基于主体模拟一种探索公共管理问题的新方法-钟玮.pdf
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1、固陵电圉煎酶篝攥探索与争鸣doi:103782jissn1006-086320170113基于主体模拟种探索公共管理问题钟玮 刘 洋的新方法米摘要作为一种新兴但快速发展的研究方法,基于主体模拟在方法论上有效补充了传统公共管理研究途径,为相关问题的探索提供了一种自下而上、动态演化的角度与方法。尽管如此,基于主体模拟目前在公共管理领域中的应用远不及其应有潜能。公共管理研究者与实践者对这一研究方法的认知与使用也落后于其他社会科学领域。本文旨在通过全面介绍这种相对年轻的研究方法,促进其在公共管理领域中的应用,以期推动公共管理理论与实践的创新与发展。关键词公共管理;基于主体模拟;社会仿真;研究方法中图分
2、类号D035 文献标识码A 文章编号10060863(2017)01007207一、引言计算机仿真是指以合适输入驱动已构建的计算机仿真模型,并观察分析相应的输出结果。作为一种新兴但快速发展的研究方法,它可以满足多样化的研究与实践需求,包括预测、执行、培训、教学、检验与探索发现。尤其是,研究者与实践者可以借助这种方法辨识因果关系,详述决定性的参数估计,并阐明社会现象随时间推移的演化发展过程。有时它甚至是探索和理解某些社会现象的唯一途径。计算机仿真的主题和类型与社会科学一样多种多样。加森曾将计算机仿真按其模拟方法分为四类,包括网络模拟、空间模拟、基于主体模拟与系统动力学模拟,其中基于主体模拟近年来
3、最受关注。心1因这种仿真方法能够反映其他类型仿真难以捕捉的重要社会现象,它可为社会科学研究另辟蹊径。爱泼斯坦甚至认为基于主体模拟可成为除演绎与推理外,进行社会科学研究的第三条途径。1他将该途径命名为生成式方法,并相信由此可形成生成式社会科学的新流派。在公共管理领域,基于主体模拟也已被视为一种可为该领域大量现有和新生争论提供全新探索视角的优化方法。41另一方面,尽管社会科学学者对基于主体模拟的兴趣El益浓厚,他们尚未完全认识到和发挥其作为一种全新工具所能带来的研究与实践潜能。这一情况在公共管理领域尤为明显。希思等曾在92个英文出版物中检索分析使用基于主体模拟的文章。f也们发现,1998至2008
4、年发表的文章中,仅有23篇使用该方法探讨公共管理问题。娄成武与田旭在中国期刊全文数据库中检索自20世纪80年代以来与公共政策仿真相关的文章,也仅发现55篇使用基于主体模拟,其他文章则主要关注早期基于方程的仿真方法。o基于主体模拟在公共管理中的应用目前仍局限于少数学者的研究范围。71多重原因可能导致基于主体模拟在公共管理中的有限运用,包括相关研究者与实践者对这种研究方法的不熟悉,也包括该方法自身所面临的一系列挑战。本文旨在通过全面介绍这种相对年轻的研究方法,促进其在公共管理领域中的应用,实现其对公共管理研究与实践的潜在贡献。文章以下内容由四部分组成:第二部分阐释基于主体模拟的显著特点。第三部分探
5、讨基于主体模拟的方法论原理;第四部分概括基于主体模拟在公共管理中的应用及潜在贡献;最后一部分本文中的仿真均指计算机仿真,且仿真与模拟含义相同。率基金项目:国家自然科学基金“风险交流对个体流感大流行期间自我保护行为选择的影响机制研究”(编号:71403284);北京市自然科学基金“北京市公共危机风险交流信息的有效性评估研究:以三次流感大流行为例”(编号:9162009)作者:钟玮,中国人民大学公共管理学院讲师,北京100872;刘洋,中国人事科学研究院助理研究员,北京10010172 2017年第1期 总第379期万方数据探索与争鸣固陵电圉霞瑰篱搏讨论基于主体模拟具体运用时所面临的挑战与可能的应
6、对方案,并总结全文。二、基于主体模拟及其特征基于主体模拟是社会仿真领域中的一种新兴技术。它的出现紧随20世纪80年代个人电脑的问世。其仿真目的在于探索宏观结构与模式如何通过微观主体间的互动产生。这类仿真技术通常构建虚拟的“微观世界”或“可能世界”,并使其中的个体主体遵循一定的行为规则,在既定空间中互动。这些既定空间代表现实世界中个体间互动所处的社会环境。基于主体模拟的区别性特征在于其基本假设与所建构的仿真系统。(一)关于主体的基本假设基于主体模拟中包含一群主体。根据仿真目的,主体可以代表个人、组织、社区,甚至国家。基于主体模拟针对这些主体做了7个假设,包括异质性、自主|生、学习与调适能力、有限
