免費開放Netlogo多主體建模入門，外加復雜網絡等十幾門課程

前言

自 2021 年上線以來，NetLogo 系列課程已成為無數學員走進復雜性科學與系統(tǒng)建模的第一步。它憑借清晰的講解、豐富的案例和全部可運行代碼，幫助數以千計的學習者，從零基礎到科研實踐，親手搭建出生態(tài)系統(tǒng)、社會網絡、人工生命等模型。

如今，集智學園這套累計近 10000 人學習 的經典課程免費開放！不論你是對復雜系統(tǒng)充滿好奇的初學者，還是希望將 ABM 技術應用到科研的進階者，都能在這里學會用幾百行 NetLogo 代碼，復現(xiàn)鳥群遷徙、疫情傳播、財富分化等涌現(xiàn)現(xiàn)象，真正打開通向復雜性科學的大門。

趙思怡 | 作者

張江 | 審校

如果你有一臺“上帝的計算機”

假如你有一臺“上帝的計算機”，能在屏幕里放進無數個小生靈，設定一些簡單規(guī)則，然后讓它們自由行動——

• 你會看到一群小鳥自動排成隊列，在天空翱翔；

• 你會看到財富在社會中逐漸分化，出現(xiàn)二八定律；

• 你會看到一場疫情暴發(fā)，然后迅速在網絡中傳播。

聽起來像科幻，但這就是復雜性科學的日常實驗。 而實現(xiàn)它的工具，叫做NetLogo。

復雜性科學的第三種方法

科學有三種方法：

1. 實驗：直接觀察和操作自然；

2. 理論：用方程式抽象自然規(guī)律；

3. 計算實驗：在電腦里重建一個世界，運行后觀察規(guī)律。

復雜性科學最迷人的地方，就是用第三種方法去回答“大問題”：

• 鳥群如何協(xié)調？

• 城市為何擁堵？

• 病毒怎樣擴散？

• 社會財富為什么會不平等？

這些問題都難以用一個公式解決，但可以通過多主體建模（ABM）在計算機中重現(xiàn)。 而NetLogo就是門檻最低、效果最好的 ABM 工具。

“生命游戲”是展現(xiàn)簡單規(guī)則創(chuàng)造復雜性和涌現(xiàn)行為規(guī)律的經典案例。它通過三條有關出生和死亡的規(guī)則就能夠衍生出一個變化萬千的復雜系統(tǒng)。這節(jié)課將帶領大家利用NetLogo搭建出“生命游戲”這個虛擬宇宙，學會如何與NetLogo中的Patch（即方格）對象打交道，以及if，ifelse，隨機數發(fā)生器random-float等最基本的語法。

NetLogo 到底是什么？

NetLogo 不僅僅是一門建模語言，它背后承載的是系統(tǒng)科學與復雜性研究的核心方法——多主體建模（Agent-Based Modeling, ABM）。

