An Introduction to Complex Systems / Fieguth, Paul  

Público ISBD Ningún comentario para este registro. Título : An Introduction to Complex Systems : Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics Tipo de documento: documento electrónico Autores: Fieguth, Paul, Mención de edición: 2 ed. Editorial: [s.l.] : Springer Fecha de publicación: 2021 Número de páginas: XIV, 463 p. 266 ilustraciones, 247 ilustraciones en color. ISBN/ISSN/DL: 978-3-030-63168-0 Nota general: Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: teoría del sistema  Geografía Física  Ciencias ambientales  Física  Sistemas complejos  Ciencias del sistema terrestre  Física Ambiental Clasificación: 530.1 Resumen: Los sistemas complejos se encuentran en el corazón de una variedad de fenómenos a gran escala de gran importancia (calentamiento global, edades de hielo, agua, pobreza, pandemias) y este texto utiliza estos estudios de caso como motivaciones y contextos para explorar sistemas complejos y temas relacionados de fenómenos no lineales. dinámica y estadística de ley de potencias. Aunque las descripciones matemáticas detalladas de estos temas pueden ser desafiantes, las consecuencias de que un sistema sea no lineal, de ley potencial o complejo son, de hecho, bastante accesibles. Este libro combina un enfoque tutorial de los aspectos matemáticos de sistemas complejos junto con una narrativa complementaria sobre las implicaciones globales/ecológicas/sociales de dichos sistemas. Casi todos los cursos de pregrado en ingeniería se centran en matemáticas y sistemas de pequeña escala, lineales y gaussianos. Desgraciadamente no existe un solo fenómeno ecológico o social a gran escala que sea escalar, lineal y gaussiano. Este libro ofrece ideas para comprender mejor los problemas a gran escala que enfrenta el mundo y darse cuenta de que no pueden resolverse mediante un campo o perspectiva académico único y limitado. En cambio, el libro busca enfatizar la comprensión, los conceptos y las ideas, de una manera matemáticamente rigurosa, de modo que los conceptos no parezcan vagos, pero no tan técnicos como para que las matemáticas se interpongan en el camino. El libro está dirigido a estudiantes de ámbitos técnicos como ingeniería, informática, física, matemáticas y estudios ambientales. Esta segunda edición agrega nueve ejemplos nuevos, más de 30 problemas adicionales, 50 figuras adicionales y tres capítulos nuevos que ofrecen un estudio detallado del desacoplamiento del sistema, soluciones extensas a los problemas de los capítulos y una discusión oportuna sobre los desafíos de sistemas complejos asociados con COVID-19 y Pandemias en general. Nota de contenido: 1 Introduction -- 2 Global Warming and Climate Change -- Further Reading -- 3 Systems Theory -- 3.1 Systems & Boundaries -- 3.2 Systems & Thermodynamics -- 3.3 Systems of Systems -- Case Study 3: Nutrient Flows, Irrigation, and Desertification -- Further Reading -- Sample Problems -- 4 Dynamic Systems -- 4.1 System State -- 4.2 Randomness -- 4.3 Analysis -- 4.3.1 Correlation -- 4.3.2 Stationarity -- 4.3.3 Transformations -- Case Study 4: Water Levels of the Oceans and Great Lakes -- Further Reading -- Sample Problems -- 5 Linear Systems -- 5.1 Linearity -- 5.2 Modes -- 5.3 System Coupling -- 5.4 Dynamics -- 5.5 Non-Normal Systems -- Case Study 5: System Decoupling -- Further Reading -- Sample Problems -- 6 Nonlinear Dynamic Systems – Uncoupled -- 6.1 Simple Dynamics -- 6.2 Bifurcations -- 6.3 Hysteresis and Catastrophes -- 6.4 System Behaviour near Folds -- 6.5 Overview -- Case Study 6: Climate and Hysteresis -- Further Reading -- Sample Problems -- 7 Nonlinear Dynamic Systems – Coupled.