本文關(guān)鍵詞：人工社會(huì)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)——關(guān)于復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)計(jì)算研究的討論，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

人工社會(huì)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)——關(guān)于復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)計(jì)算研究的討論

目前經(jīng)濟(jì)學(xué)中的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法仍存在如下問(wèn)題：

1) 許多模型經(jīng)濟(jì)仍然是靜態(tài)的和線性外推的；

2) 計(jì)算模型多是基于現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)理論的集成，以仿真和逼近實(shí)際經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)為主要或唯一目的；

3) 計(jì)算實(shí)驗(yàn)多是用于經(jīng)濟(jì)問(wèn)題的分析或者離線式決策支持和分析，而非在線實(shí)時(shí)式的決策支持、分析和產(chǎn)生。

社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)計(jì)算理論的基本假設(shè)和關(guān)鍵問(wèn)題

假設(shè)1：相對(duì)于任何有限資源，在本質(zhì)上，復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體行為不能通過(guò)對(duì)其各組成部分行為的獨(dú)立分析而確定。

假設(shè)2：相對(duì)于任何有限資源，在本質(zhì)上，復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的整體行為不能預(yù)先在大范圍的時(shí)間、空間或其它度量?jī)?nèi)確定。

基于這兩個(gè)基本假設(shè)，可以得到下面的推論：

1) 必須采用整體論的觀點(diǎn)考慮復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的問(wèn)題。由于此類(lèi)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)不明確,邊界不確定，以往的系統(tǒng)分析方法往往難以刻畫(huà)系統(tǒng)部分之間的相互關(guān)系。

2) 復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問(wèn)題不存在“一勞永逸”的解決方案。特別是許多此類(lèi)系統(tǒng)涉及人與社會(huì)的動(dòng)態(tài)變化，問(wèn)題本身也在不斷變化和發(fā)展之中，不可避免地需要一個(gè)不斷深化的認(rèn)識(shí)過(guò)程，也導(dǎo)致了對(duì)這類(lèi)系統(tǒng)不存在精確完備的整體解析模型。

3) 復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問(wèn)題不存在一般意義下的最優(yōu)解，更不存在唯一的最優(yōu)解�？梢岳萌斯づc實(shí)際系統(tǒng)并舉的平行系統(tǒng)方法，追求具有動(dòng)態(tài)適應(yīng)能力的有效解決方案。

關(guān)鍵問(wèn)題：

1) 建模問(wèn)題：如何根據(jù)“簡(jiǎn)單的一致”原理，從對(duì)簡(jiǎn)單對(duì)象及其相互作用的基本一致的認(rèn)識(shí)出發(fā)，充分考慮簡(jiǎn)單對(duì)象的主動(dòng)性和隨機(jī)性，通過(guò)綜合集成，從行為生成的角度出發(fā)，自下而上地建立復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的綜合人工社會(huì)模型。

2) 實(shí)驗(yàn)問(wèn)題：如何利用人工社會(huì)的思想與方法，通過(guò)計(jì)算模擬和涌現(xiàn)觀察，產(chǎn)生和分析復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的行為，進(jìn)而建立計(jì)算實(shí)驗(yàn)的理論和方法，以此克服難以對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的困難，為深入分析復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的行為和有效評(píng)估決策的效果奠定基礎(chǔ)。

3) 決策問(wèn)題：如何利用人工社會(huì)模型和計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法，通過(guò)實(shí)際社會(huì)與人工社會(huì)的交互運(yùn)行和過(guò)程演繹，構(gòu)成“平行系統(tǒng)”�；谄叫邢到y(tǒng)的對(duì)比、借鑒、實(shí)驗(yàn)，采用綜合集成研討廳體系實(shí)現(xiàn)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的智能管理和控制，在“不斷探索和改善”的原則下，建立復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的決策分析、支持和生成體系。