在 ABM 的思想中：

• 世界由無數個相對簡單的個體（主體，Agent）構成：可能是一只鳥、一輛車、一個細胞、一個人，甚至一家公司；

• 個體遵循簡單的局部規(guī)則：鳥只會跟隨鄰居飛行、細胞只會分裂或死亡、消費者只會根據價格買賣；

• 個體之間不斷交互：在時間和空間上彼此作用；

• 宏觀模式自發(fā)涌現(xiàn)：不需要外部控制，復雜的群體行為自然產生。

這正是系統(tǒng)科學最核心的視角：復雜系統(tǒng)的整體行為，源自局部交互的非線性累積。

相比之下，傳統(tǒng)的數理模型（比如微分方程）強調“整體規(guī)律”，而 ABM 強調“個體規(guī)則與群體涌現(xiàn)”。

NetLogo 的價值在于，它為這種范式提供了一種直觀、易用、開源的實驗環(huán)境。

NetLogo 的特點

1. 易學易用：

   1. 擁有類似自然語言的語法；

   2. 學生和科研人員都能在很短時間內上手。

2. 跨學科模型庫：

   1. 內置上百個經典模型：從捕食者–獵物到疫情傳播，從交通擁堵到金融市場；

   2. 相當于一個“復雜系統(tǒng)的博物館”。

3. 可視化與交互性：

   1. 模型運行時直接呈現(xiàn)動畫，結果清晰直觀；

   2. 研究者可以即時修改參數，觀察系統(tǒng)演化的差異。

4. 實驗平臺：

   1. 內置BehaviorSpace工具，能批量運行實驗，探索參數空間；

   2. 支持與 R、Python 等工具聯(lián)動，用于統(tǒng)計分析和科研論文。

5. 教育與科研雙重價值：

   1. 教育：降低復雜系統(tǒng)教學的門檻，讓學生通過“玩模型”理解抽象概念；

   2. 科研：已在社會學、生態(tài)學、流行病學、經濟學等領域發(fā)表了大量論文。

• 在生態(tài)學里，經典的“狼–羊捕食模型”展示捕食與被捕食的動態(tài)平衡；

• 在社會學里，謝林的“種族隔離模型”用極簡的偏好假設，就能重現(xiàn)現(xiàn)實社會的隔離現(xiàn)象；

• 在經濟學里，人工市場模型能研究價格形成與財富分布。

這些模型說明：

即便每個個體都很“笨拙”，整體卻能涌現(xiàn)出令人驚訝的復雜行為。

而 NetLogo，正是讓我們在屏幕上“看見涌現(xiàn)”的最佳工具。

能用來干什么？

NetLogo 已被廣泛應用在多個學科：

• 生態(tài)學：捕食者–獵物模型，物種共存研究；

• 社會學：財富分布、輿論傳播、群體決策；

• 經濟學：人工市場、價格形成、合作與競爭；

• 流行病學：SIR 模型，疫情傳播與防控策略；

• 教育：課堂演示，直觀展示復雜性原理。

更重要的是：它不僅是一門技術，更是一種系統(tǒng)思維訓練。 你會學會從“個體行為”思考到“整體模式”，從“規(guī)則”思考到“涌現(xiàn)”。

集智與 NetLogo 的緣分

在國內，NetLogo 的故事要從2014 年說起。

那時，北京師范大學系統(tǒng)科學學院的課堂上，張江教授開始嘗試用 NetLogo 給學生做實驗。幾行簡潔的代碼，就能讓屏幕上的小方塊變成狼、羊和草，在捕食與被捕食中演化出生態(tài)平衡。學生們第一次直觀地感受到：復雜性不是抽象的公式，而是可以在屏幕上“看見”的涌現(xiàn)現(xiàn)象。

從課堂到社區(qū)

2016 年以后，這種興奮不再局限于課堂。集智學園的早期線下讀書會，把 NetLogo 引入了更廣泛的學習者群體。大家圍在一起，討論生命游戲、謝林模型、復雜網絡，在小小的屏幕里模擬出“大千世界”。這時候，NetLogo 不僅僅是一個建模工具，更像是一把鑰匙，開啟了系統(tǒng)科學愛好者的共同語言。

走向線上

進入2021 年，集智開始系統(tǒng)化推出NetLogo 系列線上課程和專題研討活動，讓更多遠在各地的學習者也能通過網絡走進 NetLogo 的世界。

同年，《NetLogo多主體建模入門》一書出版，成為國內第一本系統(tǒng)介紹 NetLogo 的教材。至此，課堂—社區(qū)—出版物的三條路徑匯合到了一起，構成了一個堅實的知識基座。

大咖推薦： 這是一本難得的好書，是國內系統(tǒng)介紹 NetLogo 的開荒之作，適合數理及人文多個領域的學生和學者閱讀和參考，值得廣泛推薦。——陳關榮，香港城市大學講座教授，歐洲科學院院士，發(fā)展中國家科學院院士 未來的世界，人人都需要編程思維；而從還原論思維走向系統(tǒng)論思維，NetLogo 是一個好選擇。NetLogo，讓復雜的世界變得簡單。——王小川，北京搜狗科技發(fā)展有限公司 CEO NetLogo 軟件不僅是一種研究工具和模型可視化工具，更是一種系統(tǒng)性思維，必將揭示人類社會、自然科學之間的普適性聯(lián)系。——呂鵬，中南大學公共管理學院教授、社會計算研究中心主任，教育部青年長江學者

