當(dāng)世界越來越緊密地聯(lián)系在一起，呈現(xiàn)出紛繁復(fù)雜的形態(tài)時，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題都無法借助簡單模型獲取答案。高速計算能力的出現(xiàn)和普及，使得我們能夠處理更復(fù)雜的問題，可以構(gòu)建更復(fù)雜的模型，并使用它進行分析。由此形成了一個新的知識領(lǐng)域—復(fù)雜系統(tǒng)。本書旨在介紹復(fù)雜系統(tǒng)研究的一種簡單方法—我們稱之為“基于agent的建模”（agent-based modeling，ABM），它是一種基于計算機實驗的科研新手段。
計算機的廣泛應(yīng)用導(dǎo)致了數(shù)據(jù)量的激增，新知識和新數(shù)據(jù)呈指數(shù)級增長，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)濟學(xué)，從管理科學(xué)到營銷科學(xué)，科研人員正以遠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)的問題了，迄今為止，我們還無法以數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式對復(fù)雜系統(tǒng)進行研究。比如：眾多物種如何通過影響和競爭來實現(xiàn)一個穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)？我們怎樣才能設(shè)計出能夠與復(fù)雜社會進程協(xié)同工作并與之互動的機器人？
當(dāng)這些復(fù)雜問題被提出，未來的科學(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人必須掌握的，基于agent的建模技術(shù)在這個工具箱中占據(jù)中心地位。那些從事自然科學(xué)、社會科學(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)問題），閱讀本書可以獲得一些關(guān)于ABM的基礎(chǔ)知識。
本書將從廣泛的學(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)實問題。我們編寫本書案例的時候，遵從“低門檻，高上限”的指導(dǎo)原則。也就是說，一方面，不需要太多的預(yù)備知識，讀者就可以使用本書所提供的案例模型進行學(xué)習(xí)，另一方面，對于掌握了相關(guān)知識技能的讀者來說，他們可以在案例模型的基礎(chǔ)上進一步構(gòu)建超級復(fù)雜的模型。
在幫助我們理解復(fù)雜系統(tǒng)方面，ABM是一個有用的工具。雖然冠以“Introduction”（導(dǎo)論）之名，本書還是提供了必要的工具，以幫助讀者研究問題，構(gòu)建自己的模型。
本書的目標讀者
由于ABM適用于諸多領(lǐng)域，因此本書可應(yīng)用于廣泛的情景中。本書若作為教材，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的計算機科學(xué)相關(guān)課程。此外，本書還可以作為一些本科生課程（這些課程包含了關(guān)于ABM知識的教學(xué)內(nèi)容）的輔助教材，由于所涉課程甚多，在此無法一一列出。本書中的一些內(nèi)容曾經(jīng)用于：自然科學(xué)課程，比如物理、化學(xué)和生物；社會科學(xué)課程，比如心理學(xué)、社會學(xué)和語言學(xué)；工程類課程，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，我們對書中的案例進行了取舍，保證每個領(lǐng)域至少納入一個典型案例。當(dāng)然，為了滿足這一要求，我們就無法針對某一個或幾個領(lǐng)域進行深入的研究與探索。隨著ABM研究與應(yīng)用的發(fā)展，我們期盼針對特定領(lǐng)域進行深度探索的教材能夠不斷涌現(xiàn)。
本書編寫之初，我們的目標讀者是高年級本科生和低年級研究生，但是我們同時也希望本書能夠被其他讀者采用。閱讀和學(xué)習(xí)本書內(nèi)容并不需要太多的預(yù)備知識，無論是何種學(xué)科背景，只要對ABM感興趣，都可以使用本書進行學(xué)習(xí)。同樣，對于許多研究生課程來說，ABM也是比較新的知識，我們期望本書可以作為不同領(lǐng)域研究生課程的補充教材來使用。ABM方法在科研實驗、商業(yè)領(lǐng)域、政治學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也在不斷增長，我們期待這些領(lǐng)域的專業(yè)人士能從本書所提供的知識和案例中受益。本書所使用的材料是在過去二十多年間由Uri Wilensky和William Rand在他們各自的計算機科學(xué)和學(xué)習(xí)科學(xué)（Learning Science）的課程（本科生和研究生）中經(jīng)過充分檢驗的，同時這些材料也在上述兩位作者組織的數(shù)百個工作坊、研討會以及夏校課程中使用過。
我們在原書名中特別強調(diào)了“natural, social, and engineered complex systems”（自然、社會和工程領(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。社會系統(tǒng)包含眾多可以彼此交互的個體，社會系統(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)計并達成特定目標的系統(tǒng)。
讀者學(xué)習(xí)本書基本不需要什么預(yù)備知識。數(shù)學(xué)方面只需要代數(shù)知識即可，計算機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)計學(xué)知識，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軟件用戶手冊中的前三個教程。NetLogo可以從網(wǎng)上下載（http://ccl.northwestern.edu/netlogo/）。
使用本書進行學(xué)習(xí)，需要讀者閱讀和編寫軟件代碼，有些讀者可能不具備此項技能。雖然相當(dāng)多的人認為計算機編程是一項非常困難以至于無法完成的挑戰(zhàn)，但我們數(shù)十年的教學(xué)經(jīng)驗表明，實際上所有學(xué)生都可以學(xué)會并使用NetLogo進行編程。我們希望書中的代碼不會嚇跑你，只要花點時間學(xué)習(xí)、閱讀和編寫代碼，你就一定能夠?qū)W會。我們堅信，只要花時間去學(xué)習(xí)，就一定會有收獲。
NetLogo與本書的關(guān)系
目前有很多不同的ABM語言，在我們編寫本書的時候