【转帖】大糖帝国

来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 02:53:10
感谢 淮夷 的精彩文章,向他致以敬意




设想你生活在一个棋盘上面。棋盘上唯一的资源是糖。你在棋盘上四处移动,试图吃到尽可能多的糖。

这个棋盘称作Sugarscape,我给它起的中文名字是“大糖帝国”。

这个著名游戏是1996年美国布鲁金斯研究所的Epstein和Axtell设计的,这两位是用计算机程序模拟经济演化的先驱。最近我读过一本砖头厚的书《 The Origin of Wealth》,提及一些类似的模拟实验。

目的是这样:通过简单的计算机规则,能否模拟出复杂的社会现象,找出现象的成因?为此,他们设计了一个下面的棋盘,然后随机扔进去250个糖人,这些糖人象征着社会中的每一个个体。



左侧是大糖帝国的地形图,由50X50个单元格组成。深色格子含糖高,浅色的含糖少,白色的不含糖。西南和东北有两座深色的糖山,是资源富裕区。棋盘上有大片的浅色地带(资源有限区)和白色无糖区(不妨想像为真实世界的沙漠)。

右侧图中,250个糖人(黑点)被随机播撒在各个角落。它们在棋盘上漫游,寻找糖吃。每个糖人都是单独的计算机程序(agent),它们有能力吸收信息,观察四周,做出行动。

Epstein和Axtell给这些糖人设置了一些简单的决策规则:

1)糖人的视力可在东西南北四个方向观测,目标是找到含糖最高的地块。单元格里的糖被吃掉后,过一段时间能重新长回来。

2)如果所食之糖跟不上新陈代谢的消耗,糖人将饿死,计算机将其清除出局。

3)糖人被随机分配不同的基因禀赋。这包含两个指标,一是视力的好坏(有人能看到6格之外,有人只能看眼前1格);二是新陈代谢的能力(有人代谢一次只消耗1单位的糖,有人则需消耗4单位的糖)。

现在,你按一下启动键,大糖帝国横空出世,糖人们各自为政,移动起来。一开始,局面有点乱,但是很快,研究者发现糖人社会呈现出一种有规律的分布。

下图你看得到,当程序运行期从T1演到T4,糖人们开始围绕两大糖山拢聚,逐渐形成两大部落。无糖区则人烟稀少。而且,糖人们彼此位置分隔颇有效率,任何新长出的糖都会被迅速收割。





尽管没有一个领袖对其他糖人发号施令,一个具备“自组织”特征的、有效率的社会,已经初具雏形了。

计算机模拟的优点,就是让这个虚拟社会不停的自我演化,瞧瞧到底会发生什么。在此过程里,你可随时抽取一些变量进行分析,譬如糖人的人均寿命、活动范围、最优路径选择,等等。当研究者把目光投向财富变量时(用每个糖人收获的糖量测算),他们发现了一个令人非常意外的现象:这个虚拟世界出现了严重的贫富分化。换言之,人类社会的顽症之一出现了。

底下的图表显示,模拟程序从启动到结束,人均财富分布的演变趋势。




横轴左侧是穷人,右侧是富人。你看得到,国家诞生之初(最顶端的图表),财富在国民间的分配很均匀,基本可算一个平等主义的社会。极富者和赤贫者皆很少,绝大多数人口的收入差别很有限,即使最富有的人也不过拥有30个单位的糖量。

随着时间推移,这个自组织社会的财富分布发生了严重的扭曲。最底下的图表,显示大糖帝国的晚期,最右侧出现极少数的超级富豪,人均糖量高达270个单位。超级富豪的左侧是数量有限的上流阶层,再左侧是不断萎缩的中产阶层,最左边则是人数极为庞大的底层低收入者。

这种分化趋势其实在人类真实历史中已经重现过无数次了。您不妨把上面的图表换成1949-2012的中国,中国贫富分化在过去60年的演进路线与大糖帝国简直如出一辙。

事实上早在1895年,意大利经济学家帕累托就发现,一个国家的个人收入并不遵循正态分布,而遵循80/20的幂律分布。意思是,20%的人占有全社会80%的财富。

帕累托的发现被不同国家和不同时期的数据得到了验证。所谓富者愈富,贫者愈贫,这种“马太效应”在中国和西方都可算是一个普遍发生而又极难解决的问题。

此处我并不想专门谈论公平正义的话题,反而,我觉得更重要的一个源头问题是,贫富分化为何一定会发生? 能不能不发生?

