Estudo de sistemas que respondem desproporcionalmente (não linearmente) a condições iniciais ou a estímulos perturbadores. Os sistemas não-lineares podem exibir "caos", classicamente caracterizado pela dependência sensível às condições iniciais. Os sistemas caóticos, diferentes dos sistemas periódicos mais ordenados, não são casuais. Quando seu comportamento temporal é adequadamente apresentado (no "espaço de fase"), são evidentes as restrições descritas por "atratores (attractors) estranhos". As representações do espaço de fase de sistemas caóticos, ou atratores estranhos, geralmente revelam auto-similaridade fractal (FRACTAIS) em escalas de tempo. Os sistemas naturais, inclusive os biológicos, freqüentemente apresentam dinâmica e caos não linear.