从熵entropy的角度分析产业结构的有序度计算方法研究.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流从熵entropy的角度分析产业结构的有序度计算方法研究.精品文档.从熵（entropy）的角度分析产业结构的有序度计算方法研究摘要:本文利用申农的信息熵理论,代写经济管理论文分别从静态和动态角度构建了产业联系熵和产业运行熵数学模型,给出了模型求解方法。数学模型可以反映产业之间的有机联系和发展水平,描述产业结构合理化与高度化程度。应用以上理论和方法,对某工矿城市进行了实证测算,同时对测算结果进行了分析和讨论。关键词:产业结构;有序度;联系熵;运行熵1引言产业结构问题一直是国内外学者关注的热点。早在1940年,克拉克(C?G?Clark)通过对

2、各国统计资料的研究,指出随着经济的发展、人均国民收入水平的提高,产值、劳动力首先由第一产业向第二产业转移,当人均国民收入水平进一步提高时,劳动力向第三产业转移的规律。库兹涅茨(S?S?Kuznets)在克拉克的基础上,进一步研究了产业发展中国民收入在三次产业间分布结构的演变趋势;霍夫曼(W?G?Hoffman)则对工业化过程中的工业结构演变规律作了开拓性研究。此外,钱纳里(H?B?Chenery)的“标准产业结构”理论,赤松要的“雁行产业发展形态说”等都具有广泛的影响。产业结构优化包括合理化和高级化两个方面,前者主要是如何提高各产业之间有机联系和耦合质量的问题;后者则是解决怎样促使整个产业结构

3、从低水平向高水平发展的问题。西方学者对产业结构的研究侧重宏观层面,在样本选择上多以发达国家的历史数据为主,通过国别(或地区)间的比较研究,考察产业结构变动的一般标准模式和共同演化趋向,文献1利用Leontief投入产出方法,计算了英国不同地区间的产业关联水平,分析了产业波及效应与地区经济增长的关系;文献2通过构建回归分析计量经济学模型,计算了工业结构的动态演进对28个OECD国家经济增长的贡献;文献3利用份额偏离分析方法,解释了以专业化为基础的区域产业聚集变动趋势;文献4以区位熵、相对专业化指数、相对多元化指数等静态指标研究了日本若干区域的产业分布情况;文献5构造了区域产业均衡度和产业集中度公

4、式,对特定区域产业结构进行研究等等。我国学者对产业结构的定量分析主要集中在产业结构合理化的判定标准,合理产业结构的确定方法等方面。文献6介绍了产业结构合理化的单一标准说、三标准说、四标准说、六标准说等学术观点;文献7根据技术矩阵决定产业结构的思想,给出了不编制投入产出表年份的合理产业结构的计算方法;文献8采取相关分析、灰色分析等计量经济学方法分析了我国海洋产业结构中存在的问题并提出海洋产业的优化对策。本文借助自然科学的熵理论,从一个新的视角,利用信息熵构建了产业结构有序度的定量测算模型和指标体系,用来分析和说明产业结构合理化和高级化水平,可以实现产业结构的现状描述、监测预警、评价比较和规划调控

5、等功能。为国家制定不同地区的区域政策和产业政策提供基础资料和数据支持。2熵与产业结构有序度熵最早起源于物理学,经过140年的发展,熵已经从一个单纯描述微观世界的热力学概念,拓展为一个自然与社会统一的概念。它在物理学中用来描述无效性和混乱程度,在信息论中(信息熵)用来度量不确定性,随着复杂系统概念的普遍及应用,人们又用信息熵来表征系统宏观状态的多样化和丰富化产业结构在整个经济活动中处于主导地位,它的演变是促进经济增长的重要因素。产业系统是一个复杂的开放系统,在系统的整个活动过程中,贯穿着两种“流动”,一种是物质和能量流,包括人、财、物和动力等;另一种是随之产生的大量数据、资料、图纸和报表等信息流

