當(dāng)世界越來(lái)越緊密地聯(lián)系在一起，呈現(xiàn)出紛繁復(fù)雜的形態(tài)時(shí)，我們也必須培養(yǎng)相應(yīng)的能力管窺其中。當(dāng)今我們所面臨的很多問(wèn)題都無(wú)法借助簡(jiǎn)單模型獲取答案。高速計(jì)算能力的出現(xiàn)和普及，使得我們能夠處理更復(fù)雜的問(wèn)題，可以構(gòu)建更復(fù)雜的模型，并使用它進(jìn)行分析。由此形成了一個(gè)新的知識(shí)領(lǐng)域—復(fù)雜系統(tǒng)。本書(shū)旨在介紹復(fù)雜系統(tǒng)研究的一種簡(jiǎn)單方法—我們稱(chēng)之為“基于agent的建�！保╝gent-based modeling，ABM），它是一種基于計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)的科研新手段。
計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量的激增，新知識(shí)和新數(shù)據(jù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，所有學(xué)科領(lǐng)域莫不如此。從物理學(xué)到化學(xué)，從生物學(xué)到生態(tài)學(xué)，從政治學(xué)到經(jīng)濟(jì)學(xué)，從管理科學(xué)到營(yíng)銷(xiāo)科學(xué)，科研人員正以遠(yuǎn)超往昔的速度采集數(shù)據(jù)。在拿到這么多數(shù)據(jù)之后，我們就可以研究關(guān)于復(fù)雜系統(tǒng)的問(wèn)題了，迄今為止，我們還無(wú)法以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行研究。比如：眾多物種如何通過(guò)影響和競(jìng)爭(zhēng)來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)？我們?cè)鯓硬拍茉O(shè)計(jì)出能夠與復(fù)雜社會(huì)進(jìn)程協(xié)同工作并與之互動(dòng)的機(jī)器人？
當(dāng)這些復(fù)雜問(wèn)題被提出，未來(lái)的科學(xué)家、研究人員、工程師、企業(yè)家、政治家等相關(guān)人士都被要求作答，那么復(fù)雜系統(tǒng)方法工具箱就是他們每個(gè)人必須掌握的，基于agent的建模技術(shù)在這個(gè)工具箱中占據(jù)中心地位。那些從事自然科學(xué)、社會(huì)科學(xué)與工程應(yīng)用等領(lǐng)域的研究人員（如果有興趣研究各自領(lǐng)域中的復(fù)雜系統(tǒng)問(wèn)題），閱讀本書(shū)可以獲得一些關(guān)于ABM的基礎(chǔ)知識(shí)。
本書(shū)將從廣泛的學(xué)科領(lǐng)域中選取應(yīng)用案例，以盡力呈現(xiàn)ABM方法的威力。我們將提供很多具備可操作性的案例，幫助讀者理解如何使用ABM解決現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。我們編寫(xiě)本書(shū)案例的時(shí)候，遵從“低門(mén)檻，高上限”的指導(dǎo)原則。也就是說(shuō)，一方面，不需要太多的預(yù)備知識(shí)，讀者就可以使用本書(shū)所提供的案例模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，另一方面，對(duì)于掌握了相關(guān)知識(shí)技能的讀者來(lái)說(shuō)，他們可以在案例模型的基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建超級(jí)復(fù)雜的模型。
在幫助我們理解復(fù)雜系統(tǒng)方面，ABM是一個(gè)有用的工具。雖然冠以“Introduction”（導(dǎo)論）之名，本書(shū)還是提供了必要的工具，以幫助讀者研究問(wèn)題，構(gòu)建自己的模型。
本書(shū)的目標(biāo)讀者