-7.1 Linearization -- 7.2 2D Nonlinear Systems -- 7.3 Limit Cycles and Bifurcations -- Case Study 7: Geysers, Earthquakes, and Limit Cycles -- Further Reading -- Sample Problems -- 8 Spatial Systems -- 8.1 PDEs -- 8.2 PDEs & Earth Systems -- 8.3 Discretization -- 8.4 Spatial Continuous-State Models -- 8.5 Spatial Discrete-State Models -- 8.6 Agent Models -- Case Study 8: Global circulation models -- Further Reading -- Sample Problems -- 9 Power Laws and Non-Gaussian Systems -- 9.1 The Gaussian Distribution 9.2 The Exponential Distribution -- 9.3 Heavy Tailed Distributions -- 9.4 Sources of Power Laws -- 9.5 Synthesis and Analysis of Power Laws -- Case Study 9: Power Laws in Social Systems -- Further Reading -- Sample Problems -- 10 Complex Systems -- 10.1 Spatial Nonlinear Models -- 10.2 Self-Organized Criticality -- 10.3 Emergence -- 10.4 Systems of Complex Systems -- Case Study 10: Complex Systems in Nature -- Further Reading -- Sample Problems -- 11 Observation & Inference -- 11.1 Forward Models -- 11.2 Remote Measurement -- 11.3 Resolution.-11.4 Inverse Problems -- Case Study 11A: Sensing— Synthetic Aperture Radar -- Case Study 11B: Inversion— Atmospheric Temperature -- Further Reading -- Sample Problems -- 12 Water -- 12.1 Ocean Acidification -- 12.2 Ocean Garbage -- 12.3 Groundwater -- Case Study 12: Satellite Remote Sensing of the Ocean -- Further Reading -- Sample Problems -- 13 Pandemics and Complex Systems -- 13.1 Pandemic Dynamics -- 13.2 Pandemic Models -- 13.3 Pandemic Anticipation -- Case Study 13: Pandemic Inverse Problems and Inference -- Further Reading -- Sample Problems (Partial Solutions in Appendix E) -- 14 Concluding Thoughts -- Further Reading -- Part I Appendices -- A Matrix Algebra -- B Random Variables andStatistics -- C System Decoupling -- D Notation Overview -- E End of Chapter Solutions -- Index. Tipo de medio : Computadora Summary : Complex Systems lie at the heart of a variety of large-scale phenomena of great significance - global warming, ice ages, water, poverty, pandemics - and this text uses these case studies as motivations and contexts to explore complex systems and related topics of nonlinear dynamics and power-law statistics. Although detailed mathematical descriptions of these topics can be challenging, the consequences of a system being nonlinear, power-law, or complex are in fact quite accessible. This book blends a tutorial approach to the mathematical aspects of complex systems together with a complementary narrative on the global/ecological/societal implications of such systems. Nearly all engineering undergraduate courses focus on mathematics and systems which are small scale, linear, and Gaussian. Unfortunately there is not a single large-scale ecological or social phenomenon that is scalar, linear, and Gaussian. This book offers insights to better understand the large-scale problems facing the world and to realize that these cannot be solved by a single, narrow academic field or perspective. Instead, the book seeks to emphasize understanding, concepts, and ideas, in a way that is mathematically rigorous, so that the concepts do not feel vague, but not so technical that the mathematics get in the way. The book is intended for students in technical domains such as engineering, computer science, physics, mathematics, and environmental studies. This second edition adds nine new examples, over 30 additional problems, 50 additional figures, and three new chapters offering a detailed study of system decoupling, extensive solutions to chapter problems, and a timely discussion on the complex systems challenges associated with COVID-19 and pandemics in general. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...] An Introduction to Complex Systems : Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics [documento electrónico] / Fieguth, Paul,  . -  2 ed.  . - [s.l.] : Springer, 2021 . - XIV, 463 p. 266 ilustraciones, 247 ilustraciones en color. ISBN : 978-3-030-63168-0 Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: teoría del sistema  Geografía Física  Ciencias ambientales  Física  Sistemas complejos  Ciencias del sistema terrestre  Física Ambiental Clasificación: 530.1 Resumen: Los sistemas complejos se encuentran en el corazón de una variedad de fenómenos a gran escala de gran importancia (calentamiento global, edades de hielo, agua, pobreza, pandemias) y este texto utiliza estos estudios de caso como motivaciones y contextos para explorar sistemas complejos y temas relacionados de fenómenos no lineales. dinámica y estadística de ley de potencias. Aunque las descripciones matemáticas detalladas de estos temas pueden ser desafiantes, las consecuencias de que un sistema sea no lineal, de ley potencial o complejo son, de hecho, bastante accesibles. Este libro combina un enfoque tutorial de los aspectos matemáticos de sistemas complejos junto con una narrativa complementaria sobre las implicaciones globales/ecológicas/sociales de dichos sistemas. Casi todos los cursos de pregrado en ingeniería se centran en matemáticas y sistemas de pequeña escala, lineales y gaussianos. Desgraciadamente no existe un solo fenómeno ecológico o social a gran escala que sea escalar, lineal y gaussiano. Este libro ofrece ideas para comprender mejor los problemas a gran escala que enfrenta el mundo y darse cuenta de que no pueden resolverse mediante un campo o perspectiva académico único y limitado. En cambio, el libro busca enfatizar la comprensión, los conceptos y las ideas, de una manera matemáticamente rigurosa, de modo que los conceptos no parezcan vagos, pero no tan técnicos como para que las matemáticas se interpongan en el camino. El libro está dirigido a estudiantes de ámbitos técnicos como ingeniería, informática, física, matemáticas y estudios ambientales. Esta segunda edición agrega nueve ejemplos nuevos, más de 30 problemas adicionales, 50 figuras adicionales y tres capítulos nuevos que ofrecen un estudio detallado del desacoplamiento del sistema, soluciones extensas a los problemas de los capítulos y una discusión oportuna sobre los desafíos de sistemas complejos asociados con COVID-19 y Pandemias en general. Nota de contenido: 1 Introduction -- 2 Global Warming and Climate Change -- Further Reading -- 3 Systems Theory -- 3.1 Systems & Boundaries -- 3.2 Systems & Thermodynamics -- 3.3 Systems of Systems -- Case Study 3: Nutrient Flows, Irrigation, and Desertification -- Further Reading -- Sample Problems -- 4 Dynamic Systems -- 4.1 System State -- 4.2 Randomness -- 4.3 Analysis -- 4.3.1 Correlation -- 4.3.2 Stationarity -- 4.3.3 Transformations -- Case Study 4: Water Levels of the Oceans and Great Lakes -- Further Reading -- Sample Problems -- 5 Linear Systems -- 5.1 Linearity -- 5.2 Modes -- 5.3 System Coupling -- 5.4 Dynamics -- 5.5 Non-Normal Systems -- Case Study 5: System Decoupling -- Further Reading -- Sample Problems -- 6 Nonlinear Dynamic Systems – Uncoupled -- 6.1 Simple Dynamics -- 6.2 Bifurcations -- 6.3 Hysteresis and Catastrophes -- 6.4 System Behaviour near Folds -- 6.5 Overview -- Case Study 6: Climate and Hysteresis -- Further Reading -- Sample Problems -- 7 Nonlinear Dynamic Systems – Coupled.