6、。物流和能流是生产经营活动的主体,这种流动能否通畅,很大程度上决定着产业结构绩效的好坏;而信息流的任何阻塞、紊流和混乱都会给人流、物流、财流造成无序和混乱,影响系统的正常运转。产业结构的熵是一个宏观的概念,是系统整体有序性的衡量尺度。由于产业系统各部分之间的相互作用,协同导致有序,而不相容则会增添混乱,在某些条件下,当系统各组成部分的价值相悖时,整体功能会弱于部分之和。对应于一个人工系统或社会系统特定的宏观结构,其子系统间的实际联系,即微观结构状态一般存在着多种可能,这就是说人工系统与社会系统的结构具有不确定性,可以用“联系熵”描述这种不确定性。同时,在现实系统结构既定的情况下,受各种主、客观

7、因素的影响,即使各要素的分工明确,系统的运行也具有不确定性,也就是说确定的系统结构可能对应许多不同的运行状态,这说明还有“运行熵”的存在。因此,我们可以从两个层面对产业结构的熵值状况进行描述,一是用联系熵表征资源配置的效率和效果,从静态角度反映产业关联的有序度;二是用运行熵表征时间序列趋势上的健康和活跃程度,从动态角度反映产业运行的有序度。3评价方法和评价模型3.1产业结构联系熵的测算在研究产业结构时,应该考虑以下两种重要联系:一是产业部门间联系深度,任何两个产业部门发生联系时,它们之间就存在一条产业链,当发生直接联系时,产业链的长度最短;当发生间接联系时,就需要通过其他产业部门进行传递。产业

8、链越长,生产要素的加工利用效果就越好,产品增值幅度大、产出效益高。二是产业部门间联系幅度,指在满足一定联系强度的情况下,一个部门与产业系统中其他部门的联系数量,产业部门间联系幅度越大,资本和劳动等生产要素的配置空间越大,某项生产要素总有可能被它最需要的产业部门所利用,资源的配置效率高,城市抵御经济波动的能力强。在产业系统中,物质、能量和信息在各部门间有序流动,维持着系统的正常运行。在内部构成要素数量不变的情况下,产业结构仅由组织内要素的联系方式决定。资本和劳动等生产要素的产出效益在很大程度上取决于结构状态,如果结构扭曲且呈刚性,大量资本与劳动得不到及时有效配置,即使短期经济增长尚有可能,但迟早

9、会因结构的制约而陷入困境。因此,可以从时效(联系深度)和质量(联系幅度)两个层面定义产业结构的有序度,前者是产业系统中资源利用效果的度量,后者是产业系统中资源利用效率的度量。有关学者利用信息熵理论对组织结构有序性进行过评价1012,产业系统是复杂巨系统,熵在产业系统中的应用要遵从层次性原理,需要从复杂系统角度对熵的内涵进行重新界定。例如,在使用熵函数评价城市产业结构有序度时,可以用信息熵表征产业关联的多元化和丰富化程度。产业结构内部要素之间的配置效率和配置效果越好,产业关联的多元化和丰富化程度越高,其熵值越大,产业结构关联有序程度越高。反之亦然。R =R1+R2(1)式中,R1、R2分别代表时

10、效和质量;、是时效和质量关于产业结构的权重系数。下面给出时效和质量的计算方法10。(1)产业关联的时效为便于资料搜集和统计计算,产业结构的划分可以参照国家统计局三次产业划分规定(国统字20034号)的有关规定,总计3个大类,20个门类,98个类别，节点0代表产业结构;节点表示标准产业分类表中的第一产业,其余以此类推(3个元素)。英文字母(AT)代表产业门类(共20个元素),阿拉伯数字(1-98)表示产业类别(共98个元素),各层次的元素按序次排列总计121个。模划线()表示元素与元素之间具有直接的物质、能量和信息流通,称为联系(为便于讨论,假设没有模向联系)。所谓时效是物质、能量和信息等在产业