由于ABM適用于諸多領(lǐng)域，因此本書(shū)可應(yīng)用于廣泛的情景中。本書(shū)若作為教材，既可以用于有關(guān)復(fù)雜系統(tǒng)研究的跨學(xué)科本科生課程，也可以用于介紹ABM的計(jì)算機(jī)科學(xué)相關(guān)課程。此外，本書(shū)還可以作為一些本科生課程（這些課程包含了關(guān)于ABM知識(shí)的教學(xué)內(nèi)容）的輔助教材，由于所涉課程甚多，在此無(wú)法一一列出。本書(shū)中的一些內(nèi)容曾經(jīng)用于：自然科學(xué)課程，比如物理、化學(xué)和生物；社會(huì)科學(xué)課程，比如心理學(xué)、社會(huì)學(xué)和語(yǔ)言學(xué)；工程類(lèi)課程，比如材料科學(xué)、工業(yè)工程和土木工程。為了盡可能全面地覆蓋上述學(xué)科領(lǐng)域，我們對(duì)書(shū)中的案例進(jìn)行了取舍，保證每個(gè)領(lǐng)域至少納入一個(gè)典型案例。當(dāng)然，為了滿足這一要求，我們就無(wú)法針對(duì)某一個(gè)或幾個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行深入的研究與探索。隨著ABM研究與應(yīng)用的發(fā)展，我們期盼針對(duì)特定領(lǐng)域進(jìn)行深度探索的教材能夠不斷涌現(xiàn)。
本書(shū)編寫(xiě)之初，我們的目標(biāo)讀者是高年級(jí)本科生和低年級(jí)研究生，但是我們同時(shí)也希望本書(shū)能夠被其他讀者采用。閱讀和學(xué)習(xí)本書(shū)內(nèi)容并不需要太多的預(yù)備知識(shí)，無(wú)論是何種學(xué)科背景，只要對(duì)ABM感興趣，都可以使用本書(shū)進(jìn)行學(xué)習(xí)。同樣，對(duì)于許多研究生課程來(lái)說(shuō)，ABM也是比較新的知識(shí)，我們期望本書(shū)可以作為不同領(lǐng)域研究生課程的補(bǔ)充教材來(lái)使用。ABM方法在科研實(shí)驗(yàn)、商業(yè)領(lǐng)域、政治學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增長(zhǎng)，我們期待這些領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)人士能從本書(shū)所提供的知識(shí)和案例中受益。本書(shū)所使用的材料是在過(guò)去二十多年間由Uri Wilensky和William Rand在他們各自的計(jì)算機(jī)科學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)（Learning Science）的課程（本科生和研究生）中經(jīng)過(guò)充分檢驗(yàn)的，同時(shí)這些材料也在上述兩位作者組織的數(shù)百個(gè)工作坊、研討會(huì)以及夏校課程中使用過(guò)。
我們?cè)谠瓡?shū)名中特別強(qiáng)調(diào)了“natural, social, and engineered complex systems”（自然、社會(huì)和工程領(lǐng)域中的復(fù)雜系統(tǒng)）。自然系統(tǒng)涉及生物學(xué)和物理學(xué)領(lǐng)域，其中的復(fù)雜系統(tǒng)是自然演化而成的。社會(huì)系統(tǒng)包含眾多可以彼此交互的個(gè)體，社會(huì)系統(tǒng)可以是自然形成的，也可以是人為干預(yù)的結(jié)果。工程應(yīng)用系統(tǒng)是由人設(shè)計(jì)并達(dá)成特定目標(biāo)的系統(tǒng)。
讀者學(xué)習(xí)本書(shū)基本不需要什么預(yù)備知識(shí)。數(shù)學(xué)方面只需要代數(shù)知識(shí)即可，計(jì)算機(jī)方面不需要讀者具有編程能力，在第6～8章中，我們假設(shè)讀者具有基本的統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)，例如，知曉什么是正態(tài)分布。然而，我們希望讀者能夠?qū)�NetLogo有所了解，建議大家先去學(xué)習(xí)NetLogo軟件用戶手冊(cè)中的前三個(gè)教程。NetLogo可以從網(wǎng)上下載（http://ccl.northwestern.edu/netlogo/）。
使用本書(shū)進(jìn)行學(xué)習(xí)，需要讀者閱讀和編寫(xiě)軟件代碼，有些讀者可能不具備此項(xiàng)技能。雖然相當(dāng)多的人認(rèn)為計(jì)算機(jī)編程是一項(xiàng)非常困難以至于無(wú)法完成的挑戰(zhàn)，但我們數(shù)十年的教學(xué)經(jīng)驗(yàn)表明，實(shí)際上所有學(xué)生都可以學(xué)會(huì)并使用NetLogo進(jìn)行編程。我們希望書(shū)中的代碼不會(huì)嚇跑你，只要花點(diǎn)時(shí)間學(xué)習(xí)、閱讀和編寫(xiě)代碼，你就一定能夠?qū)W會(huì)。我們堅(jiān)信，只要花時(shí)間去學(xué)習(xí)，就一定會(huì)有收獲。
NetLogo與本書(shū)的關(guān)系
目前有很多不同的ABM語(yǔ)言，在我們編寫(xiě)本書(shū)的時(shí)候