4) 計(jì)算問(wèn)題：如何利用開(kāi)放和變結(jié)構(gòu)的高性能計(jì)算環(huán)境及方法，通過(guò)自組織協(xié)同計(jì)算模式，以可靠、高效、低成本的方式實(shí)現(xiàn)自下而上的復(fù)雜人工社會(huì)模型的生成和演化，并保證計(jì)算的可移植性、可擴(kuò)展性和可交換性，為計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)和綜合集成的實(shí)施提供保障。

基于人工社會(huì)的復(fù)雜系統(tǒng)建模方法

研究復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)應(yīng)采用“多重世界”的觀點(diǎn)：即對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)進(jìn)行建模時(shí)，不再以逼近某一實(shí)際的復(fù)雜系統(tǒng)的程度為唯一的標(biāo)準(zhǔn)，而是把模型也認(rèn)為是一種“現(xiàn)實(shí)”，是實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)的一種可能的替代形式和另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式，而實(shí)際復(fù)雜系統(tǒng)也只是可能出現(xiàn)的現(xiàn)實(shí)中的一種，其行為與模型的行為“不同”但卻“等價(jià)”。

人工社會(huì)還是一門(mén)試驗(yàn)性的學(xué)科，具有如下特點(diǎn)：

1) 強(qiáng)調(diào)綜合與合成在行為產(chǎn)生中的作用，通過(guò)利用人工組件構(gòu)造復(fù)雜行為模式，而不是將自然系統(tǒng)形式拆成部件來(lái)理解系統(tǒng)行為，因此采用的是整體而不是還原的方式。

2) 通過(guò)把人工創(chuàng)造的系統(tǒng)置于實(shí)際、仿真或混合環(huán)境下，產(chǎn)生復(fù)雜的互動(dòng)方式和相關(guān)行為，利用涌現(xiàn)方法進(jìn)行觀測(cè)總結(jié)，了解、分析和理解復(fù)雜系統(tǒng)的行為及其各種影響因素。

計(jì)算實(shí)驗(yàn)：從系統(tǒng)仿真到系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)

研究復(fù)雜社會(huì)系統(tǒng)時(shí)很難，有時(shí)不可能對(duì)其研究對(duì)象進(jìn)行“試驗(yàn)”，更不用說(shuō)是“實(shí)驗(yàn)”或“重復(fù)性”試驗(yàn)了。即使是作了試驗(yàn)，其中的主觀和不可控因素也太多了，從而結(jié)果和結(jié)論往往也不具有一般性。

在計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法中，傳統(tǒng)的計(jì)算模擬變成了“計(jì)算實(shí)驗(yàn)室”里的“試驗(yàn)”過(guò)程，成為“生長(zhǎng)培育”各類(lèi)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的手段，而實(shí)際系統(tǒng)只是這個(gè)“計(jì)算實(shí)驗(yàn)”的一種可能結(jié)果而已。因此，不同于計(jì)算仿真遵守實(shí)際系統(tǒng)是唯一現(xiàn)實(shí)存在的理念，把逼真實(shí)際系統(tǒng)作為目的，并把實(shí)際系統(tǒng)作為檢驗(yàn)仿真結(jié)果成功與否的唯一參照和標(biāo)準(zhǔn)，追求“真實(shí)”。計(jì)算實(shí)驗(yàn)認(rèn)為計(jì)算模擬也是一種“現(xiàn)實(shí)”，是現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的一種可能的替代形式和另一種可能的實(shí)現(xiàn)方式。根據(jù)這一理解，自然就可以利用計(jì)算模擬進(jìn)行“計(jì)算實(shí)驗(yàn)”了。

計(jì)算實(shí)驗(yàn)中的被試系統(tǒng)的計(jì)算模擬，將主要基于代理方法和相應(yīng)的面向?qū)ο蟮木幊碳夹g(shù)，產(chǎn)生人工對(duì)象，通過(guò)人工對(duì)象的相互交往，自下而上地“主動(dòng)”產(chǎn)生被試系統(tǒng)的各種行為。同時(shí)，由于主動(dòng)性和綜合型的模擬方式，在計(jì)算“實(shí)驗(yàn)”過(guò)程中必然會(huì)全面綜合地考慮各種不同因素對(duì)于被試系統(tǒng)行為的影響，所以必須進(jìn)行整體系統(tǒng)行為的模擬。這與計(jì)算仿真可以?xún)H模擬系統(tǒng)行為的一部分不同。