-7.1 Linearization -- 7.2 2D Nonlinear Systems -- 7.3 Limit Cycles and Bifurcations -- Case Study 7: Geysers, Earthquakes, and Limit Cycles -- Further Reading -- Sample Problems -- 8 Spatial Systems -- 8.1 PDEs -- 8.2 PDEs & Earth Systems -- 8.3 Discretization -- 8.4 Spatial Continuous-State Models -- 8.5 Spatial Discrete-State Models -- 8.6 Agent Models -- Case Study 8: Global circulation models -- Further Reading -- Sample Problems -- 9 Power Laws and Non-Gaussian Systems -- 9.1 The Gaussian Distribution 9.2 The Exponential Distribution -- 9.3 Heavy Tailed Distributions -- 9.4 Sources of Power Laws -- 9.5 Synthesis and Analysis of Power Laws -- Case Study 9: Power Laws in Social Systems -- Further Reading -- Sample Problems -- 10 Complex Systems -- 10.1 Spatial Nonlinear Models -- 10.2 Self-Organized Criticality -- 10.3 Emergence -- 10.4 Systems of Complex Systems -- Case Study 10: Complex Systems in Nature -- Further Reading -- Sample Problems -- 11 Observation & Inference -- 11.1 Forward Models -- 11.2 Remote Measurement -- 11.3 Resolution.-11.4 Inverse Problems -- Case Study 11A: Sensing— Synthetic Aperture Radar -- Case Study 11B: Inversion— Atmospheric Temperature -- Further Reading -- Sample Problems -- 12 Water -- 12.1 Ocean Acidification -- 12.2 Ocean Garbage -- 12.3 Groundwater -- Case Study 12: Satellite Remote Sensing of the Ocean -- Further Reading -- Sample Problems -- 13 Pandemics and Complex Systems -- 13.1 Pandemic Dynamics -- 13.2 Pandemic Models -- 13.3 Pandemic Anticipation -- Case Study 13: Pandemic Inverse Problems and Inference -- Further Reading -- Sample Problems (Partial Solutions in Appendix E) -- 14 Concluding Thoughts -- Further Reading -- Part I Appendices -- A Matrix Algebra -- B Random Variables andStatistics -- C System Decoupling -- D Notation Overview -- E End of Chapter Solutions -- Index. Tipo de medio : Computadora Summary : Complex Systems lie at the heart of a variety of large-scale phenomena of great significance - global warming, ice ages, water, poverty, pandemics - and this text uses these case studies as motivations and contexts to explore complex systems and related topics of nonlinear dynamics and power-law statistics. Although detailed mathematical descriptions of these topics can be challenging, the consequences of a system being nonlinear, power-law, or complex are in fact quite accessible. This book blends a tutorial approach to the mathematical aspects of complex systems together with a complementary narrative on the global/ecological/societal implications of such systems. Nearly all engineering undergraduate courses focus on mathematics and systems which are small scale, linear, and Gaussian. Unfortunately there is not a single large-scale ecological or social phenomenon that is scalar, linear, and Gaussian. This book offers insights to better understand the large-scale problems facing the world and to realize that these cannot be solved by a single, narrow academic field or perspective. Instead, the book seeks to emphasize understanding, concepts, and ideas, in a way that is mathematically rigorous, so that the concepts do not feel vague, but not so technical that the mathematics get in the way. The book is intended for students in technical domains such as engineering, computer science, physics, mathematics, and environmental studies. This second edition adds nine new examples, over 30 additional problems, 50 additional figures, and three new chapters offering a detailed study of system decoupling, extensive solutions to chapter problems, and a timely discussion on the complex systems challenges associated with COVID-19 and pandemics in general. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...]