11、部门中或元素间配置效果的度量;时效熵用来反映系统时效的不确定性大小。任意两个元素之间联系的时效熵定义为:H1(i,j) =-P1(i,j)log2P1(i,j) (2)在本文中对数计算以2为底。式中,P1(i,j)为系统第i,j个元素联系的时效微观状态实现概率,可由下式计算:P1(i,j) =LijA1(3)其中,Lij为两个元素间的联系长度,指两元素间的最短路径,直接相连的长度为1,每中转一次长度加1。可以确定系统中各上下层元素间联系的最短长度Lij(其中,i,j表示元素的编号)。由此确定系统的时效微观状态总数A1为:A1=ijLij(4)系统的总时效熵H1定义为:H1=ni=1nj=1H1

12、(i,j) (5)n为产业系统中各层次元素按序次编号的总数。系统的最大时效熵定义为H1m:H1m=log2A1(6)至此,可以计算产业结构的时效R1,时效R1越大,说明资源配置效果越好。R1=H1H1mR10,1 (7)(2)产业关联的质量所谓质量是物质、能量和信息在系统中配置效率的度量;质量熵用来反映系统质量不确定性的大小。某一元素的质量熵定义为:H2(i) =-P2(i)log2P2(i) (8)式中,P2(i)为系统第i个元素的质量微观态实现概率,可以由下式计算:P2(i) =MiA2(9)其中,Mi为元素联系跨度,各元素的联系跨度是指产业结构图中与该元素有直接联系的元素数量,根据图1可

13、以确定系统中各元素的联系踞度Mi(其中i表示元素的编号,i =1,2,n)。由此确定系统的质量微观状态总数为A2:A2=ni=1Mi(10)系统的总质量熵定义为H2:H2=ni=1H2(i) (11)系统的最大质量熵定义为H2m:H2m=log2A2(12)至此,可以计算产业结构的质量R2,质量R2越高,说明资源配置效率越高。R2=H2H2mR20,1 (13)利用产业结构联系熵模型,能够从静态角度反映产业结构的有序度。为便于计算,在联系熵模型中未考虑产业间的联系强度和比例关系等,这些因素可以在产业结构运行熵测算中进一步考虑。3.2产业结构运行熵的测算信息论中,熵作为系统状态不确定性的一种度量

14、,熵值越大,状态的不确定性也就越大。人们在决策中获得信息的多少和质量,是决策精度和可靠性大小的决定因素之一,根据熵的性质,许多学者在多目标决策评价过程中将各种待评方案的固有信息和决策者的主观信息进行量化和综合,计算出基于熵的相对优异性量化评价指数,从而对各方案进行评价1315。在本文中,为客观描述产业结构运行的健康和活跃程度,借助信息熵的性质,构造了评价模型,对产业运行质量进行趋势分析。(1)评价机理假如考虑一个评估问题,设有m个评估指标,n个评价对象(以下简称(m,n)评价问题),按照定性与定量相结合的原则,多对象关于多指标的评价矩阵为D:D=d11d12d1nd21d22d2n dm1dm

15、2dmn(14)对D做标准化处理得到:D = (dij)mn(15)式中,dij是第j个评价对象在指标i上的值,又dij0,1,且,dij=dijmaxjdijdijT1minjdijdijdijT2(16)其中,T1是收益性指标,相对优异值越大越好;T2是成本性指标,相对优异值越小越好。在(m,n)评价问题中,第i个评价指标的熵定义为:Hi=- knj=1fijlog2fiji =1,2,m (17)式中:fij=dijnj=1dijk =1log2n并假定,当fij=0时,fijlog2fij=0。可以选择k,使得0Hi1。在(m,n)评价问题中,第i个指标的熵权i定义为:i=1-Him