7、理性、简单规则、局部互动与相互依存。首先,异质性是指主体间以既定方式相互区别。这种区别根据仿真需求可以是遗传方面、文化发面、社会网络或偏好方面的。其次,自主性是指在模拟中没有对主体行为的集中或自上而下的控制,也没有普适性的整体行为规则。主体们按照各自的规则自由行动。他们“感知自身所处的局部环境,并采取相应措施,以实现自身目标,影响未来感知”。【81因此,主体的决策和行为是以自身目标为导向的。在互动过程中,他们会不断审视周围环境并从中学习,以相应调适自身的行为规则,引导行为向更利于目标实现的方向发展。但主体不是全知全能的,他们仅具备有限理性。他们仅能收集到关于周围环境的部分信息,具备有限的信息分
8、析与计算能力,也仅能参与有限范围内的互动。这种有限理性因此也具体体现为主体行为规则的简单性与主体间相互作用的局部性。一方面,主体不需要一套完整复杂的规则指导自身行为。西蒙曾论述,“我们行为的表面复杂性在很大程度上仅是环境复杂性的一种反映”,“作为行为系统的人类,其本身是相当简单的”。1基于主体模拟认同这一论述,假设主体遵循简单的行为规则,并力图探求产生既定宏观模式所需要的最简单的一组主体行为假设。另一方面,有限理性使主体仅能感知回应局部环境;比如,他们通常仅能与近邻主体发生互动。这种局部互动使具备上述假设特征的主体在被其他主体影响的同时,也在影响其他主体。这些影响可能不是直接的,但却使主体之间
9、相互作用、相互依赖。(二)仿真系统基于主体模拟的仿真过程即是具备既定特征的主体在明确空间中的互动过程。该空间可以是一张蓝图,一个n维网格,或一个社会网络。仿真过程中所形成的虚拟系统,通常被称为复杂适应性系统。霍兰德曾论述,当相互依存的主体具备学习与适应能力,他们之间的互动就会产生一种“复杂的适应性系统”。叫马奎尔与麦凯尔维认为复杂适应性系统“由众多相互作用的个体组成,且每个个体都根据某些规则或规律在自身所处的局部环境中行动”。复杂适应性系统的主要特征是所谓的突现现象。基于主体模拟仿真过程中,伴随着主体间互动,意想不到的宏观模式可能出现,如图1所示。这里,“模式是指任何可被观察到的非随机结构”。
10、2 o这种出现的宏观模式既不是根据主体行为规则预先确定的,也不是某个整体计划调控的结果。他们仅产生于主体间的互动。基于主体模拟仿真过程中出现的这种现象,通常被称为“突现”或“涌现”。它是理解基于主体模拟的关键。宏观层次户微观层次系统模式&现象主体特征&互动国1 基于主体模拟的特征要素突现现象表明,一种宏观结构的形成由简单的微观层面的互动足以完成。例如,市场可能作为各类主体在某些既定经济领域中的互动结果而出现;组织结构也可被视为涌现于组织内各主体在组织空间中的互动过程。因此,基于主体模拟计算性地展示了社会结构与社会事实如何通过个体主体间的互动而产生。同时,因其自微观层次模拟宏观现象的出现与变化,
11、基于主体模拟也被称为一种自下而上的仿真方法。复杂适应性系统也具备自组织与非线性特征。其中,自组织是指宏观或系统模式自下而上的涌现过程。当主体通过互动对其所处的局部环境做出反应时,意想不到的宏观模式就会出现。已有模式也会不断向微观层次提供反馈。例如,早期主体间互动形成的社会规范与制度,会制约新生主体的行为。在此意义上,微观与宏观层面协同演进。而且,这个持续不断的协同演进过程是在没有集中控制的情况下由仿真系统自发组织进行的。同时,因为主体的前述假设特征与系统的突现特征,复杂适应性系统往往呈现非线性的动态变化趋势。这种非线性特征使仿真系统对模拟的初始状态非常敏感。初始状态的细微改变可能导致截然不同的
12、仿真结果。这种现象也常被称为蝴蝶效应。非线性特征也使仿真系统变得路径依赖。如盖尔曼所述,即使在精确规定主体行为规则与系统初始状态的情况下,仿真结2017年第1期 总第379期 73万方数据固隧惠冒锺鹃篱群探索与争鸣果也会因为对先前历史的任何忽视而变得充满不确定性。131三、基于主体模拟的方法论原理(一)适用情景与问题并不是所有问题的分析都能采取一种自下而上的视角。基于主体模拟适用于包含宏观层次模式形成或涌现的情景。在这些情景中,宏观模式不是个体主体的简单集合,而是需要一种自下而上的动态角度来解释。就适用问题而言,基于主体模拟尤其适合回答类似“某些特定社会结构或社会现实如何形成”的问题。在某些情
