Estudio de sistemas que responden desproporcionadamente (no linealmente) a las condiciones iniciales o estímulos perturbadores. Los sistemas no lineales pueden manifestar "caos", que se caracteriza clásicamente como una dependencia sensible a las condiciones iniciales. Los sistemas caóticos, aunque se distinguen de los sistemas periódicos más ordenados, no son aleatorios. Cuando se muestra apropiadamente su comportamiento en el tiempo (en "fase espacio"), son evidentes restricciones que se describen como "atractores extraños". Las representaciones en fase espacio de sistemas caóticos o atractores extraños, generalmente muestran auto semejanza fractal (FRACTALES) a través de las escalas temporales. Los sistemas naturales, incluyendo los biológicos, frecuentemente muestran dinámica no lineal y caos.