圖1 基于人工社會(huì)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)和行為分析及決策評(píng)估

通過(guò)對(duì)人工社會(huì)設(shè)計(jì)不同的“實(shí)驗(yàn)”方案，并在必要時(shí)進(jìn)行多次大量的重復(fù)，就可以全面、準(zhǔn)確、及時(shí)、量化地對(duì)各種復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)解決方案按不同指標(biāo)體系進(jìn)行分析評(píng)估。

利用人工社會(huì)的“計(jì)算實(shí)驗(yàn)”之可設(shè)計(jì)性和可反復(fù)進(jìn)行的特點(diǎn)，還可以對(duì)實(shí)際社會(huì)的解決方案，進(jìn)行各種關(guān)于性能可靠性和質(zhì)量等的“加速”實(shí)驗(yàn)，“壓力”實(shí)驗(yàn)以及“極限”實(shí)驗(yàn)等等。

平行系統(tǒng)：人工社會(huì)和實(shí)際社會(huì)的有機(jī)結(jié)合

所謂平行系統(tǒng)，是指由某一個(gè)自然的現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)和對(duì)應(yīng)的一個(gè)或多個(gè)虛擬或理想的人工系統(tǒng)所組成的共同系統(tǒng)。

平行系統(tǒng)的應(yīng)用于復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問(wèn)題的基本框架，主要包括實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)和人工社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，通過(guò)二者的相互作用，完成對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的管理與控制，對(duì)相關(guān)行為和決策的實(shí)驗(yàn)與評(píng)估，對(duì)有關(guān)人員和系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和培訓(xùn)等等。

圖2 平行系統(tǒng)應(yīng)用于復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)問(wèn)題的基本框架

實(shí)驗(yàn)和評(píng)估：在這一過(guò)程中，人工社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要被用來(lái)進(jìn)行計(jì)算實(shí)驗(yàn)，分析了解各種不同的社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的行為和反應(yīng)，，并對(duì)不同的解決方案的效果進(jìn)行評(píng)估，作為選擇和支持管理與控制決策的依據(jù)。

學(xué)習(xí)與培訓(xùn)：在這一過(guò)程中，人工社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)主要是被用來(lái)作為一個(gè)學(xué)習(xí)和培訓(xùn)管理及控制復(fù)雜系統(tǒng)的中心。通過(guò)將實(shí)際與人工系統(tǒng)的適當(dāng)連接組合，可以使管理和控制實(shí)際復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的有關(guān)人員迅速地掌握系統(tǒng)的各種狀況以及對(duì)應(yīng)的行動(dòng)。在條件允許的情況下，應(yīng)以與實(shí)際相當(dāng)?shù)墓芾砼c控制系統(tǒng)來(lái)運(yùn)行人工系統(tǒng)，以期獲得更佳的真實(shí)效果。同時(shí)，人工系統(tǒng)的管理與控制系統(tǒng)也可以作為實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的備用系統(tǒng)，增加其運(yùn)行的可靠性和應(yīng)變能力。

管理與控制：在這一過(guò)程中，人工社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)試圖盡可能地模擬實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，對(duì)其行為進(jìn)行預(yù)估，從而為尋找對(duì)實(shí)際系統(tǒng)有效的解決方案或對(duì)當(dāng)前方案進(jìn)行改進(jìn)提供依據(jù)。進(jìn)一步，通過(guò)觀察實(shí)際系統(tǒng)與人工系統(tǒng)評(píng)估的狀態(tài)之間的不同，產(chǎn)生誤差反饋信號(hào)，對(duì)人工系統(tǒng)的評(píng)估方式或參數(shù)進(jìn)行修正，減少差別，并開(kāi)始分析新一輪的優(yōu)化和評(píng)估。