13、形下,它甚至是能够探索此类问题的唯一工具。基于主体模拟解答此类问题的方式直接明了。针对某种宏观层次模式,研究者构建合适的基于主体模型,并进行仿真实验;即在虚拟空间中创建分布具有既定特征的主体群,并使他们按照一定的规则在该空间中互动。如果目标宏观模式能够在主体互动过程中突现,则模型成功识别该宏观模式可能的产生机制。如果宏观模式没有突现,模型就不能解释该宏观模式的形成。这也是基于主体模拟的精髓;“如果异质主体间的互动不能产生某一模式,它就不能解释这一模式的出现”。1141爱泼斯坦称这种仿真实验为“生成者的实验”,115 1梅西和威尔则将这类仿真过程称为“思维实验”。16基于主体模拟实际上提供了一种
14、探索社会现象与系统动态变化的新途径。传统社会科学通常将一切解释为变量之间的相互作用,同时假定类似市场与规则等社会现实的先天存在,并自上而下地塑造个体行为。基于主体模拟则展示了另一种可能,即社会结构与事实的形成与演变发展源于微观个体的相互依存与持续互动。这种方法论上的转变被视为“从因素到行动者”。17基于主体模拟的使用目的也区别于其他使用定量数据的研究方法,特别是区别于以前的仿真方法。社会仿真传统上采取一种基于方程的方法,且主要用于应用性研究。仿真目的在于预测,因此模型价值取决于其预测的准确性。基于主体模拟则主要面向基础理论研究。这类模拟更多地关注理论发展与解释,而不是单纯的预测。其仿真目的在于
15、“增强我们对基础过程的理解”。引这种使用目标上的转变被称为“从预测到思维实验”。引基于主体模拟与传统研究方法的不同,也体现在其对持续的动态发展过程的关注。传统研究方法通常探求某种平衡状态,而基于主体模拟主要关注某种宏观模式的动态形成过程。而且,这种宏观模式并不一定是一种稳定的现象。随着仿真的进行,它可以意外涌现,接着突然转变或消失。模拟构建的仿真系统也不是稳定的,它处于一种被称为“混沌边缘”的状态。这种状态既不是完全无序的,也不是完全遵循规则变化的;比如,它可以表现为不同状态(宏观模式)之间的动态变迁。因此,基于主体模型是一种动态的演化模型。它为社会现象及其变化过程的探索提供了一种全新的动态视
16、角。爱泼斯坦也认为,基于主体模拟有别于其他任何研究方法。o它实际上可被视为除演绎和推理外,探索社会现象的第三种途径。且鉴于该途径旨在探求产生某宏观模式的微观条件与机制,爱泼斯坦将其命名为生成式方法。他同时认为,这种方法的应用有助于社会科学形成一种特定的研究流派,生成式社会科学。也有学者认为,因基于主体模拟通过模拟个体行为与互动解释系统模式的产生,这类仿真也包含了方法论个人主义的思想。川圆一l目标系统I :模型验证与圈l校通l核过l验l证V匮因一匾一匾一盈图2基于主体模拟的基本使用步骤(二)使用步骤基于主体模拟的使用,目前尚无标准步骤。虽已有研究进行相关探索,但相较于较为成熟的研究方法(比如统计
17、学),基于主体模拟仍未形成一套公认的标准使用程式。根据已有讨论,如图2所示,该方法的使用可遵循七个步骤,包括创建概念模型、构建计算机模型(也称为执行模型)、校核验证计算机模型、进行仿真实验、分析实验结果、进行敏感度分析与获得研究结论。其中,校核验证计算机模型与进行敏感度分析是两个常被忽略且仍存争议的步骤,其余几个步骤则多有连续一致的讨论。本部分着重对这两个步骤进行阐释。首先,模型校核是指确保计算机模型通过计算机程序准确无误地实现其概念模型的过程。2 o比如,在概念模型中,变量13等于变量a与变量b之和;模型校核须确保在计算机平台上实现的执行模型中,变量13同样等于变量a与变量b之和。因此它代表
18、的是计算机模型与其概念模型之间的对应程度。模型验证代表的是计算机模型与现实世界中被仿真系统(现实目标系统)间的对应程度。引其虽缺少广为接受的定义,但大多强调计算机模型的行为特征与现实目标系统行为特征之间的一致性程度。其他仿真模型的校核是一个调试逻辑与编程错误的过程。借助目前软件工程中的相关技术,一般可较为轻松地完成。模型验证相对较难实现。传统验证仿真模型的方法是调谐测试,即检验计算机模型的仿真输出结果和或过程与其现实目标系统的经验输出结74 2017年第1期 总第379期万方数据探索与争鸣固嗡帼簸魄簧解果和或过程之问的相似程度。但这些校核验证方法并不适用于基于主体模型。这些方法通常假设模型的仿
