集智学园 2025-10-06 14:30 湖南

十一福利：开放系统科学核心建模方法课程

前言

自 2021 年上线以来，NetLogo 系列课程已成为无数学员走进复杂性科学与系统建模的第一步。它凭借清晰的讲解、丰富的案例和全部可运行代码，帮助数以千计的学习者，从零基础到科研实践，亲手搭建出生态系统、社会网络、人工生命等模型。

如今，集智学园这套累计近 10000 人学习的经典课程免费开放！不论你是对复杂系统充满好奇的初学者，还是希望将 ABM 技术应用到科研的进阶者，都能在这里学会用几百行 NetLogo 代码，复现鸟群迁徙、疫情传播、财富分化等涌现现象，真正打开通向复杂性科学的大门。

赵思怡 | 作者

张江 | 审校

如果你有一台“上帝的计算机”

假如你有一台“上帝的计算机”，能在屏幕里放进无数个小生灵，设定一些简单规则，然后让它们自由行动——

你会看到一群小鸟自动排成队列，在天空翱翔；

你会看到财富在社会中逐渐分化，出现二八定律；

你会看到一场疫情暴发，然后迅速在网络中传播。

听起来像科幻，但这就是复杂性科学的日常实验。而实现它的工具，叫做 NetLogo。

复杂性科学的第三种方法

科学有三种方法：

实验：直接观察和操作自然；

理论：用方程式抽象自然规律；

计算实验：在电脑里重建一个世界，运行后观察规律。

复杂性科学最迷人的地方，就是用第三种方法去回答“大问题”：

鸟群如何协调？

城市为何拥堵？

病毒怎样扩散？

社会财富为什么会不平等？

这些问题都难以用一个公式解决，但可以通过多主体建模（ABM）在计算机中重现。而 NetLogo 就是门槛最低、效果最好的 ABM 工具。

“生命游戏”是展现简单规则创造复杂性和涌现行为规律的经典案例。它通过三条有关出生和死亡的规则就能够衍生出一个变化万千的复杂系统。这节课将带领大家利用NetLogo搭建出“生命游戏”这个虚拟宇宙，学会如何与NetLogo中的Patch（即方格）对象打交道，以及if，ifelse，随机数发生器random-float等最基本的语法。

