近日，北京林業大學草業與草原學院本科生辛思慧等在知名國際生態學期刊Ecological Modelling上發表了題為Environmental System Dynamics: Current Development and Applications（《環境系統動力學：當代進展與應用》）的綜述文章。該研究回顧了系統動力學的發展歷史、關鍵概念和應用現狀，并對相關的多方面的未來前景進行了展望。
論文梳理歸納了北美學派、歐洲學派和中國學派的關鍵學者與里程碑著作，如《增長的極限》、《環境模擬》等，通過文獻計量統計分析，綜述了系統動力學方法從建立之初至今的發展歷程，展示了系統動力學方法60余年間的格局演變以及從西學東漸再到全球融合發展的趨勢，分析了其在生態系統、環境演變和人口與社會經濟系統管理決策方面的廣泛應用。
圖1 系統動力學及其在生態建模領域應用文獻計量結果分析（1960~2024）
在論文中，作者以成對的形式總結了系統動力學的重要概念，梳理了系統動力學建模的規范步驟和要領。同時，按種群、群落、景觀、生態系統等不同水平，對系統動力學方法在生態學中具有代表性的建模應用進行了介紹和評述，提出系統動力學方法與空間分析相結合發展的進展與思路，包括多主題建模、土地動力學預測模型等。在展望部分，文章提出系統動力學方法基于微分方程的顯式“白箱”建模與目前流行人工智能的“黑箱”統計范式相結合的潛力，介紹了包括Yau-Yau非線性濾波數學方法、識別“因果涌現”的機器學習框架神經信息壓縮器NIS+等前沿方向，為延拓系統動力學方法聚焦運用學科交叉技術為綜合應對自然與社會可持續發展挑戰提供更優的建模和分析方案。
圖2系統動力學建模經典的參考模型及其數學表達式：種群指數增長、種間競爭、邏輯斯蒂增長、貝塔朗菲方程、米氏方程、捕食者-獵物（洛特卡-沃爾泰拉方程）、種群增長差分方程與振蕩和混沌發生
論文第一作者來自草業22級本科生辛思慧，其他學生作者包括農鈞淞、吳佳昕、鄒心維和吳瑞瑾，草業與草原學院副教授李周園為指導教師和論文通訊作者。草業與草原學院董世魁教授、鄔榮領教授和北京大學王少鵬教授參與了文章指導和撰寫。
這項工作依托大學生創新訓練項目（202410022118、202310022126）、科研訓練課程和草學院綠茵計劃等培養環節開展。該研究得到國家重點研發計劃（2023YFF1304305、2022YFF0802103）、國家自然科學基金（32101324）以及全英文研究生高水平課程建設項目（YWKC2202）的資助支持。