很多人将贫富的鸿沟归结于资本主义、权贵腐败、或者自己命苦。左派说,富人剥削造成人民穷困。右派则说,你穷只因为自己又笨又懒。

有趣的是,大糖帝国也许能给人们一些新思路。在计算机程序中,你可随意调整各种初始参数,瞧瞧到底哪个参数导致了贫富分化。

例如一个可能的分化成因是每人的禀赋不同。计算机模型中,有的糖人视力6倍好于同类,能看到更大的棋盘,更易找到高糖点。类似地,有的人新陈代谢4倍低于同类,更易于积蓄余糖,抵御饥荒。是否此等优秀人种最终演变成了富人?

答案是No。盖因个人能力差异是计算机随机分配的。理论上,最终财富的分布也应该近似于均匀的随机状态,亦即,富人、中产和穷人的各自人群数差不多。显然模拟结果并非如此。

另一个可能的成因也许是天生的资源差异。例如模型里,有的人降生于糖山,毫不费力就可大吃特吃,瞬间致富。有的人生在贫瘠之地,历尽辛酸找到含糖区算是命大,有的糖人甚或中途就被饿死。这听来也挺像真实的人类世界:老百姓劳作终生,不过是一场穷忙,不如我爸是李刚来得管用。

好在,计算机模拟结果并不支持“出身决定一切”的模式。要知道,一个糖人占有资源的优劣也是计算机自动给予的,诞于糖山或诞于荒漠,完全遵循随机原则。假如资源差异造成经济分化,最终贫富人数也应均匀分布才对。

看起来,任何模型变量都无法单独解释贫富鸿沟为何越来越深。“天生聪明”不是决定性的,“我爸李刚”也不是决定性的。

其实答案关键在于,大糖帝国本身即是一个复杂性系统,于是人们很难追踪一个事件链(人们由贫转富)的全部前因后果。

您不妨设想有两个糖人,A和B。程序开始时,两人的视力、新陈代谢、出生地的含糖资源,各方面条件都一样。或者说,两个标准的中产人士。

A向四处张望,见其他糖人已在东、西、南三个方向活动,而北方尚余空地。于是它偶然的向北移动。凑巧,走到了东北角的糖山。又凑巧,发现一个没人占领的格子。于是它占住那个区域,开始晋身巨富阶层。

B同样四处张望。出于偶然,它向南移动了一步,结果渐渐走进一名贫糖区。当它意识到这个方向错误,其它糖人早已围满了通往北方糖山的路径。它再无机会,只得四处漫游,积蓄耗光,变成赤贫。

于是两个天生条件差不多的人,最终社会地位出现天壤之别,这种情况也被经济学家称作”horizontal inequality”。这反映出,一些细小的和偶然的差异,足以在系统里造成巨大的后果,这正是复杂性系统的特征之一。

复杂性系统的另一个特征是所谓的“涌现”(emergence)。2009年英国物理学家Neil Johnson写的《Simply Complexity》一书,我读到很多类似现象,譬如鸟群复杂的飞行队列、蚁群的精密筑巢、股市的波动周期,这些活动表面上皆有隐藏的秩序,实际上往往只是个体活动的涌现而成,不需要任何复杂设计和高等智力引导。

仍以糖人世界来说。糖人并没长着脑子,被规则管的死死的。它们不能彼此商量下一步的共同策略,人群里也没有一个司令官。但是,这些个体简单行为聚合起来,最终产生了一种“自组织”的贫富分化。你可以无数次的重启糖人程序,但是每一次都看到贫富分化的重现。

在此意义上,人类贫富的两级分化很可能是无法避免的,而且也许只会日益严重。就算您管理的只是大糖帝国这样的虚拟小国(250个人口,高度简化的游戏规则),你也很难为糖人们的贫困问题设计一个真正管用的解决方案。这样想来,这个问题让我有些悲观。

如今中国的贫富悬殊程度已经全球瞩目,十八大报告又强调中国“必须坚持走共同富裕道路”,这条路怎样才能走的通呢?