主要研究?jī)?nèi)容

針對(duì)本質(zhì)性復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)行為的無(wú)法分解和不可預(yù)測(cè)的特點(diǎn)，我們研究的主要目的是建立一套分析和評(píng)估其行為的理論和可計(jì)算的方法體系。核心思想是利用人工社會(huì)的思想對(duì)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行“等價(jià)”描述，“計(jì)算”實(shí)驗(yàn)和“平行”管理與控制，從而解決研究復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)時(shí)所面對(duì)的無(wú)法還原、沒(méi)有解析模型和難以實(shí)驗(yàn)、分析和評(píng)估系統(tǒng)行為的問(wèn)題。

1. 基于代理的人工社會(huì)的建模、分析、設(shè)計(jì)和綜合方法

代理是描述復(fù)雜行為和決策的基本構(gòu)件，應(yīng)以代理的思想為基礎(chǔ)，建立人工社會(huì)的一套具有靈活表示和精確定義的完備建模和分析體系，主要內(nèi)容應(yīng)包括：

1) 代理的元胞自動(dòng)機(jī)模型及其廣義形式

2) 代理行為的語(yǔ)言動(dòng)力學(xué)描述及詞計(jì)算方法

3) 代理相互作用的Petri網(wǎng)模型和翻譯器等衍生模型及其分析

4) 代理決策的計(jì)算智能算法和博弈對(duì)策

5) 代理的可調(diào)多分辨率觀測(cè)、分析和商空間描述方法

著重解決： 1)利用代理按照“簡(jiǎn)單的一致”原理進(jìn)行建模的方法； 2)形成人工社會(huì)模型生成的支持環(huán)境和解析工具

2. 計(jì)算實(shí)驗(yàn)理論的基本方法

應(yīng)當(dāng)利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法對(duì)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行各種“實(shí)驗(yàn)”,對(duì)其行為進(jìn)行預(yù)測(cè)和分析，其具體內(nèi)容應(yīng)包括：

1) 研究從計(jì)算仿真到計(jì)算實(shí)驗(yàn)的修正過(guò)渡方法

2) 研究“加速”、“壓力”、“極限”、“失效”或“突變”等試驗(yàn)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方法

3) 研究基于涌現(xiàn)的觀察和解釋方法及其各種核心算法

4) 研究多尺度多粒度的行為分析方法和對(duì)應(yīng)的計(jì)算實(shí)驗(yàn)過(guò)程。

5) 研究計(jì)算實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)方法及其標(biāo)定、分析和驗(yàn)證算法

應(yīng)著重解決：1)利用人工社會(huì)對(duì)實(shí)際社會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；2)針對(duì)實(shí)際需要設(shè)計(jì)不同的計(jì)算實(shí)驗(yàn)方案；3)計(jì)算實(shí)驗(yàn)的標(biāo)定、觀察和解釋方法

3. 平行系統(tǒng)理論的基本方法

應(yīng)利用平行系統(tǒng)方法對(duì)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)進(jìn)行管理和控制，使常規(guī)的被動(dòng)仿真模擬轉(zhuǎn)為平行的主動(dòng)人工社會(huì)，并使其角色從被動(dòng)到主動(dòng)、靜態(tài)到動(dòng)態(tài)、離線到在線，以至最后由從屬的地位提高到平等的地位，充分發(fā)揮人工社會(huì)在實(shí)際系統(tǒng)的管理與控制中的作用，主要內(nèi)容應(yīng)包括：

