導語

2019年6月鄭志剛教授推出了《復雜系統的涌現動力學》書籍，以復雜系統中的涌現行為為切入點，深入剖析并探討了相振子、混沌振子及其復雜網絡的同步、時空隨機共振等現象及其內在機制、共性和聯系。

過去六年中，這個領域仍在不斷發展，并取得了重要的突破和發展，集智學園特邀華僑大學鄭志剛教授開設了「復雜系統的涌現動力學」系列課程，融合最新的進展和思考，從同步到集群，從動力系統到統計物理，本課程為你全面、系統地介紹涌現動力學，從物理學視角建立起理論框架。

歡迎領域內研究者加入課程，持續推動領域發展。

本書基本信息

作者：鄭志剛

書名：《復雜系統的涌現動力學--從同步到集體運輸（上/下冊）》

出版社：科學出版社

出版時間：2019年6月1日

作者簡介

鄭志剛，華僑大學二級教授，研究員-教授雙崗，薈萃計劃特聘教授，閩江學者、桐江學者特聘教授，福建省百人計劃、高層次領軍人才，系統科學學科負責人，物理學科帶頭人。

1997-2015年在北京師范大學工作，2001年破格教授，2006-2011年曾任物理系系主任。2015年至今在華僑大學信息科學與工程學院工作，任華僑大學系統科學研究所所長。曾獲全國百篇優博、高校青年教師獎、優秀骨干教師獎等。

目前擔任《JAND》雜志副主編，《Chaos》、《Scientific Reports》、《Entropy》、《Chinese Physics B》、《物理學報》等雜志編委。長期從事復雜系統統計物理與非線性動力學方面的教學研究，承擔包括973、國家自然科學基金重點項目等國家和省部級項目30多項，在國際刊物發表學術論文200多篇。出版《混沌控制》、《耦合非線性系統的時空動力學與合作行為》、《從動力學到統計物理學》、《復雜系統的涌現動力學》、《生物分子馬達的統計物理與復雜輸運》等多部專著。

內容簡介

由大量單元組成的復雜系統會產生豐富多彩的自組織與集體行為，近幾年也成為多交叉領域長盛不衰的研究熱點。復雜系統的根本特征就是涌現，那么涌現是什么？復雜系統中有許多基本單元，無相互作用時每個基本單元可能具有不同的動力學行為，當每個基本單元之間存在相互作用時，各種不同的斑圖（指在空間或時間上具有某種規律性的非均勻宏觀結構）就可能產生，我們把這種現象稱為動力學涌現。

本書分為上下冊，主要以復雜系統中普遍存在的同步與非平衡輸運等涌現行為為切入點，以非線性動力學、統計物理學、序參量動力學理論等為理論工具，重點剖析了相振子、混沌振子及其復雜網絡的同步、時空隨機共振、時空斑圖與非線性波、集體定向輸運及低維體系熱傳導與熱器件等現象，并探討了這些看似不同的現象之間的內在機制、共性和聯系。

章節目錄

（上冊）

• 第1章 復雜性：從簡單開始

1.1 非線性動力學系統與分岔

1.2 低維耗散系統的混沌動力學

1.3 哈密頓系統的混沌動力學

1.4 混沌的涌現：通向混沌的道路

1.5 混沌動力學的統計描述

1.6 隨機運動的統計物理學

1.7 幾個典型非線性系統隨機問題

• 第2章 從Huygens到Kuramoto：同步的相變動力學

2.1 概述：從生物節律到同步

2.2 耦合周期振子的同步：微觀動力學

2.3 Kuramoto模型：同步自發形成的可解情形

2.4 耦合振子系統的統計與序參量動力學

2.5 有序-無序的共處：有趣的奇異態

• 第3章 混沌系統的同步動力學

3.1 兩個相互作用系統的同步

3.2 多耦合混沌振子系統的完全同步

3.3 廣義混沌同步

3.4 混沌相同步

3.5 其他形式的混沌同步

3.6 耦合時空混沌系統的同步

• 第4章 復雜網絡上的同步動力學

4.1 復雜網絡結構與統計描述

4.2 典型基本網絡模型及其拓撲特征

4.3 復雜網絡上的同步涌現

4.4 復雜網絡上的部分同步

4.5 復雜網絡上相振子的同步

4.6 無標度相振子網絡的爆炸式同步

（下冊）

• 第5章 時空隨機共振與波傳播

5.1 陣列加強的隨機共振與時空同步

5.2 可激發介質的時空動力學與波

5.3 可激發網絡系統的自持續振蕩

5.4 基因調控網絡的自持續振蕩

5.5 噪聲對可激發介質的作用

• 第6章 耦合鏈的相變與非線性動力學

6.1 FK格點鏈與基態

6.2 公度-非公度轉變

6.3 常外力驅動下FK系統的耗散動力學

6.4 周期力驅動FK系統的耗散動力學與共振行為

6.5 欠阻尼FK系統的低速動力學

6.6 欠阻尼FK系統的高速動力學

6.7 FK系統的拓撲動力學性質

6.8 非凸耦合FK系統的時空動力學

• 第7章 格點鏈的非平衡合作輸運

7.1 耦合鏈系統的集體擴散性質

7.2 熱力學棘輪與布朗馬達

7.3 生物分子馬達簡介

7.4 耦合布朗馬達與集體定向輸運

7.5 FK系統與低維晶格系統的熱傳導研究

7.6 熱整流與熱器件

7.7 熱流的棘輪效應