NetLogo 到底是什么？

NetLogo 不仅仅是一门建模语言，它背后承载的是系统科学与复杂性研究的核心方法 —— 多主体建模（Agent-Based Modeling, ABM）。

在 ABM 的思想中：

世界由无数个相对简单的个体（主体，Agent）构成：可能是一只鸟、一辆车、一个细胞、一个人，甚至一家公司；

个体遵循简单的局部规则：鸟只会跟随邻居飞行、细胞只会分裂或死亡、消费者只会根据价格买卖；

个体之间不断交互：在时间和空间上彼此作用；

宏观模式自发涌现：不需要外部控制，复杂的群体行为自然产生。

这正是系统科学最核心的视角：复杂系统的整体行为，源自局部交互的非线性累积。

相比之下，传统的数理模型（比如微分方程）强调“整体规律”，而 ABM 强调“个体规则与群体涌现”。

NetLogo 的价值在于，它为这种范式提供了一种直观、易用、开源的实验环境。

NetLogo 的特点

易学易用：

拥有类似自然语言的语法；

学生和科研人员都能在很短时间内上手。

跨学科模型库：

内置上百个经典模型：从捕食者–猎物到疫情传播，从交通拥堵到金融市场；

相当于一个“复杂系统的博物馆”。

可视化与交互性：

模型运行时直接呈现动画，结果清晰直观；

研究者可以即时修改参数，观察系统演化的差异。

实验平台：

内置 BehaviorSpace 工具，能批量运行实验，探索参数空间；

支持与 R、Python 等工具联动，用于统计分析和科研论文。

教育与科研双重价值：

教育：降低复杂系统教学的门槛，让学生通过“玩模型”理解抽象概念；

科研：已在社会学、生态学、流行病学、经济学等领域发表了大量论文。

举个例子

在生态学里，经典的“狼–羊捕食模型”展示捕食与被捕食的动态平衡；

在社会学里，谢林的“种族隔离模型”用极简的偏好假设，就能重现现实社会的隔离现象；

在经济学里，人工市场模型能研究价格形成与财富分布。

这些模型说明：

即便每个个体都很“笨拙”，整体却能涌现出令人惊讶的复杂行为。

而 NetLogo，正是让我们在屏幕上“看见涌现”的最佳工具。

能用来干什么？

NetLogo 已被广泛应用在多个学科：

生态学：捕食者–猎物模型，物种共存研究；

社会学：财富分布、舆论传播、群体决策；

经济学：人工市场、价格形成、合作与竞争；

流行病学：SIR 模型，疫情传播与防控策略；

教育：课堂演示，直观展示复杂性原理。

更重要的是：它不仅是一门技术，更是一种系统思维训练。你会学会从“个体行为”思考到“整体模式”，从“规则”思考到“涌现”。

集智与 NetLogo 的缘分

在国内，NetLogo 的故事要从2014 年说起。

那时，北京师范大学系统科学学院的课堂上，张江教授开始尝试用 NetLogo 给学生做实验。几行简洁的代码，就能让屏幕上的小方块变成狼、羊和草，在捕食与被捕食中演化出生态平衡。学生们第一次直观地感受到：复杂性不是抽象的公式，而是可以在屏幕上“看见”的涌现现象。

从课堂到社区

2016 年以后，这种兴奋不再局限于课堂。集智学园的早期线下读书会，把 NetLogo 引入了更广泛的学习者群体。大家围在一起，讨论生命游戏、谢林模型、复杂网络，在小小的屏幕里模拟出“大千世界”。这时候，NetLogo 不仅仅是一个建模工具，更像是一把钥匙，开启了系统科学爱好者的共同语言。

走向线上

进入2021 年，集智开始系统化推出 NetLogo 系列线上课程和专题研讨活动，让更多远在各地的学习者也能通过网络走进 NetLogo 的世界。

同年，《NetLogo多主体建模入门》一书出版，成为国内第一本系统介绍 NetLogo 的教材。至此，课堂—社区—出版物的三条路径汇合到了一起，构成了一个坚实的知识基座。

大咖推荐：

这是一本难得的好书，是国内系统介绍 NetLogo 的开荒之作，适合数理及人文多个领域的学生和学者阅读和参考，值得广泛推荐。——陈关荣，香港城市大学讲座教授，欧洲科学院院士，发展中国家科学院院士

未来的世界，人人都需要编程思维；而从还原论思维走向系统论思维，NetLogo 是一个好选择。NetLogo，让复杂的世界变得简单。——王小川，北京搜狗科技发展有限公司 CEO

NetLogo 软件不仅是一种研究工具和模型可视化工具，更是一种系统性思维，必将揭示人类社会、自然科学之间的普适性联系。——吕鹏，中南大学公共管理学院教授、社会计算研究中心主任，教育部青年长江学者

迈向进阶

2022 年，集智又推出了《实战NetLogo复杂网络建模》，由高济禾主讲。这是一次更深入的探索，专注于复杂网络与动力学。随机网络、小世界网络、无标度网络在 NetLogo 中一一重现；疫情传播、博弈互动在网络上展开。对于那些已经掌握基础的学习者，这门课程提供了进阶与科研实践的桥梁。

从 2014–2016 的课堂实验，到 读书会的社群探索，再到 2021 年的系统课程与教材出版，最后到 2022 年的进阶课程，NetLogo 在国内的发展像一条不断延展的河流：从涓涓细流，逐渐汇聚成完整的学习体系。

它不仅是一款软件，更是复杂性科学在中国传播和实践的一个缩影。

免费开放

为了让更多人能真正上手，现在，我们将这条学习路线拆分为两个阶段，分阶段免费开放：

《NetLogo多主体建模入门》

适合人群：初学者、复杂系统爱好者、希望快速上手 NetLogo 的学习者

课程亮点：

NetLogo 基础与多主体建模：直观操作、环境设置、模型构建

丰富代码示例：生态系统模拟、博弈模型、扩散模型，每个案例都可直接运行和修改

系统科学思想：理解局部规则如何产生全局涌现现象

实践导向：课程中每个模型都带技术细节，确保学完就能动手实验

已有超过 7000 人学习，原价 199 元，现免费开放。

《实战NetLogo复杂网络建模》

适合人群：希望深入研究复杂网络、社会系统或科研模拟的学习者

课程亮点：

复杂网络建模：随机网络、小世界网络、无标度网络

实战案例：疫情传播、信息扩散、博弈互动，每个案例配完整 NetLogo 代码，可直接运行并改造

系统科学与多主体结合：深入理解局部规则如何导致全局涌现

技术驱动：让模型不仅是“演示”，更可用于科研和分析

已有将近 2000 人参与，原价 99 元，待开放，敬请期待。

无论是科研探索、课程学习还是兴趣实践，这套课程都是你理解复杂系统、掌握多主体建模和 NetLogo 技术的最佳入口。

延伸福利：10 节跨学科免费课程

除了 NetLogo，我们还整理了 10 节科学计算与人工智能的精品课程，特点和 NetLogo 的共同点是：通过计算实验、建模仿真和实践案例，培养系统思维与技术能力。