邁向進階

2022 年，集智又推出了《實戰(zhàn)NetLogo復雜網絡建模》，由高濟禾主講。這是一次更深入的探索，專注于復雜網絡與動力學。隨機網絡、小世界網絡、無標度網絡在 NetLogo 中一一重現(xiàn)；疫情傳播、博弈互動在網絡上展開。對于那些已經掌握基礎的學習者，這門課程提供了進階與科研實踐的橋梁。

從2014–2016 的課堂實驗，到讀書會的社群探索，再到 2021 年的系統(tǒng)課程與教材出版，最后到2022 年的進階課程，NetLogo 在國內的發(fā)展像一條不斷延展的河流：從涓涓細流，逐漸匯聚成完整的學習體系。

它不僅是一款軟件，更是復雜性科學在中國傳播和實踐的一個縮影。

免費開放

為了讓更多人能真正上手，現(xiàn)在，我們將這條學習路線拆分為兩個階段，分階段免費開放：

《NetLogo多主體建模入門》

適合人群：初學者、復雜系統(tǒng)愛好者、希望快速上手 NetLogo 的學習者

課程亮點：

• NetLogo 基礎與多主體建模：直觀操作、環(huán)境設置、模型構建

• 豐富代碼示例：生態(tài)系統(tǒng)模擬、博弈模型、擴散模型，每個案例都可直接運行和修改

• 系統(tǒng)科學思想：理解局部規(guī)則如何產生全局涌現(xiàn)現(xiàn)象

• 實踐導向：課程中每個模型都帶技術細節(jié)，確保學完就能動手實驗

已有超過7000 人學習，原價199 元，現(xiàn)免費開放。

《實戰(zhàn)NetLogo復雜網絡建模》

適合人群：希望深入研究復雜網絡、社會系統(tǒng)或科研模擬的學習者

課程亮點：

• 復雜網絡建模：隨機網絡、小世界網絡、無標度網絡

• 實戰(zhàn)案例：疫情傳播、信息擴散、博弈互動，每個案例配完整 NetLogo 代碼，可直接運行并改造

• 系統(tǒng)科學與多主體結合：深入理解局部規(guī)則如何導致全局涌現(xiàn)

• 技術驅動：讓模型不僅是“演示”，更可用于科研和分析

已有將近2000 人參與，原價99 元，待開放，敬請期待。

無論是科研探索、課程學習還是興趣實踐，這套課程都是你理解復雜系統(tǒng)、掌握多主體建模和 NetLogo 技術的最佳入口。

延伸福利：10 節(jié)跨學科免費課程

除了 NetLogo，我們還整理了 10 節(jié)科學計算與人工智能的精品課程，特點和 NetLogo 的共同點是：通過計算實驗、建模仿真和實踐案例，培養(yǎng)系統(tǒng)思維與技術能力。

復雜網絡

• 內容：網絡基本模型、統(tǒng)計性質、社團結構、動力學、加權網絡

• 應用：科研與數據分析

MATLAB 基礎及應用

• 內容：數學軟件文化、編程基礎、繪圖、科學計算、建模與模擬

• 特點：理論結合案例教學

Mathematica 基礎入門

• 科研工具：符號計算 + 數值計算

• 功能：函數可視化、數據處理、科學計算

• 思維訓練：快速驗證科研想法，提升實驗效率

講給文科生的 R 語言

• 目標：零基礎掌握數據清理、分析、可視化及項目實現(xiàn)

• 特點：統(tǒng)計編程 + 文學式編程

知識表征學習專題

• 技術：知識圖譜、表示學習（Word2Vec、SE、TransE、TransR 等）

• 應用：自動推理、對話生成、問答系統(tǒng)

• 特色：解決長鏈全局推理的組合爆炸問題

TensorFlow 入門系列（莫煩）

• 技術：卷積神經網絡（CNN）、循環(huán)神經網絡（RNN）、TensorBoard 可視化

• 特點：結合理論與實踐，從入門到高級

GAN 專題論文研讀&代碼實踐

• 內容：30+ 篇經典論文，覆蓋計算機視覺、文本處理、頂會前沿

• 實踐：每個模型配完整代碼復現(xiàn)與分析

快速入門 Julia 語言

• 優(yōu)勢：動態(tài)語言 + 高性能，適合科學計算與原型開發(fā)

