對較老，但Mitchell的這本遺傳演算法書仍是這個主題下最重要的書。對於想深入了解這個領域的人來說也是不錯的選擇。
我們說適應性常常受到一些物理參數（體型大小）的影響，但很少提到系統中主體之間的關係。其實，主體之間的互動行為也會對個體或群體的適應性產生很大影響。不過，這種複雜的互動行為很難被參數化，這也是為什麼近來出現了一個專門解釋這種現象的理論。解釋這種主體間互動關係的理論被稱作博弈論。
博弈論中的「博弈」可以理解為是對弈者之間的互相反饋，對弈者做出主觀選擇，而其他對弈者則根據前者的選擇做出反饋。例如：在生物進化模型中，博弈論可以模擬個體間的交配策略；在經濟學中，它可以用於解釋市場交易者的行為；而博弈論在社會學中可以模擬個人的生活、財務和職業決策；除此之外，還有很多其他的領域也會利用博弈論來解決問題。
MortonDavis曾寫了一本面向非專業讀者的博弈論書籍，雖然這本書據面世已經過去了近30年，但它依舊是這個領域很好的入門書籍。這本書最近又有了大量的重印版而且價格也不貴，所以我也鼓勵學生或研究者買來讀讀。如果你想要一本深入且有數學介紹的書籍，我建議你去看看Myerson的書，Myerson是這個領域的大牛；除此之外，Watson也有一本從現代角度介紹博弈論的書籍。
72.Game Theory: A Nontechnical Introduction, M. D. Davis (Dover, New York, 1997).(E)
73.Game Theory: Analysis of Conflict, R. B. Myerson (Harvard University Press,Cambridge, MA, 1997). (A)
74.Strategy: An Introduction to Game Theory, J. Watson (Nor- ton, New York, 2007),2nd edition. (I)
Nowak寫的博弈論專註於生物進化領域，而Easley和Kleinberg的書講到了博弈與網路之間的關係。博弈論領域中有一些內容是複雜系統話題不可缺少的，所以我建議所有對這個話題感興趣的都去了解一下。
75.The Evolution of Cooperation, R. Axelrod (Basic Books, New York, 2006).
「囚徒的困境」可能是博弈論中最著名的理論基礎之一，也是最簡單的一個。而RobertAxelrod組織的同名競賽也成了是博弈論歷史上的一個著名事件。在這個競賽中，參賽者需要設計並提交兩名囚徒在生存競爭的最佳策略。最終，數學生物學家AnatolRapoport用一種極其簡單的戰略贏得了競賽，大家把這個戰略稱為「針鋒相對」。具體來說就是兩個囚徒在競爭中，總是使用與對手相同的策略。Axelrod以此解釋為什麼動物有時會相互合作，即便這種合作在最初看來，並不符合兩方的最佳利益。
76.「Emergence of cooperation and organization in an evolutionary game,」 D. Challetand Y.-C. Zhang, Physica A 246, 407–418 (1997).物理學家Challet和Zhang提出的了一個非常簡單的博弈遊戲，名字叫「theminority game」（少數遊戲）。雖然它十分簡單，但是在遊戲中玩家卻顯示出了非同尋常的複雜行為。遊戲開始有n個玩家，其中n是奇數，每個玩家需要不斷地在兩種策略間選擇：移動一步或移動兩步。如果某個玩家的選擇是少數的那群，它就贏了。很明顯，這個遊戲並沒有普遍的最佳策略，因為大家在玩的時候無論如何都會成為多數人，而最終輸掉遊戲。「theminority game」（少數遊戲）是BrianArthur提出的遊戲的簡化版本，也通常被稱為ElFarol問題，以紀念新墨西哥州聖塔菲的一個著名的酒吧。
77.The Bounds of Reason: Game Theory and the Unification of the BehavioralSciences, H. Gintis (Princeton University Press, Princeton, NJ, 2009).
