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內容簡介: |
从微观细胞网络到宏观生态系统,从社会经济运行到全球气候变化,各类复杂系统均由异质性个体构成,其非线性相互作用催生复杂系统行为,传统还原论难以破解整体规律,而ABM提供了自下而上的研究视角。《基于主体与个体的建模》围绕复杂系统研究,系统介绍建模方法及实践路径。开篇阐释建模核心概念,指出模型是对真实系统的有目的的简化,旨在解决问题、解释规律与预测行为,其构建需依据研究问题取舍系统要素,通过方程或程序实现模拟实验。核心内容聚焦基于主体建模(ABM)与基于个体建模(IBM)。ABM将系统组件抽象为具有自主性、适应性和交互性的“主体”,通过模拟主体交互揭示宏观模式涌现机制;IBM则从个体层面出发,关注个体行为及相互作用对系统整体的影响。建模实践部分,引导读者完成从提出研究问题、收集假设、选择参数,到运用NetLogo软件实现模型的全流程,结合实例与代码讲解操作技巧,并介绍“模式导向建模”策略以解决模型设计与校准问题。
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目錄:
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目录译者前言前言致谢第Ⅰ部分 基于主体的建模和NetLogo基础1 模型?基于主体的模型及建模周期 31.1 引言?动机与目标 31.2 模型 41.3 建模周期 71.4 基于主体的建模 91.5 小结与结论 111.6 练习 112 NetLogo入门 132.1 引言与目标 132.2 NetLogo快览 142.3 示例程序:蘑菇搜寻模型 162.4 小结与结论 252.5 练习 283 ABM 的描述与阐述:ODD协议 313.1 引言与目标 313.2 ODD概述 323.3 ODD协议 323.4 案例:蝴蝶的虚拟廊道 393.5 小结与结论 413.6 练习 424 实现第一个基于主体的模型 434.1 引言与目标 434.2 ODD与NetLogo 434.3 蝴蝶登顶模型:从ODD到NetLogo 444.4 注释与完整程序 504.5 小结与结论 524.6 练习 535 从动画到科学 555.1 引言与目标 555.2 廊道观测 565.3 分析模型 605.4 时序结果:添加图表与文件输出 615.5 真实场景 625.6 小结与结论 655.7 练习 656 测试程序 676.1 引言与目标 676.2 常见错误类型 686.3 NetLogo程序调试和测试技术 716.4 测试文档 806.5 案例与练习:文化传播模型 816.6 小结与结论 836.7 练习 84第Ⅱ部分 设计ABMs模型的概念框架7 第Ⅱ部分的引言 877.1 第Ⅱ部分的目标 877.2 第Ⅱ部分的概述 888 涌现 908.1 引言与目标 908.2 简单涌现动态的模型 918.3 仿真实验和行为空间 928.4 复杂涌现动态的模型 978.5 小结与结论 1018.6 练习 1029 观察 1049.1 引言与目标 1049.2 通过NetLogo视图观察模型 1059.3 其他界面显示 1079.4 文件输出 1099.5 作为输出编写器的行为空间 1129.6 输入的原语和菜单命令 1139.7 小结与结论 1139.8 练习 11410 感知 11610.1 引言与目标 11610.2 变量作用域 11710.3 使用其他对象的变量 12010.4 感知的应用:商业投资者模型 12110.5 小结与结论 12910.6 练习 12911 适应性行为和目标 13111.1 引言与目标 13111.2 NetLogo中的识别和优化备选对象 13211.3 商业投资者模型中的适应性行为 13511.4 非优化适应性行为:一个满意度示例 13711.5 目标函数 13911.6 小结与结论 14011.7 练习 14012 预测 14212.1 引言与目标 14212.2 预测的示例效果:商业投资者模型的投资期限 14312.3 实现和分析子模型 14512.4 分析投资者效用函数 14712.5 显式预测建模 14912.6 小结与结论 15012.7 练习 15113 相互作用 15213.1 引言与目标 15213.2 相互作用的NetLogo编程 15313.3 电话营销模型 15413.4 模型的深化:全局相互作用 15813.5 直接相互作用:电话营销模型中的合并 15813.6 客户的反击:记住谁打过电话 16113.7 小结与结论 16313.8 练习 16414 调度 16614.1 引言与目标 16614.2 NetLogo中的时间建模 16614.3 小结与结论 17514.4 练习 17515 随机性 17715.1 引言与目标 17715.2 ABM中的随机性 17815.3 NetLogo中的伪随机数的生成 17915.4 随机过程示例:行为的经验模型 18515.5 小结与结论 18715.6 练习 18816 集群 19016.1 引言与目标 19016.2 什么是集群 19016.3 NetLogo中的集群建模 19116.4 示例:野狗集群模型 19216.5 小结与结论 20316.6 练习 204第Ⅲ部分 面向模式的建模17 第Ⅲ部分的引言 20717.1 迈向结构现实模型 20717.2 单模式和多模式? 强模式和弱模式 20817.3 第Ⅲ部分概述 21118 模型结构的模式 21218.1 引言与目标 21218.2 POM 中设计模型结构的步骤 21318.3 示例:欧洲山毛榉林建模 21318.4 示例:管理核算与共谋 21818.5 小结与结论 21918.6 练习 21919 理论发展 22119.1 引言与目标 22119.2 虚拟实验室中的理论发展和强推理 22219.3 ABM 理论发展的示例 22419.4 练习示例:留下还是离开 22719.5 小结与结论 23119.6 练习 23220 参数化和校准 23320.1 引言与目标 23320.2 ABM 的参数化是不同的 23420.3 子模型参数化 23520.4 校准概念和策略 23520.5 示例:林戴胜模型的校准 24120.6 小结与结论 24520.7 练习 246第Ⅳ部分 模型分析21 第Ⅳ部分的引言 25121.1 第Ⅳ部分的目标 25121.2 第Ⅳ部分的概述 25222 分析和理解ABM 25422.1 引言与目标 25422.2 示例分析:隔离模型 25522.3 用于理解ABM 的其他启发式方法 26022.4 数理统计对理解的作用 26322.5 小结与结论 26422.6 练习 26523 敏感性?不确定性和稳健性分析 26623.1 引言与目标 26623.2 敏感性分析 26723.3 不确定性分析 27323.4 稳健性分析 27723.5 小结与结论 27923.6 练习 28024 展望 28224.1 引言与目标 28224.2 保持动力:重新实现 28224.3 从零开始您的第一个模型 28324.4 主体行为建模 28424.5 ABM 小工具 28524.6 作为大型模型平台的NetLogo 28624.7 展望 287参考文献 289
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