An Introduction to Complex Systems / Fieguth, Paul  

Público ISBD Ningún comentario para este registro. Título : An Introduction to Complex Systems : Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics Tipo de documento: documento electrónico Autores: Fieguth, Paul, Mención de edición: 1 ed. Editorial: [s.l.] : Springer Fecha de publicación: 2017 Número de páginas: XII, 346 p. 243 ilustraciones, 178 ilustraciones en color. ISBN/ISSN/DL: 978-3-319-44606-6 Nota general: Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: teoría del sistema  Dinámica  Teorías no lineales  Geografía Física  Ambiente  Teoría de juego  Sistemas complejos  Sistemas Dinámicos Aplicados  Ciencias del sistema terrestre  Ciencias ambientales Clasificación: 530.1 Resumen: Este texto de pregrado explora una variedad de fenómenos a gran escala (calentamiento global, edades de hielo, agua, pobreza) y utiliza estos estudios de casos como motivación para explorar dinámicas no lineales, estadísticas de ley de potencia y sistemas complejos. Aunque las descripciones matemáticas detalladas de estos temas pueden ser desafiantes, las consecuencias de que un sistema sea no lineal, de ley potencial o complejo son, de hecho, bastante accesibles. Este libro combina un enfoque tutorial de los aspectos matemáticos de sistemas complejos junto con una narrativa complementaria sobre las implicaciones globales/ecológicas/sociales de dichos sistemas. Casi todos los cursos de pregrado en ingeniería se centran en matemáticas y sistemas de pequeña escala, lineales y gaussianos. Desgraciadamente no existe un solo fenómeno ecológico o social a gran escala que sea escalar, lineal y gaussiano. Este libro ofrece a los estudiantes ideas para comprender mejor los problemas a gran escala que enfrenta el mundo y darse cuenta de que no pueden resolverse mediante un único y limitado campo académico o perspectiva. En cambio, el libro busca enfatizar la comprensión, los conceptos y las ideas, de una manera matemáticamente rigurosa, de modo que los conceptos no parezcan vagos, pero no tan técnicos como para que las matemáticas se interpongan en el camino. El libro está destinado a estudiantes universitarios en un ámbito técnico como ingeniería, informática, física, matemáticas y estudios ambientales. Nota de contenido: 1 Introduction -- 2 Global Warming and Climate Change -- Further Reading -- 3 Systems Theory -- 3.1 Systems & Boundaries -- 3.2 Systems & Thermodynamics.-3.3 Systems of Systems -- Case Study 3: Nutrient Flows, Irrigation, and Desertification -- Further Reading -- Sample Problems -- 4 Dynamic Systems -- 4.1 System State -- 4.2 Randomness -- 4.3 Analysis -- 4.3.1 Correlation -- 4.3.2 Stationarity -- 4.3.3 Transformations -- Case Study 4: Water Levels of the Oceans and Great Lakes -- Further Reading -- Sample Problems -- 5 Linear Systems -- 5.1 Linearity -- 5.2 Modes -- 5.3 System Coupling -- 5.4 Dynamics -- 5.5 Non-Normal Systems -- Case Study 5: System Decoupling -- Further Reading -- Sample Problems -- 6 Nonlinear Dynamic Systems – Uncoupled -- 6.1 Simple Dynamics -- 6.2 Bifurcations -- 6.3 Hysteresis and Catastrophes -- 6.4 System Behaviour near Folds -- 6.5 Overview -- Case Study 6: Climate and Hysteresis -- Further Reading -- Sample Problems -- 7 Nonlinear Dynamic Systems – Coupled.-7.1 Linearization -- 7.2 2D Nonlinear Systems -- 7.3 Limit Cycles and Bifurcations -- Case Study 7: Geysers, Earthquakes, and Limit Cycles -- Further Reading -- Sample Problems -- 8 Spatial Systems -- 8.1 PDEs -- 8.2 PDEs & Earth Systems -- 8.3 Discretization -- 8.4 Spatial Continuous-State Models -- 8.5 Spatial Discrete-State Models -- 8.6 Agent Models -- Case Study 8: Global circulation models -- Further Reading -- Sample Problems -- 9 Power Laws and Non-Gaussian Systems -- 9.1 The Gaussian Distribution 9.2 The Exponential Distribution -- 9.3 Heavy Tailed Distributions -- 9.4 Sources of Power Laws -- 9.5 Synthesis and Analysis of Power Laws -- Case Study 9: Power Laws in Social Systems -- Further Reading -- Sample Problems -- 10 Complex Systems -- 10.1 Spatial Nonlinear Models -- 10.2 Self-Organized Criticality -- 10.3 Emergence -- 10.4 Complex Systems of Systems -- Case Study 10: Complex Systems in Nature -- Further Reading -- Sample Problems -- 11 Observation & Inference -- 11.1 Forward Models -- 11.2 Remote Measurement -- 11.3 Resolution.