• 訓練：語法快速掌握，適合科研實驗與數值計算

最后的話

復雜性科學的魅力，在于從簡單規(guī)則中看到復雜世界的自組織與涌現(xiàn)。

NetLogo 就像一間隨身攜帶的數字實驗室：

• 你能在里面造一個宇宙；

• 看它運行、演化、涌現(xiàn)；

• 并在過程中訓練系統(tǒng)思維，理解復雜性。

現(xiàn)在，書籍、課程、社區(qū)三位一體，這把鑰匙已經遞到你手中。

剩下的，就看你愿不愿意打開這扇通往復雜世界的大門。

如何獲取這些課程呢？

無需轉發(fā)、無需集贊，直接免費解鎖！

關注集智學園公眾號，進入聊天頁點擊菜單欄中的[推薦課程]按鈕，菜單中選擇[免費課程]即可進入課程頁面，或者點擊[學習入口]在搜索欄中輸入對應課程名稱，開啟您的知識之旅。

集智學園希望通過免費開放一系列課程，讓更多人感受到系統(tǒng)科學和深度學習的魅力，讓知識不再有門檻。快來抓住這個難得的機會，免費學習海量優(yōu)質課程，開啟你的科學探索之旅吧！

當然，集智學園還有更多其它的優(yōu)質課程，涵蓋復雜科學、人工智能、數據科學等多個領域的進階內容和實戰(zhàn)項目。通過學習這些課程，你將深入掌握專業(yè)知識，提升實踐技能，為職業(yè)發(fā)展和個人成長助力。期待在集智學園與你一起學習、共同成長！

關于集智學園

集智學園（Swarma Campus）成立于2016年10月1日，是集智俱樂部孕育的創(chuàng)業(yè)團隊。集智學園致力于傳播復雜科學、人工智能等前沿知識和新興技術，促進、推動復雜科學領域的知識探索與生態(tài)構建。合作伙伴包括騰訊、華為、北京師范大學、混沌學園等多家知名機構。2019年和2022年兩次被評定為“國家高新技術企業(yè)”。

集智學園網站共分為 7 大模塊，復雜系統(tǒng)、人工智能、數理基礎、編程實戰(zhàn)、學術活動、讀書會、北師講堂，包含復雜科學與人工智能的核心內容，課程累計時長約有 6 萬分鐘。

截至目前，我們推出了多個專題課程，包括系統(tǒng)科學前沿、重整化群分析在非線性物理中的應用、復雜系統(tǒng)的涌現(xiàn)動力學、Koopman分析在非線性動力學中的應用、混沌科學、復雜系統(tǒng)入門、網絡科學系列課程、范疇論系列課程、復雜系統(tǒng)的計算實驗、量子力學、量子信息基礎、信息論基礎、量子信息與量子計算、NetLogo等，以及經授權從圣塔菲網站引入的系列課程。

關于集智探索者

集智俱樂部是最早的研究人工智能、復雜系統(tǒng)的科學社區(qū)，從2003年成立到現(xiàn)在，經過了二十多年的發(fā)展，聚集了一群對復雜系統(tǒng)、人工智能及相關跨領域研究充滿熱情的人，我們稱這群人為探索者。他們是學生、研究者、工程師、管理者等，但促使他們聚集在一起的不是課題和經費，而是對科學探索的熱愛。

現(xiàn)在集智俱樂部已經凝練出了一套行之有效的“共學共研”模式，尋找與復雜科學相關的最前沿/最重要話題，從探索者中發(fā)掘最有熱情最有洞見的人來分享和交流，不同領域的人在此過招。可能就能從數學、物理、生物不同視角看待機器學習，能從量子糾纏、復雜網絡看到雙曲空間、機器學習和統(tǒng)計物理，能從生物、公司、城市中看到統(tǒng)一性，創(chuàng)造力在這里不是被消耗，而是源源不斷地產生，就像七經八脈被打通了一樣。跨學科交叉的意義就在于此，能讓我們看到不同學科之間的深刻聯(lián)系。這是一種極高的精神享受。