基本介紹
- 中文名：平行經濟
- 外文名：Parallel Economics
發展歷史,基本假設和關鍵問題,研究內容,典型套用,總結與展望,
發展歷史
2002年，原美國亞利桑那大學（UA）教授史密斯因創立實驗經濟學理論而獲諾貝爾經濟獎。2004 年亞利桑那州立大學（ASU）Prescott教授與卡內基梅隆大學（CMU）Kydland 教授共獲諾貝爾經濟獎，其主要貢獻是商業周期理論，但Kydland和Prescott也是最早提出將計算實驗作為一種經濟手段的學者，並深入地討論了利用計算實驗研究商業周期的問題與方法。可見，利用實驗手段，不管是現實世界的直接方式，還是計算機上的間接方式，已越來越為經濟學家所重視。儘管計算實驗在經濟研究中得到了如此的重視和套用，但從現代計算手段和複雜系統理論的觀點來看，目前經濟學中的計算實驗方法仍存在如下問題：
1）許多模型經濟仍然是靜態的和線性外推的。
2）計算模型多是基於現有經濟理論的集成，以仿真和逼近實際經濟系統為主要或唯一目的。
3）計算實驗多是用於經濟問題的分析或者離線式決策支持和分析，而非線上實時式的決策支持、分析和產生。
人工社會概念的提出可以為重新審度計算實驗方法及套用開闢新的角度和高度。這一概念是20世紀90年代初美國蘭德公司的Builder和Banks為研究信息技術的社會衝擊影響而提出的。其主要手段是利用計算機生成各類人工社會，進而研究不同信息技術、設施和能力對它們的影響。與傳統社會仿真不同的是，社會仿真固守實際社會是唯一現實存在的信念，並以實際社會作為檢驗研究成果的唯一參照和標準，追求“真實”；而人工社會已邁向了“多重社會”的認識，認為人工社會也是一種現實，是現實社會的一種可能的替代形式。應當指出的是，對人工社會的這種認識，在Builder和Banks的原文中並不直接和清楚，這種認識和觀點的形成，是人工生命觀點對人工社會的影響和二種方法結合後才出現。
正是對人工社會的這種認識，為重新審視計算實驗提供了思想基礎，也是重新理解和構造社會經濟問題研究的計算實驗理論和方法的出發點。按照這種認識，計算實驗中經濟模型不再完全是現有經濟理論或模型的組合，而是由人和社會的相關行為所“生成”出來的特定經濟社會，其中相關行為可以是根據現實世界總結或推理出來的，也可以是完全假設或指定的。根據這一觀點所建立的模型經濟，是通過人工對象的相互作用，利用計算機和代理技術“培育生長”經濟系統，模擬並“實播”人工經濟系統的各種狀態和發展特性，是一種自下而上的主動綜合型整體研究方法。傳統的模型經濟是將研究對象分解為相關的子系統，如不同的行業，利用計算機和數值技術建模集成、仿真並“回演”實際經濟系統的各種狀態和發展特性，是一種自上而下的被動還原型組合研究方法。人工股市的研究，可認為是沿人工社會角度研究經濟系統的一個嘗試。利用基於人工社會模型經濟進行計算實驗，除了傳統方法所能得到或進行的分析之外，還為研究和分析經濟系統的主觀性，可能性及其心理作用提供了一種新的方法。
在對計算實驗的這一新的認識的基礎上，可以進一步將複雜系統的管理和控制中的平行系統方法引入社會經濟的決策分析、支持和產生。換言之，可以將基於人工社會而生成的人工社會經濟系統，與實際的社會經濟系統組成共同系統，使之平行，成為平行經濟系統，然後進行計算或實際實驗，對不同的社會經濟決策進行各種分析，幫助制定決策和提供決策支持，並按照離線或線上，實時或延時的方式加以套用。現代大型新型計算手段的出現，特別是平行計算和格線計算方法的出現，是實施平行系統方法的技術基礎。
