基于Agent的社会科学仿真

陆云波

1 i- Z2 ]2 e0 u3 s( g: y1 F在六十年代早期，随着计算机在大学研究中开始应用，一些在社会科学中使用计算机仿真的实例便相继出现，包括离散事件仿真和系统动力学仿真，主要研究如顾客平均等待时间、城市中警车到达紧急现场的平均时间等[107]。当时罗马学社的世界仿真模型就预测了全球环境大灾难，在世界上产生了很大的影响[108]。后来有一项叫做“微观仿真”（microsimulation）[109]的方法发展很快，这是一种非常特殊的技术，是最近以来在社会科学中唯一被广泛认知的仿真形式。微观仿真基于大量的个人、家庭或公司随机样本，集合统计学所能够计算并用来估计的特征。微观仿真在西方发达国家（尤其是德国、澳大利亚和加拿大）非常流行，其结果能影响国家养老金、毕业生税金等政策的设计[110] [111]。
% ^; p9 t; p' Z3 H0 V: c8 j除了微观仿真，20世纪80年代就很少听到其他的仿真了，这与自然科学中的情况形成鲜明的对比。此时，在自然科学中仿真已经成了基本的方法工具了。然而，在20世纪90年代初期，情况发生了根本性的变化，主要是因为多Agent模型的发展。多Agent模型为仿真自治个体和他们之间交互作用提供了一种非常有效的途径。这些方法主要来自于非线性动力学和人工智能研究中最新技术。一种叫做元胞自动机（Cellular Automata）[112]的模型曾经成功地用于解释磁铁的磁性、流体中的湍流、晶体的生长等自然界中的神奇现象，这些宏观层面上的奇特性质都涌现于系统微观个体之间的相互作用 [113]。元胞自动机为研究社会相互作用提供了一个有用的框架，例如研究社会中流言的传播机制、邻里之间依种群而隔离的形成等问题。另一个被物理学思想影响的方法是多级建模（multilevel modelling），它从协同理论获得灵感，适合于研究类似社会这样的多层次系统。20世纪80年代有越来越多的兴趣在分布式人工智能（distributed artificial intelligence），这是一个研究人工智能程序之间相互作用的研究领域。由于分布人工智能系统包含相互作用的自治的智能体，使得我们能够建立用于仿真人类社会的模型。人工智能的研究人员在过去的十年内对于“机器学习”技术投入了大量的关注[114]，它使计算机程序学习过去的经验增加其知识和程序上的机能。拥有学习能力的模型对仿真个体的认知过程和建模整体适应新环境的社会都非常有用[115]。
如图3.1所示为社会科学中仿真方法的发展[116]。
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) U: U- x) M0 n! E0 g图3.1 同时代的社会科学中仿真方法的发展
9 l6 w; S+ ]  C4 @/ L" m# G' O物理仿真一直都被用来作为检验大自由度系统的方法，例如，风洞用来检验飞行器或汽车的稳定性。然而，随着计算机的到来，仿真变成了更适合社会研究用的工具。正如Simon所说，“因为计算机是一个基本机能成分的组织，高度接近的是，在这个组织里只有成分执行的机能和整体系统的行为相关” [117]。换言之，在计算机里，我们有了建立大范围自然或人工系统机能等式模型的方法。Moreno(2002)探讨了社会科学仿真的几大用途[118]：评定给定现象的稳定性；把仿真的发现推至真实世界；通过参数空间的详尽研究检验模型的坚固性；探究假设，质疑现存的理论；构造工作环境。
4 k0 y! g; s2 l/ G5 P当前在西方国家，仿真在社会科学界已经不是陌生的名词了，已证明或引证它的有：很多的关于社会学、经济学和博弈论的国际会议讨论会；在人工生命新领域的一些“社会”论文；《数学社会学》杂志上的文章；关于仿真组织方面的书籍[119]，社会仿真（SimSoc）和基于多Agent社会仿真（MABS）系统丛书；电子杂志《人工社会和社会仿真》等。各地的大学和研究机构也纷纷开展这方面的研究和教学活动，例如：著名的圣达菲学院（Santa Fe Institute，简称SFI）就是在诺贝尔物理学奖获得者盖尔曼和安德逊、经济学奖获得者阿罗等人的支持下，聚集一批从事物理、经济、理论生物、计算机等学科的研究人员于1984年组建的，这一研究机构专门从事复杂性科学研究，试图由此找到一条通过学科间的融合来解决复杂性问题的道路；美国麻省理工学院（MIT）、波士顿大学、马里兰大学近年来已经开展利用计算机仿真技术（如对策论模型）研究国际关系和国际谈判问题；美国Sandia国家实验室（Sandia National Laboratories）自己开发了一个新的智能经济仿真模型阿斯彭（Aspen），能显著改进对美国经济政策的分析和对比研究等[120]。
在中国，社会科学仿真起步较晚。90年代中期，克莱因教授向中国经济学界介绍了美国的阿斯彭经济仿真系统，并给予高度评价，引起了国内不少学者的兴趣。我国著名数量经济学家张守一教授还在《数量经济与技术经济》1999年第5期上发表了一篇专门介绍这套系统的文章，有的学者还模仿阿斯彭系统开发了一套简化的中国经济仿真系统。前几年，国务院发展研究中心开展了微观仿真应用方面的研究。1994年，中国人民大学成立了经济科学实验室，并开展了多项相关课题研究，与美国圣达菲学院建立了较为密切的联系。北京社会科学院也在筹备成立社会科学实验室。在教学培训方面，中国人民大学开发了一套电子商务教学仿真系统，这套系统采用钢铁贸易为原型，以EDI电子单证的形式，利用网络技术，逼真地再现了不同类型企业之间进行国际贸易的全过程。广州外语外贸大学的国际贸易仿真实验室也已经成立。虽然我国社科仿真已经开始起步，但与西方国家相比，我们无论在研究还是在应用方面都有很大的差距，仿真在社科界还是一个新鲜名词，知道社科仿真的人还很少，接受和掌握这一方法工具的社科研究人员则更少。

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5 [3 o. U3 q9 I0 Q: Z[ 本帖最后由 陆云波 于 2007-9-16 11:19 编辑 ]