基于主体的计量经济学.ppt

1、基于主体的计量经济学,基于主体的计量经济学研究,本文研究的主要问题包括 （1） 为什么说现实经济是一个复杂适应系统，复杂适应系统与有限理论、经济进化理论有何关系； （2） 采用基于主体的计量经济学作为研究方法论有何优势及其应用现状； （3） 基于主体的可计算经济模型描述,有限理性和经济进化,1.1 新古典经济学的理论基础1.2 经济是一个复杂适应系统1.3 经济主体行为的有限理性和经济进化论,1.1 新古典经济学的理论基础,经济主体行为的完全理性假设 经济系统的均衡假设在此理论基础上，经济学者应用数学工具推导出一系列经济结论，用于分析经济理论和经济现实。,1.1 新古典经济学的理论基础,完全理

2、性假设 允许应用一个典型个体代替群体。这个典型个体依据选定的学习规则修正他的判断和策略，并通过采取行动来确定系统下一期的状态。经济主体行为最大化假设和经济系统均衡假设 追求个体利益最大化的行为在市场机制的作用下，能导致整个社会福利的最大化，资源达到最有效的配置。,1.2 经济是一个复杂适应系统,复杂适应系统（Complex Adaptive Systems） CAS的六个基本特征 分散的相互作用 没有全局控制者 层次交叉的组织 连续的适应性 永远创新 偏离均衡的动态,1.2 经济是一个复杂适应系统,复杂性意味着： （1）系统是由一系列相互作用的主体（过程、元素）构成一个网络； （2）这些主体的

3、活动自然形成了系统的动态积累行为； （3）累积行为的描述可以与个别主体的细节知识无关。 适应性意味着： （1）环境中主体的活动可以被赋予一个值（如效用、偿付或适应）； （2）随着时间的推移，主体的行为趋向于使该值增加。,1.2 经济是一个复杂适应系统,经济是一种重要的复杂适应系统 经济是由无数个主体（如消费者）构成； 主体在重要的方面有所不同，如消费偏好和收入等； 主体被组织成群体或等级结构，如家庭和企业等； 主体为适应环境，必须从时间中学习或自然选择，如教育和广告效应等； 主体的状态和行为随时间而改变，如价格调整； 主体的变化是反馈的结果，如购买或销售； 宏观层次行为从微观层次的相互作用中自

4、然产生。如通货膨胀和失业等。,1.2 经济是一个复杂适应系统,沙堆模型：倒塌沙量的分配是在指定时间段T上遵循一种强有力的规律。也就是说，一个给定沙崩量的平均发生次数是和它的大小量成反比的。即大的沙崩是很少的，小的沙崩是经常的。 例如，24个小时你可能观察具有1000沙粒的一个沙崩，10个有100沙粒的沙崩，100个10颗沙粒的沙崩。log(N) = log(K)-slog(c) N=沙崩的数量，K=1000,c=沙崩中沙粒的数量，s1经济系统的许多行为，如股市崩盘，与此类似。,1.3 经济主体行为的有限理性和经济进化论,在复杂的经济系统面前，经济主体的理性是有限的。进化经济学者认为经济中也存在

5、自然选择。企业在市场中相互竞争，赢利的企业增长扩大，亏损的企业收缩衰弱，直至被淘汰出局。企业要在激烈的竞争中利于不败之地，必须不断创新和不断适应，以保持持久的竞争优势。,基于主体的计量经济学,基于进化经济学、认知科学和人工智能技术产生出来的基于主体的计量经济学（Agent-based Computational Economics）简称ACE，是研究经济理论和经济现实的一个新的有效方法论。ACE把经济模型化成由一系列相互作用主体构成的进化系统，是复杂适应系统的经济学体现。,基于主体的计量经济学,计算经济学传统人工智能技术及其在经济学中的应用 基于主体的计量经济学研究的基本内容 2.4 遗传算法

6、和分类器系统 2.5 基于主体的计量经济学的建模过程 2.6 基于主体的可计算经济实验室 2.7 小结,2.1 计算经济学,计算经济学（Computational Economics）是应用计算技术研究经济问题的方法论。计算途径能对传统经济模型提供有效的数量求解方法，即利用计算机的高速计算和海量存储 计算途径可以提供更准确的洞察力，是对传统经济研究途径的替代 。,2.2 传统人工智能技术及其在经济学中的应用,人工智能（Artificial Intelligence）是研究如何制造出人造的智能机器或智能系统，来模拟人类智能活动的能力，以延伸人类智能的技术。 早在1992年一份美国国家科学基金的报

7、告就指出：“经济学是人工智能一个很有前途的应用领域”，但人工智能在经济学中的应用仍远远滞后于其他自然科学领域。 原因：使用工具不同；研究途径不同。,2.2 传统人工智能技术及其在经济学中的应用,人工智能的传统技术是专家系统和神经网络 专家系统是一种在相关领域中具有专家水平解题能力的智能程序系统，它能运用领域专家多年积累的知识与专门经验，模拟人类专家思维过程，求解需要专家才能解决的问题。 专家系统的最大优势是复杂系统的定性推理能力，因而它可以作为传统定量计算程序（如计量经济模型）的有力补充。专家系统能够有效的处理不完全和不确定信息，而在现实经济中，不完全和不确定信息是广泛存在的，因而专家系统在经