近幾十年，一個非常有趣的領域開始發展起來，大家把它叫做實驗博弈論，也有稱為行為博弈論或實驗經濟學。實驗博弈論的不同之處在於它拋棄了只是紙上談兵的博弈遊戲，而是做一些真實實驗去測試人在博弈遊戲中的反應。這些實驗最驚人的結果在於，即便遊戲是非常簡單的，人們也一般不會去選擇理論上最優的策略，甚至金錢鼓勵也沒有用。這種奇怪的現象被統稱為「boundedrationality」（有限理性）。有限理論說我們不能假設人們會用最多的信息做出對自己最優選擇。這樣的結論雖然十分簡要，但卻引起了很多經濟學家的爭論。
F. 資訊理論
顧名思義，資訊理論是用來描述和量化信息的。雖然資訊理論一般不算在複雜系統的範疇裡面，但是它卻是研究和理解複雜系統過程中最常用的工具。最開始它是用於理解電子工程中電子通訊能力的。但近年來，它的應用範圍變得越來越廣泛，並用它去發現和研究各種模式和規律。假如一種規律十分明顯，這種規律便可以用低信息量來表示，例如周期性出現的符號、數字以及顏色等。如果我們可以非常精準的通過前面的符號規律推斷出後面即將出現的符號，那麼這種符號就會有非常小的信息量。這種想法現在已經用於DNA序列的檢測、網路科學、動力系統等等實驗科學中。
78.An Introduction to Information Theory, J. R. Pierce (Dover, New York, 1980),2nd edition. 雖然Pierce的這本書已經比較老了，但是它依舊是最好的資訊理論入門典籍。書中有一些內容需要對數學的理解，不過Pierce解釋的還不錯。
79.Elements of Information Theory, T. M. Cover and J. A. Thomas (John Wiley, NewYork, 1991). 這本書比較詳盡的介紹了現代資訊理論，不過需要讀者對數學有比較深刻的理解。
80.「A mathematical theory of communication I,」 C. E. Shannon, Bell SystemTechnical Journal 27, 379–423 (1948).這是資訊理論創始人ClaudeShannon的原創論文。在論文中，Shannon第一次非常完整的介紹了資訊理論的基礎。除此之外，對想了解資訊理論數學部分的人，這篇文章也寫得很棒。
複雜系統中最活躍的領域之一就是利用資訊理論去衡量系統的複雜性。資訊理論可以回答我們「複雜系統是什麼？」,「一個系統的複雜度有多少」這樣的問題。其中最著名的例子要數KolmogorovComplexity（KC）了。具體來說，KC可以被定義為描述完整系統的最小程序序列長度，如果KC小代表程序序列短且系統的複雜度低，相反亦然。不過，想要計算KC是十分困難的，有時甚至是異想天開的，所以研究者常常需要花費很大的努力去找到好的辦法。
81.「How to define complexity in physics, and why,」 C. H. Bennett, in W. H. Zurek(editor), 「Complexity, Entropy, and the Physics of Information,」 pp. 443–454(Addison-Wesley, Reading, MA, 1990).這是前沿領域學者寫給非專業人士看的文章。
82.Complexity: Hierarchical Structure and Scaling in Physics, R. Badii and A.Politi (Cambridge University Press, Cambridge, 1997).
這本書的第八章和第九章很好的介紹了衡量複雜度的方法，並正好與我下面要講的計算複雜度有聯繫。
G. 計算複雜性理論
計算複雜性可能跟當前主流的複雜系統研究交叉較少，但是具有非常高的實用價值。計算複雜性理論研究的是完成某些計算任務的複雜度，例如算出解決一個問題所需要的時間或步數。雖然計算複雜性理論一般是計算機中的話題，但是這個理論應用廣泛，進化生物學、分子生物學、統計物理、博弈論、工程等等都有涉及。
例如尋找一個物理系統基態（系統的最低能量態）這樣的問題，我們可以通過計算複雜性理論算出尋找的時間或步數。有時，這樣的問題挺容易解決的，但是在很多時候，系統的基態是很難通過一般原理或方法計算的。在遇到這種情況時，除非通過窮舉法找到基態，我們只能通過一些基本假設，去證明這樣的問題是沒有快速的一般方法的。
事實上自然與以上這種計算方式無異。當自然尋找系統的最低能量態時，它實際上是在執行一個計算。如果我們可以證明沒有快速的方法進行該計算，這說明這個物理系統將不會很快的找到最低能量態；或者，如果所需要尋找的能量態集合數量太大，這個計算過程有可能需要數年或數個世紀。因此，計算理論可以讓我們非常真實地了解物理（生物或社會）系統如何運作。
計算複雜性理論中最有名的問題要數最基本的「P=NP?」問題，這個問題有時甚至會登上報紙。P問題是指那些可以被「快速」解決的問題，當然「快速」需單獨定義。一個常見的P問題是兩個矩陣的乘積計算，它有一個很簡易快速的解法。另一類NP問題就不太一樣，這類問題一般可以快速的檢查解決方案是否正確，但並沒有快速的解法。
