ABM模型,人工社会研究

基于自主行动者建模(AgentBasedModel,以下简称“ABM”)的核心概念是“自主行动者”。自主行动者是具有认知、决策判断和行动能力的个 体。在研究中,研究者根据所要研究的现象,在模型中设置不同的行动者,并根据需要设定不同的角色,赋予其特定的认知能力、先赋的资源禀赋以及判断流程和行 动模式;然后足够数量的自主行动者被放置在一个人工建构的世界中,随着时间的演进,各自不断地重复“外部认知、策略判断、展开行动”的过程,从而通过行动 者之间以及行动者与世界之间的不断互动,得到特定现象的演化历程及结果。

首先用于居住隔离研究

基于自主行动者模型最早的案例来自马里兰大学经济学家托马斯·谢林(ThomasScheling)的居住隔离模型。谢林从 1960 年代起就对美国的种族居住隔离问题感兴趣,他发现美国社区的种族分布呈现出“U”形的极化现象,要么都是黑人,要么都是白人,很少能找到中间状态。因此, 他试图建立一个模型来解释这一现象。他首先假定只有两个种族——X 和 O,且在初始时期X 和 O 均匀混居。如果人们有某种程度的种族偏好 (这一程度即“阈值”),那么当一个人发现他居所周围居住的非本种族的人数过多,超过了他的阈值,他会选择搬家。在第一个时间点里,每个人都会对自己的 居住环境进行判断,然后决定是否搬家,并采取行动;在第二个时间点,某个在第一个时间点不需要搬家的人,可能会出现他旁边的同种族的人由于阈值较高而搬走 了,使得旁边搬来了非本种族的人,从而导致居住环境的异种族数量增加而差异超过了他能容忍的阈值,于是决定搬家;有可能由于他的搬离又影响到别人……经过 多次迭代,最后出现了百分之百的种族居住隔离。

ABM 研究者爱普斯坦(JoshuaM.Epstein)这样定义 ABM 方法所研究的问题:“ABM 是通过无中心的、局部的、异质性的自主行动个体,来研究社会规律如何显现。”这一方法使我们可以从外部去观察人类世界:在一个研究者设计出的世界中,自主 行动者们在一个给定的起点出发,表现出其在什么样的规则作用下行动,最后演化成宏观的社会现象。

克服定量与定性方法各自缺陷

定性方法、定量方法作为社会科学研究的两种基本方法,都存在着不足。定性研究在概念定义和逻辑演绎上难以做到严密;定量方法由于数据收集和观察上的限制, 存在很多难以克服的问题,而 ABM 方法能克服以上弱点。一是异质性。在一般量化模型中,全部个案被自变量划分为不同的类型,自变量和因变量取值一样的个案,就属于同质的个案。然而,世界上 没有两个人是一样的,文化背景不同,交往对象不同、并且随着时间的演进,过去的自己和现在的自己也不同,传统的量化研究无法充分体现这些异质性。二是自主 性。每个个体行动者都是具有自主性的,并不存在一个外在的绝对中心控制着行动者;微观的个体和宏观的外部环境存在着交互作用和反馈,并随着时间而演进。三 是局部性的交互作用。个体对于社会的认知往往源于其所处的社会空间,影响他的也往往只及于其所处社会空间周围的个体,而个体与其他个体之间只具有局部性的 交互作用。这又导致了第四个议题,即有限理性。个体由于不能得到整个社会全部的信息,其获得信息的边界、计算能力的边界,都导致个体的有限理性。五是个体 行动者和社会的学习能力。无论个体行动者还是社会,都会不断地从已有的经历中学习和进化,从而不断提高其处理问题的能力。

鉴于此,爱普斯坦提出了 ABM 的经典定义,即将具有异质性的自主行动者放置在一个特定的社会空间中,允许他们在其自身可及的社会空间中,依据设定的规则交互作用,然后发展出宏观的社会 现象。这样,一个基于 ABM 的人工社会出现。在这个人工社会中,我们可以观察自主行动者们是如何不断互动,最后达到动态均衡,从而实现社会秩序的;或者如何不能达到我们期望的均衡, 从而出现社会溃败。爱普斯坦认为,如果一个社会现象不能在人工社会中通过 ABM中的自主行动者生长出来,那就意味着我们并没有真正了解这一现象所包含的机制。

再举一个例子。考虑这样一个问题:在有足够的沟通机会的情况下,人们能否对某一议题达成共识?如是否赞成安乐死。设定最赞成 1 分,最反对 0 分。GuilaumeDeffuant 在关于沟通的 ABM中设定自主行动者们按照以下两条原则行事:1.任意两个行动者,如果他们之间的差异(以下简称“d”)小于 0.5,则可以沟通;如果 d 大于 0.5 则不可以沟通。2.沟通的效果将是双方各自向对方的态度靠拢,如每次缩小 5%的差异。Deffuant 创造了 1000 个自主行动者,在 d 等于 0.5 的情况下他们随机选择对象进行两两沟通,在多次迭代即有充分沟通机会的情况下得到图 1,证明在态度差异为 0.5 的情况下人们能保持沟通,这会使得人们的意见能够逐渐走向统一,最终达成共识。而如果将 d 设为 0.2,再次模拟,则最后得到图 2,即态度差异较大的人相互不沟通,人们只和意见接近的人沟通,这使得沟通的效果逐渐呈现出极化的趋势,最终形成互相对立的两极。

ABM模型,人工社会研究
ABM模型,人工社会研究

该研究给我们的启示是,持不同立场的人们即使态度截然相反,也需要进行沟通,这样才有达成共识的可能;如果仅立场接近的人才能沟通,最后就会形成左右对立 的局面。事实上,Deffuant的研究在将 d 设定为 0.07 时,最终形成了 7 个互不兼容的集团。

人工社会研究可用于社会政策制定

20 世纪 90 年代末以来,随着计算机的普及和计算能力的提高,基于 ABM 的人工社会研究终于进入快速发展阶段。如爱普斯坦在 2002 年提出关于社会骚乱的 ABM 模型,被用于研究非洲出现的种族大屠杀、巴勒斯坦的抵抗运动及 2011 年 8 月发生在伦敦的骚乱等,均取得令人惊叹的结论。

基于 ABM 方法,研究者创造出人工社会,通过对其中的自主行动者设定一定规则,使研究者能够建造和观察社会,安排和引导社会中的自主行动者,从而获得不同制度安排下的社会运行状 态和社会后果。基于爱普斯坦的社会骚乱模型的种族大屠杀的研究显示,即使每 10 人就分配一名维和士兵,种族大屠杀依然不能得以幸免,仅仅是时间上的推迟而已,近年来联合国的维和史就印证了这一点。由此可见,基于 ABM 的人工社会研究,使我们有机会一窥特定社会现象所产生的预料不到的后果。

由于采用社会实验来验证各类政策的效果往往有难以克服的缺陷,当前我们关于社会与政策的研究仍然停留在数据收集和模型推演上。基于 ABM 的人工社会研究虽刚刚起步,但我们有理由预期,在不远的未来,大多社会政策的制定、社会规则的改变都会预先在 ABM 的人工社会中测试其可能的社会后果,从而避免无法预料的严重社会后果;更进一步,ABM 还将有助于社会政策的制定者去规避大投入带来的小回报,寻找小投入可带来大回报的社会政策。

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