1) 建立平行系統(tǒng)運(yùn)行的基本框架以及人工社會(huì)與實(shí)際社會(huì)相互作用的過(guò)程和協(xié)議；

2) 建立平行系統(tǒng)的多目標(biāo)、多有效解決方案的評(píng)估體系；

3) 建立平行系統(tǒng)內(nèi)部的反饋機(jī)制和對(duì)應(yīng)的控制及自適應(yīng)算法；

4) 建立基于攝動(dòng)分析和序貫優(yōu)化的平行系統(tǒng)的新型優(yōu)化方法；

5) 利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的組成與行為進(jìn)行辨識(shí)和控制的方法。

著重解決：1)人工社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)與實(shí)際社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)相互作用的方式；2)平行系統(tǒng)內(nèi)部的反饋和借鑒機(jī)制；3)按照“不斷探索與改善”的原理實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的控制和管理。

4. 綜合集成研討廳決策分析與支持體系

綜合集成研討廳決策體系是我國(guó)學(xué)者提出的處理開(kāi)放的復(fù)雜巨系統(tǒng)的一種有效途徑。人工社會(huì)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)和平行系統(tǒng)提供了利用綜合集成研討廳體系研究復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)新的環(huán)境和手段。主要內(nèi)容應(yīng)包括：

1) 人機(jī)結(jié)合的綜合集成理論及其在決策支持中的應(yīng)用

2) 復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)決策的綜合集成研討廳的總體實(shí)現(xiàn)策略

3) 復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)決策問(wèn)題的研討流程設(shè)計(jì)

4) 綜合集成研討廳體系的軟件和網(wǎng)絡(luò)支撐環(huán)境

5) 利用計(jì)算實(shí)驗(yàn)和平行系統(tǒng)建立管理和控制決策的集成評(píng)估環(huán)境

著重解決：1)面向人工社會(huì)的綜合集成研討廳體系；2)計(jì)算實(shí)驗(yàn)和平行系統(tǒng)與綜合集成研討廳的有機(jī)融合；3)復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)決策分析與支持系統(tǒng)。

5. 復(fù)雜系統(tǒng)的并行分布式計(jì)算平臺(tái)

并行分布式計(jì)算平臺(tái)是最終實(shí)現(xiàn)我們各種目標(biāo)的基礎(chǔ)。在計(jì)算環(huán)境方面，應(yīng)同時(shí)探討高端的網(wǎng)格計(jì)算和低端的對(duì)等計(jì)算以及二者的集成。在數(shù)據(jù)處理和管理方面，可著重考慮分布式數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)與管理、海量數(shù)據(jù)的處理與挖掘問(wèn)題。此外，應(yīng)研究面向計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)和綜合集成研討廳的智能化人機(jī)界面，形成一個(gè)集成試驗(yàn)和演示系統(tǒng),主要內(nèi)容應(yīng)包括：

1) 開(kāi)放式人工社會(huì)計(jì)算過(guò)程的并行分布模型的研究

2) 面向人工社會(huì)的并行分布式計(jì)算過(guò)程的Petri網(wǎng)模型

3) 面向人工社會(huì)的多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的管理、挖掘、融合和約簡(jiǎn)

4) 支持計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)和綜合集成研討廳的高效算法和分布協(xié)同技術(shù)

5) 支持計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)和綜合集成研討廳的計(jì)算環(huán)境及工具

6) 虛擬統(tǒng)一的智能化用戶(hù)界面設(shè)計(jì)

7) 建立集成試驗(yàn)和演示系統(tǒng)

著重解決：1)實(shí)現(xiàn)開(kāi)放式人工社會(huì)的并行分布模型；2)人工社會(huì)的多源異構(gòu)海量數(shù)據(jù)的分布式存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)處理；3)支撐計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)和綜合集成研討廳的網(wǎng)格環(huán)境和計(jì)算平臺(tái)

參考文獻(xiàn)：

[1] 王飛躍. 人工社會(huì)、計(jì)算實(shí)驗(yàn)、平行系統(tǒng)——關(guān)于復(fù)雜社會(huì)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)計(jì)算研究的討論. 復(fù)雜系統(tǒng)與復(fù)雜性科學(xué), 2004,10

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