市场看不见的手的可视化：模拟复杂的动态

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英文标题：
《Visualizing the Invisible Hand of Markets: Simulating complex dynamic
  economic interactions》
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作者：
Klaus Jaffe
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最新提交年份：
2015
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英文摘要：
  In complex systems, many different parts interact in non-obvious ways. Traditional research focuses on a few or a single aspect of the problem so as to analyze it with the tools available. To get a better insight of phenomena that emerge from complex interactions, we need instruments that can analyze simultaneously complex interactions between many parts. Here, a simulator modeling different types of economies, is used to visualize complex quantitative aspects that affect economic dynamics. The main conclusions are: 1- Relatively simple economic settings produce complex non-linear dynamics and therefore linear regressions are often unsuitable to capture complex economic dynamics; 2- Flexible pricing of goods by individual agents according to their micro-environment increases the health and wealth of the society, but asymmetries in price sensitivity between buyers and sellers increase price inflation; 3- Prices for goods conferring risky long term benefits are not tracked efficiently by simple market forces. 4- Division of labor creates synergies that improve enormously the health and wealth of the society by increasing the efficiency of economic activity. 5- Stochastic modeling improves our understanding of real economies, and didactic games based on them might help policy makers and non specialists in grasping the complex dynamics underlying even simple economic settings.
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中文摘要：
在复杂系统中，许多不同的部分以不明显的方式相互作用。传统的研究侧重于问题的几个或单个方面，以便使用可用的工具进行分析。我们需要从许多复杂的相互作用中获得更好的洞察力。这里，一个模拟不同类型经济的模拟器被用来可视化影响经济动态的复杂数量方面。主要结论是：1——相对简单的经济环境产生复杂的非线性动态，因此线性回归往往不适合捕捉复杂的经济动态；2.个体代理人根据其微观环境对商品进行灵活定价，增加了社会的健康和财富，但买家和卖家之间价格敏感性的不对称增加了价格通胀；3-简单的市场力量无法有效跟踪具有风险长期利益的商品价格。4.分工产生协同效应，通过提高经济活动的效率，极大地改善社会的健康和财富。5-随机建模提高了我们对实体经济的理解，基于它们的说教游戏可能有助于决策者和非专家掌握即使是简单经济环境下的复杂动态。
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分类信息：

一级分类：Computer Science        计算机科学
二级分类：Multiagent Systems        多智能体系统
分类描述：Covers multiagent systems, distributed artificial intelligence, intelligent agents, coordinated interactions. and practical applications. Roughly covers ACM Subject Class I.2.11.
涵盖多Agent系统、分布式人工智能、智能Agent、协调交互。和实际应用。大致涵盖ACM科目I.2.11类。
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一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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PDF下载：
--> Visualizing_the_Invisible_Hand_of_Markets:_Simulating_complex_dynamic_economic_i.pdf (901.65 KB)

2022-5-7 06:41:47 上传

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关键词：看不见的手 可视化 看不见 interactions Quantitative

可视化市场看不见的手：模拟复杂的动态经济互动克劳斯·贾夫大学西蒙玻利瓦尔分校，加拉加斯，Venezuelakjaffe@usb.veAbstract：在复杂系统中，许多不同的部分以不明显的方式相互作用。传统的研究侧重于问题的几个或单个方面，以便使用可用的工具进行分析。为了更好地了解复杂相互作用产生的现象，我们需要能够同时分析多个部分之间复杂相互作用的仪器。这里，一个模拟不同经济类型的模拟器被用来可视化影响经济动态的复杂数量方面。主要结论是：1——相对简单的经济环境产生复杂的非线性动力学，因此线性回归往往不适合捕捉复杂的经济动力学；2.个体代理人根据其微观环境对商品进行灵活定价，增加了社会的健康和财富，但买卖双方价格敏感性的不对称加剧了价格通胀；3-简单的市场力量无法有效地跟踪具有风险长期利益的商品价格。4.分工产生协同效应，通过提高经济活动的效率，极大地改善社会的健康和财富。5-随机建模提高了我们对实体经济的理解，基于它们的说教游戏可能有助于决策者和非专家掌握即使是简单的经济设定背后的复杂动态。关键词：社会动力学，生物经济学，协同，进化，复杂性，涌现，模拟，市场动力学，非线性，混沌。引言亚当·斯密（1776年）和弗里德里希·哈耶克（1961年）等许多人都特别重视市场的隐藏属性。