16、-mi=1Hi(18)当需要加入评价者对于评价对象主观重要性判断时,可引入主观权值i,从而与i构成一个实用权值ii=iimi=1ii(19)将可行方案集映射到空间距离:Lp(,i) =mj=1pj(1- dij)p1p(20)一般情况下,取p =1(海明距离,只注重偏差的部和)L(,i) =1-mj=1jdij(21)显然,距离小者更接近理想值,按照L(,i)值大小进行排序。(2)指标选取原则首先,在指标选取上,数量过少不足以反映系统总体特征,数量过多又会增加资料获取和评价的难度,即无必要又无可能。关键是考虑指标量化及数据获取的难易程度和可靠性,应尽量利用国家和地方政府的统计公报和统计年鉴,必

17、要时进行适当的技术处理。其次,产业结构的年度运行效果,显然属于已发生的时间序列“事态”,根据熵的性质对多目标方案进行评价时,指标体系不应该是严格意义上的时间增函数,而必须选取具有横向可比性的相对性参数,否则,评价结果永远是后发生的“事态”优于先发生的“事态”,评价结构将失去意义。第三,应考虑不同地区和城市的特点,统筹兼顾各方面利益,注意选择能够反映产业发展特点的关键指标和有代表性的综合指标。4产业结构有序度与产业结构优化的关系从前文的分析可知,产业联系熵与产业运行熵的测算和产业结构优化度之间存在一定的关联关系。从静态角度上看,产业关联的时效反映产业部门间联系的幅度,产业关联的质量反映产业部门间

18、联系的深度,产业结构中生产要素的配置效率与配置效果越高,产业关联的有序度越高,从而产业结构的合理化程度越高。同样,从动态角度上看,通过构建一系列评价指标体系,可以从时间序列上说明产业结构运行的健康和活跃程度,反映三次产业间、轻重工业间以及高技术产业和高端服务业的发展水平,有助于产业结构合理化和高级化的趋势性分析。因此,产业关联的有序度、产业运行的有序度与产业结构的合理化和高度化之间存在着正相关关系。5应用举例某专业型工矿城市(资源型城市)D市,建于上个世纪60年代,主导产业是石油开采及炼制业,依据本文介绍的相关理论,对D市产业结构有序度进行如下实证分析。5.1产业结构联系熵的测算D市与距离其1

19、50公里的区域中心城市H市的产业结构明细情况。考虑上下层级以及与总体间的联系强度,在本文中,大类以下某一层级占上一层级产值比重超过10%,且占全市总产值比重超过1%的,被认为是重要元素,在图中用字母或数字表示;如果某一层级只有一个下级元素,则与上一层级合并表示。 按照国统字200314号文件规定,图中英文字母含义如下,A:农、林、牧、渔业;B:采矿业;C:制造业;D:电力、燃气及水的供应业;E:建筑业;F:交通、运输和邮政业;G:信息传输、计算机服务和软件业;H:批发和零售业;I:住宿和餐饮业;J:金融业;K:房地产业;R:文化、教育和娱乐业。位于最底端的阿拉伯数字表示上一层次(门类)包含的(

20、产业)类别数量。H市产业结构关联图依据公式(1)(13),令=0?5,计算D市、H市产业结构的质量、时效以及有序度如下:表1D市与H市产业关联有序度测算时效熵(H1)质量熵(H2)时效(R1)质量(R2)有序度(R)D市4?67 3?58 0?837 0?762 0?799H市6?71 5?05 0?866 0?782 0?824从表1可知,无论是质量还是时效,H市都高于D市,说明H市产业结构的多元性和丰富化程度相对较好,物质、能量和信息等生产要素在产业之间以及部门内部的配置效率高,配置效果好。而D市产业结构相对单一、孤立,物质、能量和信息等生产要素的配置效率和配置效果相对较差。就其原因,如果

