导语 人类作为复杂的多细胞生命，似乎理所当然地认为，多细胞生命相对单细胞生命有绝对的优势。但实际上单细胞生命进化为多细胞生命付出的代价是高昂的：不仅会面临同类细胞激烈的资源竞争，还有可能丧失生殖机会。因此就算是现在，地球上的单细胞生命也远多于多细胞生命。那究竟是什么促使单细胞甘愿做出巨大牺牲，走向更复杂的多细胞生命呢？生物学家发现，多细胞的进击之路，是权衡生存与繁殖的进化适应。 ...

导语 今天给大家推荐的书《Behavioral and Cognitive Robotics：An adaptive perspective》介绍了通过自适应过程而自主发展行为和认知技能的机器人，由进化机器人学的创始人、意大利国家研究委员会认知科学和技术研究所的研究主任 Stefano Nolfi 所著。本书开放获取权，且附带有大量说明视频，具体链接详见文末。 1. 摘要 本书描述了如何通过机器学习，创造能够自主发展执行任务所需行为和认知技能的机器人。 ...

导语 细胞表面张力、细胞之间的排斥力和吸引力、细胞体积约束以及蛋壳对细胞的限制等因素，均在生物形态发育过程中发挥作用。近日北京大学定量生物学中心/北京国际数学研究中心张磊课题组与定量生物学中心/生命科学联合中心/物理学院汤超课题组合作发表论文，综合考虑细胞受到的多种物理约束，构建了线虫胚胎的相场模型，进而准确计算胚胎形态变化及细胞力学属性，并模拟构建胚胎早期发育过程。 ...

导语 人工生命（artificial life）是通过仿真建模、机器技术和生物化学等方式模拟自然生命系统，进而研究生命过程及其演变的领域。针对人工生命的研究范式近年来层出不穷，但捕捉人工生命的关键特征如自组织、涌现、适应、模块化、临界性等特征，则需要采用复杂系统的研究范式。本文梳理了2008年-2018年上百篇复杂系统视角的人工生命研究综述，从中提取出生物范式、社会范式、混合范式及复杂系统范式共93种，其中基于主体建模与元胞自动机是近十年主流，而最受关注的复杂系统属性是涌现、自组织和适应。 ...

导语 2021年诺贝尔物理学奖授予三位科学家(图1)，以表彰他们“对我们理解复杂物理系统的开创性贡献”。美籍日裔科学家真锅淑郎(Syukuro Manabe)、德国科学家克劳斯·哈塞尔曼(Klaus Hasselmann)因为“地球气候的物理建模，量化可变性并可靠地预测全球变暖”的研究共享了诺贝尔物理学奖的一半奖金；意大利科学家乔治·帕里西(Giorgio Parisi)因为“发现了从原子尺度到行星尺度物理系统中的无序和涨落的相互作用”而获得了诺贝尔物理学奖的另一半奖金。 ...

摘要 今天给大家推荐的书《Introduction to Urban Science：Evidence and Theory of Cities as Complex Systems》以复杂适应性系统的视角，提出理解城市和城市化的综合理论框架，给出了城市作为复杂系统的实证及理论证据。 1. 背景 世界各地的人们正越来越多地生活在城市中。 ...

导语 技术进步是促进经济长期增长的最重要原因。1月4日发表于 PNAS 的论文指出，较长的产业供应链，能够放大技术进步对经济增长的促进作用。也就是说，在不考虑技术进步难度的前提下，供应链较长的产业具有更大的经济增长潜力。该结论一定程度上说明了中国全产业链给经济增长所带来的巨大优势。而此文对经济增长的内生解释，则扩展了经济复杂性这一概念的应用范围。 ...

集智斑图顶刊论文速递栏目上线以来，持续收录来自Nature、Science等顶刊的最新论文，追踪复杂系统、网络科学、计算社会科学等领域的前沿进展。现在正式推出订阅功能，每周通过微信服务号「集智斑图」推送论文信息。 ...

导语 从加拿大极端热浪，到德国的洪灾，从澳大利亚的森林大火，到中国河南的特大暴雨，极端天气已经成为新常态。气候变化正以我们所能感知的态势发生着。2021年诺贝尔物理学奖的一半被授予气象学家真锅淑郎和气象学家克劳斯·哈塞尔曼，“以表彰对地球气候的物理建模、量化变化和可靠地预测全球变暖”。表达了对人类命运的关切。不仅如此，空气污染与排放等因素也作为影响人类生活和生态环境的重要一环而一直备受关注。我们统一将这些放在地球系统科学研究的范畴中。近年来，系统科学、人工智能等学科的发展，为地球系统的研究提供了一系列有力的研究手段。 ...

导语 最近，麻省理工学院（MIT）的物理学家观察到了原子中从经典到量子行为的转变。在超冷原子组成的旋转流体中，经典效应被抑制，原子间的相互作用和量子力学效应占主导，驱动粒子表现出奇异的量子行为，形成一串微型“量子龙卷风”。相关成果1月5日发表在《自然》杂志上。 ...