他们假设现代经济赖以建立的复杂市场机制存在，但人们对此知之甚少。这些机制和现象学产生的现象，由于其异常的复杂性，不容易从分析上把握。数学是我们用来向大自然提问的语言，自从哈耶克写了《经济演算》和史密斯写了《看不见的世界》以来，它扩大了经济分析能力的极限。我们现在能够用更强大的工具来观察经济，这些工具允许对复杂的特征进行更严格的分析，这些特征以前被经济学家视为理性简化方法的禁区。这些工具可以制作经济的多维射线照片。其中包括“细胞自动机”（Axelrod 1984）、“主动行走”（Lam 2005、2006）和计算机模拟。具体而言，ABM或基于代理的建模允许模拟非常复杂的现象经济学（例如，Prietula&Carley 1994、Kochugovindan&Vriend 1998、Magliocca等人2014）。反弹道导弹模拟很容易变得如此复杂，以至于超出我们的理解，变得不可预测。因此，为了保持有用性，我们必须限制反弹道导弹的复杂性，以免侵入混乱的边缘。数学上相关的挑战是找到能够捕捉待研究问题的现实的最简单表示。SocialDynamica是一个基于agent的仿真模型，专门用于分析经济微观动力学。它基于经典的货币经济原则（Gurley&Shaw 1960，Wray1996），建立了代理人的虚拟社会，收集和交易两种异质分布的资源。它可以按照自己的意愿变得复杂，但为了符合最大熵原理（Jaynes 1957），我们希望问题保持简单，并以小步骤推进我们的知识。

这里的目标是建立最简单的数学结构，仍然反映经济动态的各个方面，这些方面是现代复杂经济的基础。具体来说，我们想要创造一些现象，比如亚当·斯密创造的“看不见的手”的出现。Socidynamica的目标是将新宏观现象的出现过程可视化，即微观主体的社会互动，并从Biodynamica开始持续发展了20年。针对经济问题，有大量基于代理的替代模拟模型可用（见TESFATION 2014）。例如，Axelrod（1997）独立开发的基于代理的模型“Sugarscape”或Axell（2005）开发的模型与SocialDynamica非常相似。最终，与其他基于代理的模型一起重复本文中的模拟，并基于这些模拟设计实证研究，应该会增加对所呈现结果的信心，并促进我们对复杂市场的理解。MethodSocialDynamica是一个用Visual Basic编写的基于代理的免费仿真模型，其中各种代理在虚拟环境中漫游，寻找资源。代理人种植和开采粮食和矿产，并根据不同的经济环境进行贸易。社会动力学假设经济学中的效用函数等同于生物学中的适应度函数（Kenrick et al.2009），模拟了在有或无遗传以及有或无代理人移动的情况下代理人的生存。

Social Dynamica，以前曾被用于研究利他主义和利他主义惩罚对人工社会中总财富积累的影响（Jaffe 2002a、2004a、2008、Jaffe&Zaballa 2009、2010），以及研究复杂市场的动力学（Jaffe 2002b、2004b）。目前的模型模拟了一个虚拟社会，由分别种植和开采食物和矿物的代理人组成，并根据不同的经济环境交易他们的盈余。该机构拥有一个连续的平面二维环形世界（见图2），其中有小块农田（“糖”或“食物”）和独立的非重叠矿区（“香料”或矿物质）。不可移动的试剂被随机分散在这个细粒度的虚拟景观上。每一个时间步，恰好位于其中一种资源之上的代理都会获得相应资源的一个单位，积累财富，如糖或食物（G）和/或香料或矿物质（G）。代理为了生存而花费固定数量的每种资源，以基本不变的速率消耗每种资源（默认值为相应资源的0.1个单位）。这两种资源的消耗和代谢情况相似，但食物的含量是矿物质的3倍（矿物质斑块的大小通常设置为100 x 100像素，食物斑块的大小设置为300 x 300像素）。在每次模拟运行期间，每个补丁都保持在同一个位置，并且里面的资源不断地被释放。特工在耗尽这两种资源时死亡。通过在每个时间步后引入随机分配初始参数的新试剂，试剂的数量保持不变。初始参数包括：代理类型、随机空间位置和用于开始交易资源的初始金额（默认初始值设置为10个货币单位）。

每个代理人拥有的资金数额根据其交易余额的不同而不同。代理商在出售食品和/或矿物质时赚钱，在购买时花钱。特工将他们拥有的资源与其他特工进行交易。他们出售了他们所拥有的更多资源，并购买了他们所缺乏的资源。在没有“分工”的模拟中，交易可以在无所不能的代理人群体中的任何代理人之间进行。在分工的模拟下，代理人根据其专业化程度进行交易。在这里，代理人被分为三类：专门收集食物的农民（资源1）；仅开采矿物的矿工（资源2）；商人在遇到农民时专门用矿物换食物，遇到矿工时专门用食物换矿物。农民只与矿工和贸易商交易；矿工只与农民和贸易商交易。交易员可以与所有类型的经纪人交换资源。只允许在间隔不大于交易代理“接触范围”的代理之间进行交易。每一个时间步，买家都会在ContactHorizon定义的区域内随机联系多达10名代理商，寻找所需商品的潜在卖家。如果代理人发现另一名代理人持有想要的货物，愿意以买方规定的价格或低于买方规定的价格出售，则使用卖方的价格进行交易。除非模拟信用，否则交易仅限于买方可获得的金额和卖方拥有的货物数量。接触范围的变化使我们能够模拟不同程度的全球化或经济主体的一体化。