中國科學院自動化研究所的王飛躍[1]研究院認為：人工社會，計算實驗，平行系統的結合，形成了一套利用計算手段研究經濟複雜系統的理論和方法體系，加強對這一理論和體系的研究，並同常規的社會經濟系統分析方法相結合，特別是融合我國學者提出的複雜系統的綜合集成法和綜合集成研討廳體系，建立“ 水晶球”的科學版本，為社會的綜合協調發展和科學的發展觀提供理論支持，將是一項重要而有意義的工作。
基本假設和關鍵問題
社會經濟系統計算理論的基本假設和關鍵問題是一般複雜系統基本問題的一個縮影，因此參照複雜系統[6,7,8]的計算理論，本質性複雜社會經濟系統的兩個基本假設為：
假設1：相對於任何有限資源，在本質上，複雜社會經濟系統的整體行為不能通過對其各組成部分行為的獨立分析而確定；
假設2：相對於任何有限資源，在本質上，複雜社會經濟系統的整體行為不能預先在大範圍的時間、空間或其它度量內確定。
其中，假設1可以說是目前從事複雜社會經濟系統研究工作者的共識，而假設2卻有相當的爭議性，甚至可以被看作是不可知論的影響所致。
假設1確立了整體論，而不是還原論，在複雜社會經濟系統研究中的核心地位，這是目前從事複雜系統研究工作者的基本共識。假設2使可能性，而不是確定性，成為描述複雜社會經濟系統的主要特徵。正如量子力學使一些物理學家對世界的認識從實證主義哲學轉向實在主義哲學，接受假設2，或許也意味著對複雜社會經濟系統認識的同樣轉變，意味著“主觀性的傾向”被引進了對其的研究，“而且消除不掉”。
基於這兩個基本假設，可以得到下面的推論：
1）必須採用整體論的觀點考慮複雜社會經濟系統的問題。由於此類系統的結構不明確，邊界不確定，以往的系統分析方法往往難以刻畫系統部分之間的相互關係，我們必須在已有的工作基礎上，探索研究複雜社會經濟系統的新途徑，而基於人工社會的研究方法正是這種新途徑之一。
2）複雜社會經濟系統問題不存在“ 一勞永逸”的解決方案。特別是許多此類系統涉及人與社會的動態變化，問題本身也在不斷變化和發展之中，不可避免地需要一個不斷深化的認識過程，也導致了對這類系統不存在精確完備的整體解析模型。因此，無法“一勞永逸”地解決複雜社會經濟系統的問題。我們需要基於“不斷探索和改善”的原則，建立有效可行的計算實驗方法體系，為不斷地完善複雜社會經濟系統解決方案提供科學依據。
3）複雜社會經濟系統問題不存在一般意義下的最優解，更不存在唯一的最優解。首先，基於解析模型的最優解與假設條件直接相關，往往具有較強的條件敏感性，而對於複雜社會經濟系統問題，假設條件與實際情況存在著差別，從而使假設與實際狀況的“失之毫釐”，導致最終結果的“差之千里”。其次，解決複雜社會經濟系統問題一般不存在單一的最佳化指標，而多層次多目標最佳化指標往往造成多個甚至無數個解決方案。再者，對於這類系統，有時甚至連確定一個量化的綜合最佳化指標也有困難，特別是由於複雜社會經濟系統的大範圍不可預測性，試圖求解其某一最優解決方案本身就是不可行的。因此，應當接受有效解決方案的概念，而且還要接受一般情況下存在多個有效解決方案的事實。基於這種認識我們可以利用人工與實際系統並舉的平行系統方法，追求具有動態適應能力的有效解決方案。