就拿剛才的例子來講，如果你問我兩個矩陣的乘積，我可以很快的計算出結果並跟正確答案對比，這麼來說，P問題是NP問題的子集。當然，NP問題可以很容易的檢查，但是不一定容易去計算，就比如計算機科學裡典型的「TravelingSalesman Problem」（旅行推銷員問題）。這個問題是這樣的，假設有n個城市，每個城市都與其他城市直接相連，現在有一個推銷員需要去每個城市去推銷，但要求這個人總共的旅程不能多餘m公里，求這樣的解。當然，你可以給我一個解，我可以很快的檢查這個推銷員是否走過了所有城市，以及總旅程是否少於m公里。但是，如果你只是給我這樣一個問題讓我自己去找解，這會非常難，因為這個問題中有非常多可能的解，而這裡並沒有一個一般辦法去找到符合條件的解。大家公認的理解是現在沒有辦法去快速的找到旅行推銷員問題的解，通俗些講，最好的辦法就是嘗試每一條路線並一個一個測試，直到找到符合條件的路為止。
既然大家公認NP問題的集合會比P問題的集合更大，這就說明兩個集合是不等價的。不過，這種看法也可能是錯的：也許存在這樣一個方法，它可以同時解決NP問題和P問題。總之，大部分計算複雜性理論的研究者還是相信前者是對的，但是還沒有人能夠證明它，甚至沒有辦法去思考這樣的問題。
83.「NP-complete problems in physical reality,」 S. Aaronson, ACM SIGACT News 36(1), 30–52 (2005).在Aaronson的這篇文章中，他討論了計算複雜度理論的應用，特別是以「NPCompleteness」（NP完全）為基礎的問題，例如蛋白質摺疊、量子計算以及相對論等，他在介紹這些內容時引入了許多計算複雜度的概念。
84.The Nature of Computation, C. Moore and S. Mertens (Ox- ford University Press,Oxford, 2011).這是一本由兩個頂尖的複雜系統研究者撰寫的計算複雜度入門書籍，它可讀性非常高且信息量豐富。這本書強調了一個重要的想法——計算機並不是唯一可以實現計算的東西，各種生物系統和人造世界也在時時刻刻做著各種各樣的計算，因此計算理論也可以嫁接在這些系統中。
85.Introduction to the Theory of Computation, M. Sipser (Thomson, Boston, MA,2006), 2nd edition.這是一本計算機領域中常用的計算複雜度書籍。
H. 基於Agent建模
研究複雜系統理論有多種計算機模型可以選擇，比較標準且廣泛適用的模型有數值分析（積分、線性代數、光譜以及蒙特卡羅方法等）。但是，有一個方法是特別針對複雜系統研究的，也基本是由複雜系統科學家開發的，它被稱為基於Agent建模。
基於Agent建模的目標是分別而獨立地模擬主體，將其放入複雜系統中並研究主體間的互動關係。這樣做可以讓複雜系統的湧現效果自然的體現出來，而不是硬性地編碼出來。這裡前兩篇文章通過非常不同的角度介紹了基於Agent建模的方法；而第三個參考資料則是一整個討論基於Agent建模的篇章系列，同時也包括了幾篇介紹性的文章。
86.「Agent-basedmodels,」 S. E. Page, in L. Blume and S. Durlauf (editors), 「The New PalgraveEncyclopedia of Economics,」 (Pal- grave Macmillan, Basingstoke, 2008), 2ndedition. (E)
87.「From factors to actors: Computational sociology and agent- based modeling,」 M.W. Macy and R. Willer, Annual Review of So- ciology 28, 143–166 (2002). (E)這本由Miller和Page寫的書也介紹了很多很有用的方法。
88.Adaptive agents, intelligence, and emergent human organization: Capturing complexity through agent-based modeling, B. J. L. Berry, L. D. Kiel, and E.Elliott (editors), volume 99, Suppl. 3 of Proc. Natl. Acad. Sci. USA (2002).(E)
還有幾本書介紹了基於Agent建模在一些具體科學領域的應用。例如：
89.Individual-based Modeling and Ecology, V. Grimm and S. F. Railsback (PrincetonUniversity Press, Princeton, NJ, 2005). An introduction to agent-based modelingin ecology. (I)
90.Agent-Based Models, N. Gilbert (Sage Publications, London, 2007). A very shortintroduction to social science applications of agent-based models. (I)
還有幾本經典的書籍這裡也列出來了：
91.「Dynamic models of segregation,」 T. Schelling, J. Math. Soc. 1, 143–186 (1971).