8、济学领域应该大有用武之地。,2.2 传统人工智能技术及其在经济学中的应用,目前，在经济领域应用最广泛的传统人工智能技术是神经网络（Neural Networks）。神经网络是一个计算机程序，它模拟了人脑的认知处理过程 神经网络是由具有各种相互联系的单元组成的集合。每个单元具有极为简化的神经元的特性。神经网络常常被用来模拟神经系统中某些部分的行为，生产有用的商业化装置以及检验脑是如何工作的一般理论,2.3 基于主体的计量经济学研究的基本内容,基于主体的计量经济学ACE研究的主要内容是经济的自组织和进化性，以及经济的模拟实验。 ACE运用了计算机强有力的运算能力，尤其是目标导向的程序语言，来模拟经

9、济政策导致的经济环境变化，在“结构、行为和福利效果”这一框架中探讨经济政策的可行性。这种方法使经济学进一步接近了现实世界，并使经济政策在一定程度上可以如同科学实验一样得到检验。 ACE是从微观经济的角度（企业和消费者）分析宏观经济的运行规律（经济政策机制和经济周期）。,2.3 基于主体的计量经济学研究的基本内容,现代计算技术允许我们在计算机上建立一个人工经济（Model Economy） 在人工经济中，允许出现广泛的微观个体行为及其相互作用 进化过程可以被描述成自然选择压力直接作用于个体行为的过程，而不是被描述成群体的运动规律 一旦所有个体的初始状态和行为模式以及个体个体和个体环境相互作用的市

10、场协议被确定，经济系统中不存在集中控制，人工经济沿时间路径自动发展,2.3 基于主体的计量经济学研究的基本内容,发展现状 例如在在财税领域中的不少成果：美国霍普金斯大学Young对财政决策过程的分析，美国耶鲁大学Shubik对公共政策福利效应的研究，美国密执安大学Henrich对公共资源合理运用的分析，英国牛津大学Chattoe对预算过程的研究等等。 在2001年，国家著名经济学刊物Journal of Economic Dynamics and ControlComputation Economics和计算机刊物IEEE Transaction on Evolutionary Computa

11、tion都分别出版一期基于主体的计量经济学专刊，表明它已经成为当前经济学研究的一个热点。,2.4 遗传算法和分类器系统,目前，经济学者主要应用遗传算法和分类器系统来研究经济主体的适应行为 受达尔文进化论适者生存的启发，Holland 于1975年提出了模拟遗传进化过程的计算方法遗传算法（Genetic Algorithms） 基本的遗传算法组成部分包括： （1）对主体（或其潜在行为）编码的符号串表示； （2）评价符号串对环境适应程度的适应值函数； （3）产生新符号串的遗传算子,2.4 遗传算法和分类器系统,Holland（1986）提出分类器系统（Classifier Systems）技术。分

12、类器系统是并行传递消息的基于规则系统，并能应用数学算法修改其规则。 分类器系统由3部分组成：（1）执行子系统；（2）信任赋值子系统；（3）规则发现子系统。,2.4 遗传算法和分类器系统,执行子系统规则： IFTHEN 信任赋值子系统适应桶队列算法进行学习，用于调整规则的强度。在每一个时间片内，每一个满足条件的规则都要依靠其强度进行投标。 规则发现子系统应用遗传算法发现新规则，其中规则强度相当于适应值。,2.5 基于主体的计量经济学的建模过程,问题识别 分析经济理论和经济现实中存在的问题，并提出解决问题的目标 模型框架 描述人工经济的框架：（1）主体的类型；（2）主体之间相互作用的市场协议；（3

13、）人工经济一轮进化过程中的事件发生次序；（4）经济总量的统计方式。,2.5 基于主体的计量经济学的建模过程,主体描述 描述每一类主体的状态和行为模式。主体的状态决定其行为，主体的行为能改变其状态，甚至改变行为模式本身（行为进化） 实验设计 选择一种人工适应主体技术和一种计算机程序设计语言，模拟主体行为模式和经济运行模式。确定每一类主体的数目，并采用合适的方法为所有主体状态赋初值。 结果分析 观察模型运行的结果，并应用经济学理论给予解释。,2.6 基于主体的可计算经济实验室,可计算实验室CL(computational laboratory ) CL是一个可计算框架，它支持有若干相互作用主体的系

14、统依靠控制和可复制实验进行研究。 具有清晰和简单的图形用户操作界面的CL使得研究者可以进行严谨的可计算研究，很容易操作。 CL可以设计成为有标准的可扩展的。可以开始使用可选择执行模块来实验，并可以使用CL来扩展系统的应用范围。,2.6 基于主体的可计算经济实验室,Tade Network Game（TNG）Lab (C+ /Visual Basic SimBioSys，一个基于主体的进化模拟CL 主要用于生物学和社会科学一般基于主体的进化模拟；Swarm、Ascape (Java)、RePast (Java)平台； 一些建模语言，如MAML（Multi-Agent Modelling Language)、 MATLAB (Agent-Based Social Simulation Modelling )、 SDML (The Strictly Declarative Modelling Language )、 StarLogo 和 StarlogoT等,