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 estranhos". As representações do espaço de fase de sistemas caóticos, ou atratores estranhos, geralmente revelam autossimilaridade fractal (FRACTAIS) em escalas de tempo. Os sistemas naturais, inclusive os biológicos, frequentemente apresentam dinâmica e caos não linear.