19、真结果预知或可被推测。基于主体模型通过构建复杂社会系统模拟意想不到的“突现特征”。建模者无法预测仿真结果。如何校核验证该类模型因此成为一大难题。为解决这一难题,研究者探索发展了一种可同时校核验证基于主体模型的方法,模型复制。模型复制是指不同的建模者根据同一概念模型,分别在不同的计算环境中构建多个计算机模型的活动。协3如果这多个计算机模型,在输入参数及其初始值完全一致的情况下,仿真输出结果和或过程之间足够相似,那么他们同时通过校核与验证。目前,模型复制已成为校核验证基于主体模型的一种主要方法。但这种方法往往需要研究者花费大量的时间与精力。如何以更为简便高效的方法校核验证该类模型目前仍在进一步探索
20、中。除校核验证计算机模型外,另一个常被忽略的使用步骤是敏感度分析。社会仿真中,敏感度分析负责仔细探究模型输入变化后的模型行为与仿真结果的变化。2列基于主体模型的敏感度分析应至少检查五方面变化对模型行为与仿真结果的影响,包括原始与内部参数、系统中可产生干扰的随机变量的分布、因随机元素(如随机个体决策规则)导致的跨运行变异、计时与更新机制、以及微观变量的聚合层次。若某一方面的变化未引起模型行为与仿真结果发生具有统计显著意义的改变,那么模型在此方面是稳健的。公共管理研究与实践需要稳健的基于主体模型,或至少在某些方面是稳健的。敏感度分析帮助全面评估该类模型的稳健程度,因此在使用过程中必不可少。此外,它
21、能够基于应用目的进一步精确模型。例如,通过敏感度分析发现敏感的、需在仿真开始前明确其合适参数值的模型参数。敏感的模型参数即参数值变化可引起模型行为与仿真结果显著变化的参数。但目前基于主体模型的敏感度分析仍存在一些问题,t:L女n如何选取模型参数的测试范围、如何处理潜在随机过程的非遍历性等。这些相关问题的解决已成为基于主体模拟能否形成标准使用程式的一个关键。四、基于主体模拟在公共管理中的应用与前景(一)常规问题再分析基于主体模拟可以帮助公共管理研究者与实践者从另一个角度重新审视本领域中的经典与常规问题,并为这些问题的解答提供补充性的新见解。例如,绩效管理相关研究传统上采取实证主义一还原论的视角,
22、关注事后绩效数据的收集与评估。其目的常在于通过资源管理、技术创新与内部管理改善等方法寻求相关问题的最佳解决方案。金等将绩效管理视为复杂问题,并创建基于主体模型模拟不同管理策略对绩效结果的影响。L2钊因这些策略聚焦于传统研究少有涉及的事前条件与多方利益相关者之间的动态关系,该研究结果可成为传统研究结论的有益补充,为绩效的管理与完善提供宝贵建议。基于主体模拟也可拓展深化对既存公共管理现象的已有理解。比如,泰斯曼与克林认为,基于主体模拟的使用非常符合政府实践从管理到治理的发展趋势。旧因治理过程中存在相互影响的参与者、行动与过程,基于主体模拟对主体间相互作用、行动策略与互动空问的关注,对自组织、突现与
23、协同演进等核心概念的阐释,可能成为分析与理解复杂治理系统动态变化过程与多样化治理结果的一个关键。基于主体模拟还可用于解释许多重要公共管理现象的产生与变化过程。比如自下而上的官僚制或生成式公共管理的概念,可用于理解各种异质主体的互动如何引起各类公共组织与组织结构的突现。L2引(二)理论构建与检验基于主体模拟可在理论发展与假设检验方面发挥重要作用。戴维斯等曾论述,仿真方法介于理论构建型研究方法(如案例研究)与理论验证型研究方法(如统计分析)之间。L2 9|一方面,它可以通过创造性实验产生公共管理新理论。如基尔与埃利奥特认为公共预算领域可借鉴基于主体模拟与复杂系统所呈现的的非线性特征发展一套包含变化
24、、多样性与时间元素的理论,用于诠释预算过程中的各种稳定性与波动性,并识别其来源。3叫另一方面,它能够检验既存文献中未经检验的常识性假设,尤其是那些涉及结构突现与各类主体行为策略的假设。基于主体模拟的这类应用通常也被称为“计算性理论创建”。旧基于主体模拟亦能帮助测试现有理论的稳健性。这一功能类似于公共管理与其他社会科学领域通常缺失的“实验室”。研究可放松理论中某个关于个体(微观层面)行为的假设,通过仿真观察该理论对这一假设的敏感度。例如,基于对个体理性行为假设的批判,目前一些研究聚焦于这一假设的改变对个体问合作状况的影响。如金等将公共服务提供项目中个体的欺诈行为概化为机会主义行为,而非基于经济考
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