中国的未来方案有待观察。但是我希望中国能走通这条路,中国也必须走通这条路。毕竟,大多数国民并不喜欢生活在一个“富者田连阡陌,贫者无立锥之地”的大糖帝国。





感谢 淮夷 的精彩文章,向他致以敬意




设想你生活在一个棋盘上面。棋盘上唯一的资源是糖。你在棋盘上四处移动,试图吃到尽可能多的糖。

这个棋盘称作Sugarscape,我给它起的中文名字是“大糖帝国”。

这个著名游戏是1996年美国布鲁金斯研究所的Epstein和Axtell设计的,这两位是用计算机程序模拟经济演化的先驱。最近我读过一本砖头厚的书《 The Origin of Wealth》,提及一些类似的模拟实验。

目的是这样:通过简单的计算机规则,能否模拟出复杂的社会现象,找出现象的成因?为此,他们设计了一个下面的棋盘,然后随机扔进去250个糖人,这些糖人象征着社会中的每一个个体。



左侧是大糖帝国的地形图,由50X50个单元格组成。深色格子含糖高,浅色的含糖少,白色的不含糖。西南和东北有两座深色的糖山,是资源富裕区。棋盘上有大片的浅色地带(资源有限区)和白色无糖区(不妨想像为真实世界的沙漠)。

右侧图中,250个糖人(黑点)被随机播撒在各个角落。它们在棋盘上漫游,寻找糖吃。每个糖人都是单独的计算机程序(agent),它们有能力吸收信息,观察四周,做出行动。

Epstein和Axtell给这些糖人设置了一些简单的决策规则:

1)糖人的视力可在东西南北四个方向观测,目标是找到含糖最高的地块。单元格里的糖被吃掉后,过一段时间能重新长回来。

2)如果所食之糖跟不上新陈代谢的消耗,糖人将饿死,计算机将其清除出局。

3)糖人被随机分配不同的基因禀赋。这包含两个指标,一是视力的好坏(有人能看到6格之外,有人只能看眼前1格);二是新陈代谢的能力(有人代谢一次只消耗1单位的糖,有人则需消耗4单位的糖)。

现在,你按一下启动键,大糖帝国横空出世,糖人们各自为政,移动起来。一开始,局面有点乱,但是很快,研究者发现糖人社会呈现出一种有规律的分布。

下图你看得到,当程序运行期从T1演到T4,糖人们开始围绕两大糖山拢聚,逐渐形成两大部落。无糖区则人烟稀少。而且,糖人们彼此位置分隔颇有效率,任何新长出的糖都会被迅速收割。





尽管没有一个领袖对其他糖人发号施令,一个具备“自组织”特征的、有效率的社会,已经初具雏形了。

计算机模拟的优点,就是让这个虚拟社会不停的自我演化,瞧瞧到底会发生什么。在此过程里,你可随时抽取一些变量进行分析,譬如糖人的人均寿命、活动范围、最优路径选择,等等。当研究者把目光投向财富变量时(用每个糖人收获的糖量测算),他们发现了一个令人非常意外的现象:这个虚拟世界出现了严重的贫富分化。换言之,人类社会的顽症之一出现了。

底下的图表显示,模拟程序从启动到结束,人均财富分布的演变趋势。




横轴左侧是穷人,右侧是富人。你看得到,国家诞生之初(最顶端的图表),财富在国民间的分配很均匀,基本可算一个平等主义的社会。极富者和赤贫者皆很少,绝大多数人口的收入差别很有限,即使最富有的人也不过拥有30个单位的糖量。