复杂网络

内容：网络基本模型、统计性质、社团结构、动力学、加权网络

应用：科研与数据分析

MATLAB 基础及应用

内容：数学软件文化、编程基础、绘图、科学计算、建模与模拟

特点：理论结合案例教学

Mathematica 基础入门

科研工具：符号计算 + 数值计算

功能：函数可视化、数据处理、科学计算

思维训练：快速验证科研想法，提升实验效率

讲给文科生的 R 语言

目标：零基础掌握数据清理、分析、可视化及项目实现

特点：统计编程 + 文学式编程

知识表征学习专题

技术：知识图谱、表示学习（Word2Vec、SE、TransE、TransR 等）

应用：自动推理、对话生成、问答系统

特色：解决长链全局推理的组合爆炸问题

TensorFlow 入门系列（莫烦）

技术：卷积神经网络（CNN）、循环神经网络（RNN）、TensorBoard 可视化

特点：结合理论与实践，从入门到高级

GAN 专题论文研读&代码实践

内容：30+ 篇经典论文，覆盖计算机视觉、文本处理、顶会前沿

实践：每个模型配完整代码复现与分析

快速入门 Julia 语言

优势：动态语言 + 高性能，适合科学计算与原型开发

训练：语法快速掌握，适合科研实验与数值计算

最后的话

复杂性科学的魅力，在于从简单规则中看到复杂世界的自组织与涌现。

NetLogo 就像一间随身携带的数字实验室：

你能在里面造一个宇宙；

看它运行、演化、涌现；

并在过程中训练系统思维，理解复杂性。

现在，书籍、课程、社区三位一体，这把钥匙已经递到你手中。

剩下的，就看你愿不愿意打开这扇通往复杂世界的大门。

如何获取这些课程呢？

无需转发、无需集赞，直接免费解锁！

关注集智学园公众号，进入聊天页点击菜单栏中的[推荐课程]按钮，菜单中选择[免费课程]即可进入课程页面，或者点击[学习入口]在搜索栏中输入对应课程名称，开启您的知识之旅。

集智学园希望通过免费开放一系列课程，让更多人感受到系统科学和深度学习的魅力，让知识不再有门槛。快来抓住这个难得的机会，免费学习海量优质课程，开启你的科学探索之旅吧！

当然，集智学园还有更多其它的优质课程，涵盖复杂科学、人工智能、数据科学等多个领域的进阶内容和实战项目。通过学习这些课程，你将深入掌握专业知识，提升实践技能，为职业发展和个人成长助力。期待在集智学园与你一起学习、共同成长！

关于集智学园

集智学园（Swarma Campus）成立于2016年10月1日，是集智俱乐部孕育的创业团队。集智学园致力于传播复杂科学、人工智能等前沿知识和新兴技术，促进、推动复杂科学领域的知识探索与生态构建。合作伙伴包括腾讯、华为、北京师范大学、混沌学园等多家知名机构。2019年和2022年两次被评定为“国家高新技术企业”。

集智学园网站共分为 7 大模块，复杂系统、人工智能、数理基础、编程实战、学术活动、读书会、北师讲堂，包含复杂科学与人工智能的核心内容，课程累计时长约有 6 万分钟。

截至目前，我们推出了多个专题课程，包括系统科学前沿、重整化群分析在非线性物理中的应用、复杂系统的涌现动力学、Koopman分析在非线性动力学中的应用、混沌科学、复杂系统入门、网络科学系列课程、范畴论系列课程、复杂系统的计算实验、量子力学、量子信息基础、信息论基础、量子信息与量子计算、NetLogo等，以及经授权从圣塔菲网站引入的系列课程。

关于集智探索者

集智俱乐部是最早的研究人工智能、复杂系统的科学社区，从2003年成立到现在，经过了二十多年的发展，聚集了一群对复杂系统、人工智能及相关跨领域研究充满热情的人，我们称这群人为探索者。他们是学生、研究者、工程师、管理者等，但促使他们聚集在一起的不是课题和经费，而是对科学探索的热爱。

现在集智俱乐部已经凝练出了一套行之有效的“共学共研”模式，寻找与复杂科学相关的最前沿/最重要话题，从探索者中发掘最有热情最有洞见的人来分享和交流，不同领域的人在此过招。可能就能从数学、物理、生物不同视角看待机器学习，能从量子纠缠、复杂网络看到双曲空间、机器学习和统计物理，能从生物、公司、城市中看到统一性，创造力在这里不是被消耗，而是源源不断地产生，就像七经八脉被打通了一样。跨学科交叉的意义就在于此，能让我们看到不同学科之间的深刻联系。这是一种极高的精神享受。