基於以上推論，應當在“不斷探索和改善”的原則下，尋求複雜社會經濟系統的有效解決方案，建立複雜社會經濟系統的新型研究體系和方法。主要任務是使其科學化，系統化和綜合化，進而在“不斷探索和改善”的原則下，利用人工社會、計算實驗、平行系統等方法和理論，結合從定性到定量的綜合集成方法和並行分散式高性能計算技術，建立複雜社會經濟系統研究的理論和方法體系。目標是以基於代理的人工社會和複雜系統為理論基礎，以計算實驗和平行系統為主要方法，以綜合集成研討廳體系和並行分散式計算為主要手段，針對具體複雜社會經濟系統中的重大問題展開深入系統性的研究工作，通過在理論與方法上的突破和創新，集中力量解決以下幾個關鍵性的科學問題：
1）建模問題：如何根據“簡單的一致”原理，從對簡單對象及其相互作用的基本一致的認識出發，充分考慮簡單對象的主動性和隨機性，通過綜合集成，從行為生成的角度出發，自下而上地建立複雜社會經濟系統的綜合人工社會模型。
2）實驗問題：如何利用人工社會的思想與方法，通過計算模擬和湧現觀察，產生和分析複雜社會經濟系統的行為，進而建立計算實驗的理論和方法，以此克服難以對複雜系統進行實驗的困難，為深入分析複雜社會經濟系統的行為和有效評估決策的效果奠定基礎。
3）決策問題：如何利用人工社會模型和計算實驗方法，通過實際社會與人工社會的互動運行和過程演繹，構成“ 平行系統”。基於平行系統的對比、借鑑、實驗，採用綜合集成研討廳體系實現複雜社會經濟系統的智慧型管理和控制，使“摸著石頭過河”的經驗型決策方法科學化，系統化和綜合化，在“不斷探索和改善”的原則下，建立複雜社會經濟系統的決策分析、支持和生成體系。
4）計算問題：如何利用開放和變結構的高性能計算環境及方法，通過自組織協同計算模式，以可靠、高效、低成本的方式實現自下而上的複雜人工社會模型的生成和演化，並保證計算的可移植性、可擴展性和可交換性，為計算實驗、平行系統和綜合集成的實施提供保障。
解決這些關鍵問題的主要目標是在“不斷探索和改善”的原則下，建立科學化、系統化、綜合化的複雜社會經濟系統研究的基礎理論和關鍵方法，並開發相應計算和套用支撐平台對其進行驗證。
研究內容
1）基於人工社會的複雜經濟系統建模方法
在利用人工社會研究複雜社會經濟系統時，可以採用“多重世界”的觀點，不必苛求人工社會與實際社會的完全相同或高精度逼真，而只要求它們在規模、行為方式、系統特性等方面有相應的一致性。人工社會的許多特性使其成為完成這一任務的有效方法和工具。儘管人工社會的理論和方法還處在“初級”發展階段，但可能會為解決複雜系統的建模和“實驗”問題提供一種有效的解決方案，至少是一種解決思路。目前，人工社會還是一門試驗性的學科，具有如下特點：
1）強調綜合與合成在行為產生中的作用，通過利用人工組件構造複雜行為模式，而不是將經濟系統形式拆成部件來理解系統行為，因此採用的是整體而不是還原的方式。
2）通過把人工創造的系統置於實際、仿真或混合環境下，產生複雜的互動方式和相關行為，利用湧現方法進行觀測總結，了解、分析和理解複雜經濟系統的行為及其各種影響因素。利用這些特點，特別是第二個特點，就可以利用人工社會以比較容易操縱和重複的形式，抓住複雜社會經濟系統的複雜性特徵，進行精確可控的各種試驗，對其行為和各種影響因素進行“量化”的分析和評估。這是利用人工社會研究複雜社會經濟系統的核心目的。
2）計算實驗：從系統仿真到系統實驗
與常規系統不同，研究複雜社會經濟系統時很難，有時不可能對其研究對象進行“試驗”，更不用說是“實驗”或“重複性”試驗了。即使是作了試驗，其中的主觀和不可控因素也太多了，從而結果和結論往往也不具有一般性。因此，如何解決複雜社會經濟系統研究中的“實驗”或“試驗”問題，是推進這一領域研究工作的關鍵問題之一。