随着时间推移,这个自组织社会的财富分布发生了严重的扭曲。最底下的图表,显示大糖帝国的晚期,最右侧出现极少数的超级富豪,人均糖量高达270个单位。超级富豪的左侧是数量有限的上流阶层,再左侧是不断萎缩的中产阶层,最左边则是人数极为庞大的底层低收入者。

这种分化趋势其实在人类真实历史中已经重现过无数次了。您不妨把上面的图表换成1949-2012的中国,中国贫富分化在过去60年的演进路线与大糖帝国简直如出一辙。

事实上早在1895年,意大利经济学家帕累托就发现,一个国家的个人收入并不遵循正态分布,而遵循80/20的幂律分布。意思是,20%的人占有全社会80%的财富。

帕累托的发现被不同国家和不同时期的数据得到了验证。所谓富者愈富,贫者愈贫,这种“马太效应”在中国和西方都可算是一个普遍发生而又极难解决的问题。

此处我并不想专门谈论公平正义的话题,反而,我觉得更重要的一个源头问题是,贫富分化为何一定会发生? 能不能不发生?

很多人将贫富的鸿沟归结于资本主义、权贵腐败、或者自己命苦。左派说,富人剥削造成人民穷困。右派则说,你穷只因为自己又笨又懒。

有趣的是,大糖帝国也许能给人们一些新思路。在计算机程序中,你可随意调整各种初始参数,瞧瞧到底哪个参数导致了贫富分化。

例如一个可能的分化成因是每人的禀赋不同。计算机模型中,有的糖人视力6倍好于同类,能看到更大的棋盘,更易找到高糖点。类似地,有的人新陈代谢4倍低于同类,更易于积蓄余糖,抵御饥荒。是否此等优秀人种最终演变成了富人?

答案是No。盖因个人能力差异是计算机随机分配的。理论上,最终财富的分布也应该近似于均匀的随机状态,亦即,富人、中产和穷人的各自人群数差不多。显然模拟结果并非如此。

另一个可能的成因也许是天生的资源差异。例如模型里,有的人降生于糖山,毫不费力就可大吃特吃,瞬间致富。有的人生在贫瘠之地,历尽辛酸找到含糖区算是命大,有的糖人甚或中途就被饿死。这听来也挺像真实的人类世界:老百姓劳作终生,不过是一场穷忙,不如我爸是李刚来得管用。

好在,计算机模拟结果并不支持“出身决定一切”的模式。要知道,一个糖人占有资源的优劣也是计算机自动给予的,诞于糖山或诞于荒漠,完全遵循随机原则。假如资源差异造成经济分化,最终贫富人数也应均匀分布才对。

看起来,任何模型变量都无法单独解释贫富鸿沟为何越来越深。“天生聪明”不是决定性的,“我爸李刚”也不是决定性的。

其实答案关键在于,大糖帝国本身即是一个复杂性系统,于是人们很难追踪一个事件链(人们由贫转富)的全部前因后果。

您不妨设想有两个糖人,A和B。程序开始时,两人的视力、新陈代谢、出生地的含糖资源,各方面条件都一样。或者说,两个标准的中产人士。

A向四处张望,见其他糖人已在东、西、南三个方向活动,而北方尚余空地。于是它偶然的向北移动。凑巧,走到了东北角的糖山。又凑巧,发现一个没人占领的格子。于是它占住那个区域,开始晋身巨富阶层。

B同样四处张望。出于偶然,它向南移动了一步,结果渐渐走进一名贫糖区。当它意识到这个方向错误,其它糖人早已围满了通往北方糖山的路径。它再无机会,只得四处漫游,积蓄耗光,变成赤贫。

于是两个天生条件差不多的人,最终社会地位出现天壤之别,这种情况也被经济学家称作”horizontal inequality”。这反映出,一些细小的和偶然的差异,足以在系统里造成巨大的后果,这正是复杂性系统的特征之一。

