奇妙的科研世界：3.31答疑，经济物理的行为人模拟解析

2010年4月18日收到本组一位同学的电子邮件：

想问一下黄老师，您觉得对于agent－based model（代理人模型）的构建应该基于什么样的基本原则？我之前一直觉得对于经济或社会问题的建模分析是很玄的东西。它不像传统物理学问题那样，可以在一定假设下，通过逻辑以及数学的演绎最终得到理论结果。对于这样的建模分析，我们随便更改或添加点东西就可以做出一个新的模型，但为什么要用这种方式而不是其他方式去做修改，其他的修改方式可能也会得到同样的模拟结果，这是很难回答的。我觉得这一领域好像只能通过逻辑来构建模型，尤其是模型最基本的框架。这点要请黄老师多多指教了。

以下是我的答复（此处转贴时，原答复邮件中的同学姓名皆被隐去）：

至于你提及的agent－based model构建应该基于什么基本原则，这个问题很重要，我也思考过，迄今没有非常非常明晰的答案（因为这个问题的解答本身就构成了经济物理的一个研究内容）。但此刻我想我可以从两个方面给出该问题的（初步）解答。

经济学里也有agent－based model，他们的模拟通常是基于具体问题来构建模型的。例如，研究H1N1的传播，他们构建一个城市，然后，根据机场、车站、旅馆等客人流量设计模型参数，最后得到一些可以与实际比较（或值得现实借鉴）的结果。他们这里在做模拟时，多是从实际世界（生活）出发来构建模型，其结果的可靠性似乎蛮令人信服的（主要源于其过程的现实性）。但他们的模型构建过程中其实也不可避免地用到不少近似，例如，假设有多少比例的旅客来自墨西哥这样的高发源，假设有多少旅客会选择住进旅馆and会呆多少天，假设有多少旅客会以该城市为中转等。大体说来，这种建模方式，因为与实际贴得很近，其思路值得我们借鉴。对这类建模方式，唯一的评价标准就是是否符合实际或近似地符合实际（以及进一步指导实际）。达此，则幸；不达，则命（？）。(www.xing528.com)

经济物理学家们在构建模型时，通常不是关心一个非常非常具体的事例，通常关心的是一类事情，例如少数者博弈、市场导向资源分配博弈等。这类模型在构建时，离具体的事件确实较远，但它能够概括一类事件，这个可能与物理学家们根深蒂固的“大一统”思想息息相关。就我看来，在社会科学（这里特指经济或金融系统）中，这种“大一统”的思维有存在的必要。我想，人类是无法以“一事一议”的方法来穷尽万事万物（在经济或金融系统中）的，如果“科学”仍旧仅指“science”，而非“engineering（工程）”的话。物理学家的这种“大一统”思想是个非常值得深入的尝试，并且是个有力的武器，用于理解和调控经济或金融系统。我大体（非完全！）同意你“只能通过逻辑来构建模型”的提法。这里我想说的是，也许换了个方法构建了一个新的模型，而得到的结果确实一样（或差不多），若如此，我们可能需要反思的是作为模型构建基础的“逻辑”，哪个更符合实际（欣慰的是，这里检验的标准可以是人为构建或组织的具体的真人实验，而非原先仅仅从现实中简单抽象出来的“逻辑”，显然这个提法已经超出了你原先提及的“逻辑”本身！），然后，择其善者而从之。理论物理学家原本就不缺乏想象力，我们需要把我们的想象力更好地运用到经济物理的模型构建上来，这必将是一条康庄大道，虽然现实充满了蒺藜和暗礁。而验证我们的模型是否可靠（或是否至少具有一点合理性）的唯一途径，就是审察它给出的结果是否与实际经济系统或金融系统吻合，对应于传统物理学领域的行话，就是看“是否符合物理”。看得出来，我这里的回答没有在你的基础上有很多实质性的补充，我只是特别强调了“模型结果需符合实际系统规律并接受其检验”的重要性，并补充了建模过程需要有真人实验（或实际）做支撑的必要性（如此方可显著提升模型的可信度！）。我想，你原有的领悟该是你在此领域深入探索的基础，而你原有的疑虑，该是你在此领域奋斗的动机and未来的研究方向／内容。我本人非常看好这个方向，因为有太多的未知在等着我们（非常刺激的一种期待！）。最后，还值得再度强调的是，尽管我上面已经点出“模型结果必须符合实际”，但我们在建模过程中的很多细节其实也是可以（更需尽力！）通过实际（或真人实验）给出强有力证据的，从这个角度出发，经济物理学家们模型构建的本身绝非单纯的“一切从逻辑出发”。如果你没有完全明白我的意思的话，请你查看王玮同学PNAS（2009）论文（即：PNAS 106，8423 （2009））中“controlled experiment（可控实验）→MDRAG（市场导向资源分配博弈）建模的过程”就明白我的意思了；另，赵瓅同学构建跟风模型的过程亦同理（即：PNAS 108，15058（2011））。我希望我们以后在构建任何经济物理模型时，其模型构建过程皆需能够有（具有说服力的）实际（或真人实验）做支撑，而其结论皆能够符合“已知”和／或超越“已知”（例如赵瓅探索了跟风效应的机理后的新预测，就是超越了“已知”，至少部分超越，或从定量性或深刻性角度超越了）。

一句话，我认为你所担忧的，正是国际上经济物理（特指代理人建模！）研究走不动、走不好的最本质原因所在，而我这里建议的“真人实验（或合适的‘实际’）＋代理人模型”该是接下来经济物理一个新的发展契机（吹牛了么？）！

希望上述答复能够有用，并欢迎指正。

[1]此文最初于2010年4月18日发表于新浪博客：http：／／blog．sina．com．cn／s／blog＿53af0c0f0100hr9f．html。