在計算實驗方法中，傳統的計算模擬變成了“計算實驗室”里的“試驗”過程，成為“生長培育”各類複雜社會經濟系統的手段，而實際系統只是這個“計算實驗”的一種可能結果而已。因此，不同於計算仿真遵守實際經濟系統是唯一現實存在的理念，把逼真實際經濟系統作為目的，並把實際經濟系統作為檢驗仿真結果成功與否的唯一參照和標準，追求“真實”。計算實驗認為計算模擬也是一種“現實”，是現實系統的一種可能的替代形式和另一種可能的實現方式。根據這一理解，自然就可以利用計算模擬進行“計算實驗”了。
為此，同人工生命和人工社會研究方法一樣，除傳統的仿真方法外，計算實驗中的被試系統的計算模擬，將主要基於代理方法和相應的面向對象的編程技術，產生人工對象，通過人工對象的相互交往，自下而上地“主動”產生被試系統的各種行為。同時，由於主動性和綜合型的模擬方式，在計算“實驗”過程中必然會全面綜合地考慮各種不同因素對於被試系統行為的影響，所以必須進行整體系統行為的模擬。
圖1給出藉助於人工社會進行計算實驗，利用湧現方法及各種統計手段分析評估複雜系統解決方案的有效性，並對其進行相應修改的粗略過程和步驟。湧現的概念將在計算實驗中起核心的作用，通過湧現的方法，人工社會可以方便地“生長”出各種複雜現象，如自學習、自適應、自組織等。
圖1 基於人工社會的計算實驗和行為分析及決策評估通過對人工經濟系統設計不同的“實驗”方案，並在必要時進行多次大量的重複，就可以全面、準確、及時、量化地對各種複雜社會經濟系統解決方案按不同指標體系進行分析評估。許多時候由於缺乏足夠的觀察時間和充足的數據，很難對這些指標在現實的系統中進行準確可靠的量化分析與評估，但可以在人工社會裡方便地完成。特別是，人工社會不但是對現實社會的仿真，而且還可以提供現實社會的各種替代版本，從而擴大了量化分析的適用範圍及其結果的可靠性和魯棒性。
此外，利用人工社會的“計算實驗”之可設計性和可反覆進行的特點，還可以對實際社會的解決方案，進行各種關於性能可靠性和質量等的“加速”實驗，“壓力”實驗以及“極限”實驗等等，如同目前針對軟體系統所進行的一樣。對於複雜社會經濟系統問題，這些“實驗”一般是無法用實際系統，特別是正在運行的實際系統進行實驗的。
3）平行經濟系統：人工和實際社會有機結合
平行經濟系統是指由某一個自然的現實系統和對應的一個或多個虛擬或理想的人工經濟系統所組成的共同系統。對於複雜經濟系統的研究，多數情況下既沒有系統的足夠精確的模型，也不能建立可以解析的預測系統短期行為的模型。總之，由於無法或非常困難對複雜系統的行為進行解析的分析和預測，同時也無法或非常困難對複雜系統進行實驗研究，許多時間只能按照“摸著石頭過河”的方式一步步對複雜系統進行決策和控制。然而，隨著信息技術的發展、網路化的普及和數字社會及數字政府進程的加快，這種對複雜系統進行管理控制的方式暴露出越來越多的問題。在這種情況下，必須設法挖掘平行系統中人工系統的潛力，使其角色從被動到主動、靜態到動態、離線到線上，以至最後由從屬的地位提高到相等的地位，使人工系統在實際複雜系統的管理與控制中充分地發揮作用, 這就是平行系統方法的核心思想。而人工生命、人工社會，以及計算實驗等研究方法的提出, 更為這一思想的實施奠定了基礎。
圖2給出平行系統的套用於複雜社會經濟系統問題的基本框架，主要包括實際社會經濟系統和人工社會經濟系統，通過二者的相互作用，完成對實際系統的管理與控制，對相關行為和決策的實驗與評估，對有關人員和系統的學習和培訓等等。平行系統的主要目的, 是通過實際系統與人工系統的相互連線，對二者之間的行為進行對比和分析，完成對各自未來的狀況的“借鑑”和“預估”，相應地調節各自的管理與控制方式，達到實施有效解決方案以及學習和培訓的目的。主要過程如下:
圖2 平行系統套用於複雜社會經濟系統問題的基本框架
圖2 平行系統套用於複雜社會經濟系統問題的基本框架1）實驗和評估：在這一過程中，人工社會經濟系統主要被用來進行計算實驗[7]，分析了解各種不同的社會經濟系統的行為和反應，並對不同的解決方案的效果進行評估，作為選擇和支持管理與控制決策的依據。
2）學習與培訓：在這一過程中，人工社會經濟系統主要是被用來作為一個學習和培訓管理及控制複雜系統的中心。通過將實際與人工系統的適當連線組合，可以使管理和控制實際複雜社會經濟系統的有關人員迅速地掌握系統的各種狀況以及對應的行動。在條件允許的情況下，應以與實際相當的管理與控制系統來運行人工系統, 以期獲得更佳的真實效果。同時，人工系統的管理與控制系統也可以作為實際社會經濟系統的備用系統, 增加其運行的可靠性和應變能力。
3）管理與控制：在這一過程中。人工社會經濟系統試圖儘可能地模擬實際社會經濟系統, 對其行為進行預估。從而為尋找對實際系統有效的解決方案或對當前方案進行改進提供依據。進一步。通過觀察實際系統與人工系統評估的狀態之間的不同, 產生誤差反饋信號。對人工系統的評估方式或參數進行修正。減少差別,並開始分析新一輪的最佳化和評估。
典型套用
平行電子商務是平行經濟的典型套用，採用ACP方法來解決電子商務複雜性問題，從而為解決從整體角度考慮和無法還原分析電子商務複雜系統問題提供一種可計算的有效方法。平行電子商務旨在利用基於代理的人工電子商務平台、計算實驗、電子商務平行系統等方法和理論，結合社會計算和分散式高性能仿真技術，建立基於ACP方法的平行電子商務複雜性研究理論和方法體系，主要探討其中的代理建模、實驗、決策和量化計算四個重要問題。
1）基於代理的人工電子商務建模方法
基於人工社會的思想，套用分散式代理技術對電子商務中的交易、評價、支付、物流等活動進行建模，生成人工電子商務系統模型；在此基礎上，使用各種學習和分析方法對模型進行最佳化，獲得對電子商務的交易機制、套用模式等相關問題的深入理解和有效解釋，並提出對趨勢的預測及最佳化方案。這種建模方法以“簡單的一致”原理為理論依據，從對電子商務參與者的簡單對象及其相互作用的基本一致的認識出發，充分考慮簡單對象的主動性和隨機性，通過研究代理行為策略的靈活性和精確定義，用綜合集成的方法，自下而上地建立複雜電子商務系統的綜合人工電子商務模型。
在對電子商務系統進行建模時，不再完全以逼近某一實際商務系統的程度為唯一的標準，而是把模型也視為一種現實，是實際電子商務系統的一種可能的代替形式和另一種可能的實現方式，其行為與模型的行為不同但卻等價。
2）基於人工電子商務平台的計算實驗
計算實驗方法將人工電子商務系統作為實驗室，將基於代理的仿真作為具體的實驗手段，通過大量計算性的實驗來量化分析人工交易代理的行為，並運用湧現方法及各種統計手段分析和評估電子商務解決方案的有效性，從而實現對電子商務的具體套用場景進行系統地仿真。具體的計算實驗過程如圖3所示。
圖3. 電子商務複雜系統的計算實驗過程與現有實驗方法相比，計算實驗方法的優勢在於:
1）計算實驗是精確可控的。可以通過控制人工電子商務系統中的環境，控制參與者在市場中採取措施和傳送信息時應遵守的制度或規則，對電子商務中的交易機制和交易策略等問題進行實地實驗;並通過參與者在實驗中的行為觀測和記錄，獲得對電子商務參與者行為模式的深入認識，以及相關因素的影響關係的計算分析。