-11.4 Inverse Problems -- Case Study 11A: Sensing— Synthetic Aperture Radar -- Case Study 11B: Inversion— Atmospheric Temperature -- Further Reading -- Sample Problems -- 12 Water.-12.1 Ocean Acidification -- 12.2 Ocean Garbage -- 12.3 Groundwater -- Case Study 12: Satellite Remote Sensing of the Ocean -- Further Reading -- Sample Problems -- 13 Concluding Thoughts -- Further Reading -- Part I Appendices -- Index. Tipo de medio : Computadora Summary : This undergraduate text explores a variety of large-scale phenomena - global warming, ice ages, water, poverty - and uses these case studies as a motivation to explore nonlinear dynamics, power-law statistics, and complex systems. Although the detailed mathematical descriptions of these topics can be challenging, the consequences of a system being nonlinear, power-law, or complex are in fact quite accessible. This book blends a tutorial approach to the mathematical aspects of complex systems together with a complementary narrative on the global/ecological/societal implications of such systems. Nearly all engineering undergraduate courses focus on mathematics and systems which are small scale, linear, and Gaussian. Unfortunately there is not a single large-scale ecological or social phenomenon that is scalar, linear, and Gaussian. This book offers students insights to better understand the large-scale problems facing the world and to realize that these cannot be solved by a single, narrow academic field or perspective. Instead, the book seeks to emphasize understanding, concepts, and ideas, in a way that is mathematically rigorous, so that the concepts do not feel vague, but not so technical that the mathematics get in the way. The book is intended for undergraduate students in a technical domain such as engineering, computer science, physics, mathematics, and environmental studies. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...] An Introduction to Complex Systems : Society, Ecology, and Nonlinear Dynamics [documento electrónico] / Fieguth, Paul,  . -  1 ed.  . - [s.l.] : Springer, 2017 . - XII, 346 p. 243 ilustraciones, 178 ilustraciones en color. ISBN : 978-3-319-44606-6 Libro disponible en la plataforma SpringerLink. Descarga y lectura en formatos PDF, HTML y ePub. Descarga completa o por capítulos. Idioma : Inglés (eng) Palabras clave: teoría del sistema  Dinámica  Teorías no lineales  Geografía Física  Ambiente  Teoría de juego  Sistemas complejos  Sistemas Dinámicos Aplicados  Ciencias del sistema terrestre  Ciencias ambientales Clasificación: 530.1 Resumen: Este texto de pregrado explora una variedad de fenómenos a gran escala (calentamiento global, edades de hielo, agua, pobreza) y utiliza estos estudios de casos como motivación para explorar dinámicas no lineales, estadísticas de ley de potencia y sistemas complejos. Aunque las descripciones matemáticas detalladas de estos temas pueden ser desafiantes, las consecuencias de que un sistema sea no lineal, de ley potencial o complejo son, de hecho, bastante accesibles. Este libro combina un enfoque tutorial de los aspectos matemáticos de sistemas complejos junto con una narrativa complementaria sobre las implicaciones globales/ecológicas/sociales de dichos sistemas. Casi todos los cursos de pregrado en ingeniería se centran en matemáticas y sistemas de pequeña escala, lineales y gaussianos. Desgraciadamente no existe un solo fenómeno ecológico o social a gran escala que sea escalar, lineal y gaussiano. Este libro ofrece a los estudiantes ideas para comprender mejor los problemas a gran escala que enfrenta el mundo y darse cuenta de que no pueden resolverse mediante un único y limitado campo académico o perspectiva. En cambio, el libro busca enfatizar la comprensión, los conceptos y las ideas, de una manera matemáticamente rigurosa, de modo que los conceptos no parezcan vagos, pero no tan técnicos como para que las matemáticas se interpongan en el camino. El libro está destinado a estudiantes universitarios en un ámbito técnico como ingeniería, informática, física, matemáticas y estudios ambientales. Nota de contenido: 1 Introduction -- 2 Global Warming and Climate Change -- Further Reading -- 3 Systems Theory -- 3.1 Systems & Boundaries -- 3.2 Systems & Thermodynamics.