Schelling在1971年提出了最早期且最真實的一個基於Agent的建模，這個模型是用於模擬種族隔離的。在當時，Schelling還沒有電腦（或者對電腦並不感興趣），所以他就用硬幣和網格完成了模擬實驗。Schelling也因此獲得了2005年的諾貝爾經濟學獎，這也是至今唯一一個獎勵給傳統複雜系統研究的諾貝爾獎。
92.Growing Artificial Societies: Social Science from the Bot- tom Up, J. M.Epstein and R. L. Axtell (MIT Press, Cambridge, MA, 1996).Epstein和Axtell介紹了一個十分精妙的湧現模型。這個模型通過模擬簡單的主體和他們之間的關係得到了非常複雜的行為。想實驗這個基於Agent的建模，可以從這個系列開始：這些規則簡單易用，且最終的實驗結果也可以很好的得到可視化效果，這也讓這個模型變得很容易理解。有一些軟體其實已經包含了部分寫好的模型，可以直接用。
93.「Artificial economic life: A simple model of a stockmarket,」 R. G. Palmer, W.B. Arthur, J. H. Holland, B. LeBaron, and P. Tayler, Physica D 75, 264–274(1994).
還有一個很好的基於Agent的建模是人工股票市場，這個模型是Palmer在90年代初在SantaFe Institute寫的。在這個研究中，模型單獨的模擬了多個交易者的行為，每個交易者還擁有完全不同的交易策略以及市場認知。他們觀察到，在模型運轉至平衡態時，它顯示出新古典經濟學的模式，而其它運轉至混沌態的模型，行為則更像真實股票市場的行為。
94.「An approach to the synthesis of life,」 T. S. Ray, in C. Langton, C. Taylor, J.D. Farmer, and S. Rasmussen (editors), 「Artificial Life II,」 volume XI of SantaFe Institute Studies in the Sciences of Com- plexity, pp. 371–408(Addison-Wesley, Redwood City, CA, 1991).一個更具創新性以及影響力的基於Agent的建模是Ray做的Tierra進化模型。在這個模型中，計算機程序將自己複製到新的內存當中，然後它們再通過變異和競爭來取得最多的電腦系統資源（CPU時間以及內存）。雖然這個模型有點像之前幾章介紹的遺傳演算法，但是Tierra還是有別與它，因為這裡的Tierra沒有人工設計的適應度函數。相反，這些程序會想辦法繁殖並存活下來，其他的程序則只能消亡，也就是說，這裡的適應度函數就像是生物進化一樣，是自然湧現出來的。Tierra是第一個這樣的模型，近些年又出現了Avida系統。像這樣的系統大家統稱為「人工生命」模型。「人工生命」成為了90年代複雜系統研究的主流。
最後介紹一下各種基於Agent建模的軟體，有些是已經寫好的高級編程庫，這些非常適合前沿研究，例如Repast和Mason就比較常用。而其他一些則非常適合教學使用且不需要太多背景知識，NetLogo是一個很好的起點。
五、總結
複雜系統是一個廣泛的領域，包含了許多不同的方法並且擁有同樣寬廣的應用範圍。這裡所回顧的文獻僅僅涵蓋了這個豐富且頗具活力的研究領域中的一小部分。當感興趣的讀者讀完這篇文章時，會發現仍然有需要進一步追尋的大量研究資料，而對於那些被現存問題所激發的科學家們而言，則有足夠的機會做出貢獻。科學才剛剛開始探索複雜系統研究領域的問題，我們的未知遠遠超出已知。對於科學家而言，複雜系統為持續探尋深奧而重要的科學領域提供了廣闊而豐富的可能性。
本人學的就是系統科學，專研複雜系統。
可惜複雜系統也有很多細分的方向，比如複雜網路、多主體系統什麼的。
如果對多主體系統感興趣，可以看看預知社會：群體行為的內在法則 (豆瓣)，個人感覺不錯，不過讀第一遍可能比較費勁。不知道是不是因為中文翻譯的不怎麼樣……
《複雜》米歇爾·沃爾德羅普
不是這個領域的，實在業餘，但是需要使用相關知識，非常渴望牛人溝通。拋磚引玉，求大神推薦中文材料，英文讀起來太慢。
1.《NASA系統工程手冊》，經典中的經典。
2.《系統動力學》有兩本中文教材。
3. 系統動力學衍生出來的一些數學運籌學、模擬之類的東西就不展開了，應用價值不大。我所知道的複雜系統模擬都在用matlab做。
4. 雜書暢銷書《系統之美》、《系統思考》不多的中文書籍，能找到mobi，剛下載好。
5. MIT有一些材料不錯，目前在找。
6. 對工作沒什麼指導意義：前面提到的《生命是什麼》我很喜歡；《複雜》快寫成了小說了，不建議讀；《混沌與秩序》、《湧現》都是類似基於混沌去描述系統的思想，哲學上的不可知論，我很認同但是我的同時和客戶不會買賬。
還有一本書 叫「湧現」 寫得挺深入淺出 主要講複雜系統的行為怎樣放大，扭曲或者忽略掉內部細小因素的變化。
http://www.swarmagents.com/
這個網站挺好，有這方面的內容，共享的複雜系統的書籍也很多。
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