内容简介
前言 近年来，随着互联网的普及、物联网的渗透、大数据的涌现以及社会媒体的崛起，产生了越来越多的工程复杂性与社会复杂性高度融合的具有不定性、多样性和复杂性特征的社会物理信息系统（cyber physical social systems，CPSS）。CPSS的复杂性主要源于智能群体间的协调网络以及所受到的外部干预，其建模、有效控制和管理等问题正面临的挑战和发展机遇。计算实验为复杂系统的分析、推理、预测和控制提供了一种新颖的、可行的研究工具和手段，目前已经成功应用于很多领域，包括计算组织学、计算社会学、计算流行病学、计算经济学等。 20世纪末，复杂性科学兴起。这一新兴科学不仅是系统科学的前沿，而且是整个科学体系的前沿，因此有人称其为21世纪的科学。面对生命系统、互联网系统、社会系统、经济系统等复杂的系统，复杂性科学放弃了还原分解的方法，选择了一种自下而上的综合集成方法。复杂性科学强调复杂系统是由大量自治个体构成的，其基本思路就是通过观察现实的复杂系统，抽象出每个个体所遵循的简单规则，构建出这些简单个体的模型，并让它们相互作用，从而观察整体作用的涌现结果，*后通过观察涌现属性找到规律，并用这些规律解释和理解现实系统中的宏观现象。 自然科学强调科学实验，然而对于很多复杂系统而言，由于经济、法律、伦理等方面的限制，传统实验方法几乎不可能实现。在这种背景下，计算实验方法开辟了一条认识、理解和干预复杂系统的新路。基于计算实验，人们可以研究现实系统在信息世界中的“数字孪生”，通过修改系统所遵循的规则、参数，从而进行各种各样的系统实验。短短几十年的发展，复杂性科学已经成为一个热门的研究领域，计算实验方法已经广泛应用于经济学、社会学、生态学、环境学、组织理论、语言起源、文化传播等广阔的领域。 计算实验方法作为复杂性科学研究的一种主要手段，集成了计算机科学、社会科学、系统科学、计算机模拟技术、多Agent系统技术、人工智能技术等诸多学科。尽管科研人员付出了很多努力，目前计算实验方法还不能算是一套成熟的体系，也没有一套完整成形的理论，其理论发展和实际应用之间还存在着巨大的差距。为了能够对解决该问题有所帮助，本书梳理了计算实验方法的来龙去脉，希望帮助读者构建起计算实验方法的完整知识体系，从而为后续的方法应用奠定坚实的基础。本书的内容包括方法理论、计算模型和应用案例三个方面，重点回答三个问题：计算实验方法的系统框架是什么、计算实验方法的核心技术是什么，以及计算实验方法如何实现领域应用。 本书的内容基于我们多年的研究成果。在研究过程中，先后得到了天津大学2019年“研究生创新人才培养项目”（YCX19057）、国家自然科学基金项目“基于知识图谱的云制造服务跨界融合关键技术研究”（61972276）、国家自然科学基金项目“社会移动云环境下的App自主协同及个性化混搭机制研究”（61572350）、国家重点研发计划“健康养老跨界服务应用示范”（SQ2017YFB1401200）、河南省科技创新杰出青年支持计划“企业协同服务系统的自主进化机制研究”（174100510008）的支持。在这些课题的支持下，我们进行了有关计算实验方面的研究和开发工作，取得了一些初步的成果，希望通过本书与广大科技人员和读者交流与共享，从而推动计算实验方法与其他科学领域的交叉融合与发展。 需要强调的是，本书凝聚了计算实验领域很多研究人员的工作成果，在此感谢他们为计算实验方法的发展所做出的显著贡献。感谢天津大学智能与计算学部的冯志勇教授与陈世展副教授在百忙之中抽出时间审阅了全书，提出了很多有价值的修改意见，这对于全书的形成至关重要。尤其要感谢中国地质大学（北京）的研究