2）計算實驗是易操作的。這有利於研究如何全面綜合地考慮各種不同因素對於電子商務系統中行為的影響，如拍賣策略、評價體系、參與者的從業背景等，從而設計有效的計算實驗方案;也有利於研究如何全面、準確、及時、量化地對各種複雜電子商務系統解決方案按不同指標體系進行分析評估，以及研究湧現的觀察和解釋方法及核心算法。
3）計算實驗是可設計和重複的。利用這種特點，可以對電子商務解決方案進行各種關於性能和質量等的加速實驗、壓力實驗以及極限實驗，從而解決此類實驗無法在真實商務系統中實現的缺陷。例如，可以控制仿真系統的時鐘，來預估若干年後的電子商務市場的巨觀現象;製造極端惡劣的信用評價信息並主動傳播這些信息，來觀測一段時間後市場的反映情況以及該信息在電子商務社區中傳播的實時狀態等。
3）基於平行系統理論的決策分析和最佳化
如圖4所示，電子商務平行系統主要由實際電子商務系統和人工電子商務系統組成。
圖4. 電子商務平行系統的基本框架
圖4. 電子商務平行系統的基本框架實際電子商務系統可以動態地根據人工電子商務系統中的預測結果調整系統中的各種機制和策略，從而完成對實際系統的管理和控制;人工電子商務系統可以根據實際電子商務系統中的回響進行相關行為和決策的實驗與評估，並根據評估結果進行有關人員的學習和培訓等，從而完成對人工電子商務系統的最佳化和改進，並為提升實際電子商務系統的良性使用提供支持。通過實際系統與人工系統的相互連線，對二者之間的行為進行對比和分析，完成對各自未來狀況的借鑑和預估，相應地調節各自的管理與控制方式，真正達到電子商務系統的有效管理。為實現人工和實際電子商務系統之間的平行互動、借鑑和調整，必須首先明確定義二者相互作用的過程和協定;其次，需要建立平行系統的多目標、多有效解決方案的評估體系，系統內部的反饋機制及相應的控制和自適應算法，以及基於攝動分析和序貫最佳化的平行系統的新型最佳化方法;最後，還需要利用計算實驗對實際電子商務系統的組成與行為進行辨識和控制。
4）電子商務複雜系統中的量化分析
電子商務系統作為構建於網際網路上的虛擬社會平台，其中存在大量的社會網路活動，如交易活動、評價活動、物流活動等。運用ACP方法研究電子商務複雜性時，不僅可以將電子商務社區中的社會性互動抽象成量化的網路，通過建立複雜網路模型的方式進行分析，還可以通過從平行系統中得到社會網路互動數據，進而對這些數據中的複雜網路參數進行計算和檢驗，從而對電子商務社區中的社會問題進行數值計算和分析預測。此外，還可以通過對電子商務中社會網路的聚集係數特性的研究，分析社會組織的緊密程度，通過對網路傳播模型和滲透論的研究，分析信息的網路傳播特性等。
總結與展望
隨著社會和政府機構與資源數位化進程的不斷加快和普及，大量的社會經濟信息將動態和實時性地出現在決策者、研究者甚至廣大公眾的面前。相對於傳統社會，由於這些信息影響的範圍很廣，傳播的速度極快，必須對這些信息實時地加以充分和有效的利用，從而使相關的決策更加適時和完善。然而，由於這類問題在本質上的複雜性，無法完全準確對其進行分析和預測，因此，研究其可能性和可能的替代形式，以及由此而在執行者和被影響者身上所產生的可能的心理作用，進而組織制定相應的對舉措施，就變得十分重要。因此，平行經濟理論是當前時代背景下的必然要求，是解決複雜社會經濟系統不可或缺的計算理論和方法體系。
2014年，青島智慧型產業技術研究院成立了國內首個以“平行經濟”命名的研究機構——平行經濟研究所，旨在促進平行經濟理論研究和產業套用的發展。