21、加以比喻,H市的产业结构属于“联合舰队式”,产业之间以及产业内部既相互联系又独立发展,任何生产要素都可能获得最佳利用,一、二、三产业格局大体遵循克拉克?配第定律,尤其是第三产业获得纵深发展,经济增长的驱动点多,协同效果好;而D市的产业结构属于“航空母舰式”第一、第三产业都围绕第二产业服务和发展,而第二产业内部又围绕采矿业发展,第一产业以农业为主,第三产业以批发、零售和住宿、餐饮等传统服务业为主,第二产业中除采矿业外,制造业主要是与资源开发有关的石油加工、炼焦及化学制品业,化学原料及化学制品制造业,塑料制品业三个类别,产业结构对自然资源的依赖性强,经济增长驱动力单一,协同作用差。5.2产业结构运

22、行熵的测算根据评价指标选择原则和工矿城市的特点,建立评价指标体系如表2所示。表2某工矿城市评价指标体系%产业结构相似系数资源配置效率就业-产值偏差份额万人拥有科技人员数矿产资源储采比成本费用利润率轻工业与重工业比重万元GDP三废排放量(吨)d1d2d3,d4,d5d6d7d8d9d10各指标的涵义介绍如下:产业结构相似系数(d1):反映实际产业结构与目标产业结构的接近程度,说明产业结构合理化水平和变动趋势d1=3l=1xl?yl(3l=1x2l3l=1y2l)12(22)x1为城市第l产业所占的实际比重,y1为目标产业结构第l产业所占的比重。d10,1,d1越大,实际产业结构与目标产业结构的相

23、似程度越大。d1=1,表示两者完全一致,d1=0,表示两者完全不同。根据不同收入水平的“标准”产业结构16,采用插值法测算D市的标准产业结构为2%33%65%。资源配置效率(d2):反映经济增长过程中资源利用状态,说明产业结构对经济资源的配置效果d2=(23)是投资增长率,是经济增长率,d2是利用哈罗德多马模型得出的估计式。就业产值偏差份额(d3,d4,d5):反映一、二、三产业就业结构与产值结构的偏差程度,说明产业系统运行的健康情况,以第一产业为例:d3= a1- b1(24)a1,b1分别代表第一产业的就业和产值在国民经济三次产业中的份额。万人拥有专业技术人员数(d6):反映专业技术人员在

24、就业结构中的比例,在一定程度上说明高技术产业和高端服务业(金融、保险、通讯等)的发达程度。矿产资源储采比(d7):反映自然资源的开发程度和承载能力d7=TQs(25)TQ和s分母分别代表矿产资源当前可采储量和年均开采消耗量。总资产贡献率(d8):反映企业经济效益和集约化经营水平。轻工业与重工业比重(d9):反映工矿型城市“脱资源化”的实际效果。每万元GDP“三废”排放量(d10):反映环境污染和破坏程度。6结束语本文吸收借鉴了自然科学领域新的研究成果,提出了产业结构有序度测算的静态联系熵和动态运行熵模型,为更加客观、公正地反映产业结构内部规律提供了有益探索。该方法对生态链、供应链等复杂系统的研

25、究也具有一定借鉴意义。应用信息熵描述和测算产业结构有序度是一种新的尝试,还有一些工作需要作更深入的研究。参考文献:1 BMorris?Can differences in industry structure explain di-vergences in regional economic growthJ?Bank of EnglandQuartely Bulletin,2001,41(2):195-203?2 M?Peneder?Industry structure and aggregate growthJ.Structure Change & Economic Dynamics,200

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30、unwen.org教育论文网:医学论文网第一论文网英国论文网http:/www.ukthesis.org留学作业网http:/www.ukassignment.org留学论文网留学生论文网留学论文公司http:/www.ukessay.org上海论文网：http:/www.shlunwen.org会计论文发表网http:/www.shlunwen.org核心论文发表网：http:/www.51fabiao.org古玩网http:/www.china-中国元素网http:/www.china-蜂朝网蜂朝商务网蜂朝百科蜂朝教育导航代写论文价格:代写硕士论文价格:无忧公文网:毕业论文网:公文网公文范文公文格式公文秘书网文秘网公文写作收集一些比较经典的论文发表网站与教育资料网供大家多多交流哦。无忧论文网QQ：357500023 发表:15221741752 QQ:869156324