复杂性系统的另一个特征是所谓的“涌现”(emergence)。2009年英国物理学家Neil Johnson写的《Simply Complexity》一书,我读到很多类似现象,譬如鸟群复杂的飞行队列、蚁群的精密筑巢、股市的波动周期,这些活动表面上皆有隐藏的秩序,实际上往往只是个体活动的涌现而成,不需要任何复杂设计和高等智力引导。

仍以糖人世界来说。糖人并没长着脑子,被规则管的死死的。它们不能彼此商量下一步的共同策略,人群里也没有一个司令官。但是,这些个体简单行为聚合起来,最终产生了一种“自组织”的贫富分化。你可以无数次的重启糖人程序,但是每一次都看到贫富分化的重现。

在此意义上,人类贫富的两级分化很可能是无法避免的,而且也许只会日益严重。就算您管理的只是大糖帝国这样的虚拟小国(250个人口,高度简化的游戏规则),你也很难为糖人们的贫困问题设计一个真正管用的解决方案。这样想来,这个问题让我有些悲观。

如今中国的贫富悬殊程度已经全球瞩目,十八大报告又强调中国“必须坚持走共同富裕道路”,这条路怎样才能走的通呢?

中国的未来方案有待观察。但是我希望中国能走通这条路,中国也必须走通这条路。毕竟,大多数国民并不喜欢生活在一个“富者田连阡陌,贫者无立锥之地”的大糖帝国。





这样的结果因为这个游戏是一个positive feedback的正反馈,而不是一个negative feedback的负反馈循环。

Positive feedback就是,如果可以吃糖,那么这个人找到糖的机会就会增加,那么他就吃的更多糖,如此类推。
这个很有意思啊,楼主的视角满新颖的
不错,很想自己写一个类似的程序玩玩
原文中对于贫富分化原因两种假设的否定 都是没有逻辑的。给出的说明并不能否定两种可能的假设。
大糖帝国II:糖人下山

初级版本中,Apstein和Axtell只设定了一种资源,糖人唯一的经济活动就是采糖,然后进行储蓄和消耗,类似于人类早期社会的打猎-采摘模式。

现在,研究者在棋盘上投入了一个新的资源:香料。

每一个单元格,既长糖,也长香料。香料分布不均,且与糖的分布不重叠。想像一下,棋盘西南和东北角仍是两座糖山,而在西北和东南角,新涌起两座香料之山(称“香山”吧)。

糖人的基本活动模式不变,增加了两个规则:

1)糖人维持生命(新陈代谢)不仅耗糖,而且消耗香料。有人“高耗糖+低耗香”,有人“低耗糖+高耗香”,这种差别是计算机随机分配,目标是模拟真实世界人群存在的不同偏好。

2)糖人彼此可以交易糖或香料。

再次按动启动键,大糖帝国II诞生了。

在这个升级版的帝国里,出现了一些更为复杂的现象。

在帝国I里,糖人如果有运气进入糖山,就不用大幅度移动了,可以占据糖山收糖,愈来愈富。

但是糖山并不盛产香料。为了维持生命,富裕糖人被迫下山,寻找外面的香料。同样道理,最初占住香山的糖人,早晚也需要离开香山去找糖。

这种上山又下山的活动造成糖人运动的路径变得更为复杂难料。不过,在混乱的交错运动演化一段时间之后,研究者看到,一些明显的固定路线开始“自组织”的显现。

尽管没有首领带路,糖人们在糖山和香山之间的穿梭,形成了类似一条古代丝绸之路的路径。

另一个现象是交易活动的出现。

糖人根据对糖和香料的不同偏好,“以货易货”,这发展出一个颇有规模的糖人市场。市场造成整个社会的财富值(以资源净余计算)获得提升,超过无贸易设定下的财富总值。

这看起来符合传统经济学对贸易创造价值的假定,亚当斯密所谓“无形之手”开始发挥资源配置上的优化作用。

但是,当Epstein和Axtell追踪糖人社会的供需曲线,他们发现了一些有趣的事情。

底下是程序的演化从T1到T4时,糖的供需曲线和成交点。







这个曲线看起来很像教科书的标准预测。但有一个现象令人意外:实际的成交点从未达到所谓供需平衡点,而且往往严重偏离。

这种市场失衡的现象在真实世界里其实有很多展现,一个形象的说法是“无形的手在颤抖”。经济学家有时用“噪音”概念去解释这种失衡,意思是自由市场仍是均衡态的,偏离价格只不过是围绕平衡点分布的噪音。