-3.3 Systems of Systems -- Case Study 3: Nutrient Flows, Irrigation, and Desertification -- Further Reading -- Sample Problems -- 4 Dynamic Systems -- 4.1 System State -- 4.2 Randomness -- 4.3 Analysis -- 4.3.1 Correlation -- 4.3.2 Stationarity -- 4.3.3 Transformations -- Case Study 4: Water Levels of the Oceans and Great Lakes -- Further Reading -- Sample Problems -- 5 Linear Systems -- 5.1 Linearity -- 5.2 Modes -- 5.3 System Coupling -- 5.4 Dynamics -- 5.5 Non-Normal Systems -- Case Study 5: System Decoupling -- Further Reading -- Sample Problems -- 6 Nonlinear Dynamic Systems – Uncoupled -- 6.1 Simple Dynamics -- 6.2 Bifurcations -- 6.3 Hysteresis and Catastrophes -- 6.4 System Behaviour near Folds -- 6.5 Overview -- Case Study 6: Climate and Hysteresis -- Further Reading -- Sample Problems -- 7 Nonlinear Dynamic Systems – Coupled.-7.1 Linearization -- 7.2 2D Nonlinear Systems -- 7.3 Limit Cycles and Bifurcations -- Case Study 7: Geysers, Earthquakes, and Limit Cycles -- Further Reading -- Sample Problems -- 8 Spatial Systems -- 8.1 PDEs -- 8.2 PDEs & Earth Systems -- 8.3 Discretization -- 8.4 Spatial Continuous-State Models -- 8.5 Spatial Discrete-State Models -- 8.6 Agent Models -- Case Study 8: Global circulation models -- Further Reading -- Sample Problems -- 9 Power Laws and Non-Gaussian Systems -- 9.1 The Gaussian Distribution 9.2 The Exponential Distribution -- 9.3 Heavy Tailed Distributions -- 9.4 Sources of Power Laws -- 9.5 Synthesis and Analysis of Power Laws -- Case Study 9: Power Laws in Social Systems -- Further Reading -- Sample Problems -- 10 Complex Systems -- 10.1 Spatial Nonlinear Models -- 10.2 Self-Organized Criticality -- 10.3 Emergence -- 10.4 Complex Systems of Systems -- Case Study 10: Complex Systems in Nature -- Further Reading -- Sample Problems -- 11 Observation & Inference -- 11.1 Forward Models -- 11.2 Remote Measurement -- 11.3 Resolution.-11.4 Inverse Problems -- Case Study 11A: Sensing— Synthetic Aperture Radar -- Case Study 11B: Inversion— Atmospheric Temperature -- Further Reading -- Sample Problems -- 12 Water.-12.1 Ocean Acidification -- 12.2 Ocean Garbage -- 12.3 Groundwater -- Case Study 12: Satellite Remote Sensing of the Ocean -- Further Reading -- Sample Problems -- 13 Concluding Thoughts -- Further Reading -- Part I Appendices -- Index. Tipo de medio : Computadora Summary : This undergraduate text explores a variety of large-scale phenomena - global warming, ice ages, water, poverty - and uses these case studies as a motivation to explore nonlinear dynamics, power-law statistics, and complex systems. Although the detailed mathematical descriptions of these topics can be challenging, the consequences of a system being nonlinear, power-law, or complex are in fact quite accessible. This book blends a tutorial approach to the mathematical aspects of complex systems together with a complementary narrative on the global/ecological/societal implications of such systems. Nearly all engineering undergraduate courses focus on mathematics and systems which are small scale, linear, and Gaussian. Unfortunately there is not a single large-scale ecological or social phenomenon that is scalar, linear, and Gaussian. This book offers students insights to better understand the large-scale problems facing the world and to realize that these cannot be solved by a single, narrow academic field or perspective. Instead, the book seeks to emphasize understanding, concepts, and ideas, in a way that is mathematically rigorous, so that the concepts do not feel vague, but not so technical that the mathematics get in the way. The book is intended for undergraduate students in a technical domain such as engineering, computer science, physics, mathematics, and environmental studies. Enlace de acceso : https://link-springer-com.biblioproxy.umanizales.edu.co/referencework/10.1007/97 [...]

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