模型的启发在于失衡不一定是什么“噪音”。因为糖人的交易偏好受制于计算机随机的初始设定,理论上,这个模型不存在外在的“噪音”。这说明看似复杂的失衡或者市场波动,最终也许只是因为市场的某个简单构造创造出来的。

此话题我亦读到过一个很好的例子,跟糖人没关系,不妨在此多说几句。美国物理学家Doyne Farmer在2001年设计过一个计算机程序,模拟一个虚拟的股票市场。

他用计算机创造了一些agents,它们类似于大糖帝国的糖人,每一个agent都是一个计算机程序,在游戏中它们扮演股市投资者。

投资者分两种类型:A按固定周期买卖,这造成股价的规律性波动。B按历史走势买卖,譬如B 的一个简单策略就是:股价先降后升,则买入;股价连续下降,则卖出。

计算机给每个投资者分配一笔启动资金,交易的获利将再次投入股市,如果破产被计算机清除出局,类似于糖人饿死。

这程序本身就是一个不停进化的系统。理性预测是这样:B将发现股市存在固定模式的波动期(A所创造的),所以B调整策略可以从中套利。这样不需太久,股市将进入经济学家预测的“有效市场”状态,这意味着股价将趋向稳定值。

但是,Farmer程序的模拟出现了奇怪的结果。底下是一个模拟的效果图。






纵轴是股价,横轴是程序运行的时间期。最初, B很快发现股市的波动模式,进行套利。这种套利把市场“无效”成分挤出,股价趋向稳定。

但是,图中程序运行到大约5000期时,平静下来的股市突然进入了爆发性的波动。在没有任何外因的干扰下,这是如何出现的?

A和B的股市架构非常简单,却足以模拟出一个复杂性系统。当B演变得日益富有,并使A逐渐消亡(破产)之后,B类投资者开始渐渐演化出更复杂的策略,针对彼此的模式寻找获利。换言之,B挤出A之后,开始自相残杀了!

于是,股市的剧烈波动被“平空”制造出来,而且从此波动不休。尽管该股票的基本面毫无变化。

Farmer虚拟股市的异动和大糖帝国的市场失衡,启示也许是差不多的:许多复杂的社会经济现象,其实背后并没有复杂的成因,也许只是大量个体基于简单规则行事,从而“涌现”出这些复杂难解的结果。

马克思尝说“哲学家意在理解世界,但更重要的是改变世界。”《Butterfly Economics》这本书有一句和老马针锋相对的话:“政治家在改变世界,问题是要正确理解世界。”

更大的问题是,世界真的能被理解吗?


牛X的研究 太有意思了
有点意思哈~ 多谢转帖~ 撸主是好人~ 撸主一生平安
handsomemwl 发表于 2012-11-20 15:43
这样的结果因为这个游戏是一个positive feedback的正反馈,而不是一个negative feedback的负反馈循环。

...
一语中的啊、、、
这个东西太有趣了,再进一步加入些元素,完全可以模拟宇宙间文件的进化和变迁
很有意思的研究   受教了
受教
糖吃多了不怕蛀牙啊
模拟股市很有意思,不知道程序最后运行出来的最后结果是什么(如果有结果的话),最后幸存下来的B类投资者所采取的策略一定非常有意思
看一下“网天”高人对此的简评

http://www.xhclub.net/forum/view ... extra=&page=373

QQ截图20121219110428.jpg

QQ截图20121219110456.jpg
handsomemwl 发表于 2012-11-20 15:43
这样的结果因为这个游戏是一个positive feedback的正反馈,而不是一个negative feedback的负反馈循环。

...
支持这句话,所有社会规则必须禁止富人以他的资源拥有更多的财富,给穷人提供更多的机会