在一个交易时段内无法销售产品的卖家提高了资源的价格；而无法以首选价格获得想要的东西的买家会增加他们在下一轮交易中愿意支付的价格。SocialDynamica可以模拟生物和/或文化进化。两者的动力相似（Jaffe&Cipriani 2007）。在这里，我们模拟了经济市场中的文化演变。这一进化过程用不合适的参数组合剔除了代理人，揭示了每个经济情景的最佳组合。固定代理人存活的时间反映在代理人的平均年龄或“年龄”中，并被用作经济“健康”的估计值。经济的“财富”是由幸存的代理人积累的总资源（食物和矿物质）来评估的。资源类型（Res）对代理和资源之间的两种不同类型的交互进行了建模。为了使结果与流行的SocialDynamica替代品相比较，我们模拟了Axelrod（1984）的“糖和香料”（SS）的设置。在SS的模拟中，这两种资源的消耗和代谢是相似的。在模拟食品与安全（FS）时，安全是由资源2提供的，资源2（G）中的财富与每个因素的猝死概率成反比。也就是说，资源2提高了在外部“灾难”中幸存的几率，外部“灾难”时不时地导致特工死亡。大量G通过降低受灾害影响的可能性来保护代理人免受这些灾难的影响，因此，如果G-Rnd（0-1）*D>0，代理人能够存活。该算法实现了代理人累积矿物的财富越大，其在任何危险水平（D）下遭受灾难的概率越低。金钱用来交换资源。

每个代理人都有一笔初始金额（除非另有说明，否则为10个单位），用于支付销售费用和提供信贷。模拟对经济的不同方面进行了建模，包括：1。对缺钱经纪人的信贷（TE1）2。偏向卖方的价格影响偏向卖方（TE2）3。价格的偏向性影响偏向买家（TE3）4。两种资源之间的相对重要性不同（通过斑块大小调节丰度或通过代谢调节消耗量）。资源的不同地理（空间）分布（分布的拓扑结构）6。收入和资源使用之间的不同平衡（平衡资源的生产力和消耗）7。不同类型的资源：糖和香料，这两种资源表现相似，或者食物和安全。一种资源对健康的影响是恒定的，而另一种（安全性）是随机和可变的。代理人打算为给定资源支付的价格在每次尝试购买失败后都会增加，在每次尝试出售相应资源失败后都会降低。在下面特别提到的一些模拟中，代理人在成功交易后提高售价，或在成功购物后降低售价。9.使用以下变量评估给定建模系统的上述经济均衡组合：资源（r）的收入（I）与其消费（C）之间的平衡。为了生存，特工需要遵守规则，可以通过直接收集（G）或交易（T）Ir=Gr+TR，每个特工必须平衡两种资源才能生存。

我模拟了一个效用函数（U），所以U必须对代理人的生存保持积极的态度，并且：Ur=Gr+Tr-cr交易资源的数量可以增加或减少，根据资源购买（B）和出售（S）的余额Tr=Br-Sr，资源购买和出售的金额取决于资金的可用性（M）和代理人为资源支付的价格（P）（a）Br=Ma/pra和Sr=Ma/pra代理人的资金金额（a）取决于花费购买的金额（Mbr）和获得销售的金额（Msr）resourcesMa=Ma0+Msr–其中Ma0是初始值提供给每个新代理人的资金量j计算机模拟包括对代理人群体（a）的每一时间步进行数值计算，从而消除每种资源（Wr）的累积财富总额（Wr）Wr=U<=0或U<=0的代理人，并用具有默认属性的新代理人代替，就像破产的公司被新的初创公司取代一样。结果仅包含四个反映模拟经济体状态的变量：1。TAR：人口积累的每种资源的总量。焦油=W+W2。年龄：以时间步长衡量的代理人的平均年龄。3.FPr：被称为食物的资源1的平均价格，相当于糖或食物。4.MPr资源2（称为矿物）的平均价格，相当于香料或安全性。表1总结了此处探讨的模拟变量或特征。表1：在模拟中探索的特征SS资源表现为糖和香料中的SS资源是食品和安全，是受保护的矿产，不受随机挑选的代理类型全能：所有代理收集和交易这两种类型的资源分工：代理是农民或矿工，专门收集和销售食品或矿产，或者专门从事这两种资源交易的交易员以货币单位进行价格调整。

0相当于固定价格，当价格灵活时，0.5相当于固定价格。FPro灵活的生产能力，使价格的上涨增加了resourceTE类经济产品的产量。TE0=带有默认参数的控制模拟STE1=信用TE2=代理完成成功销售，将价格提高一个单位TE3=成功买家将其未来要价降低一个单位TE4=2+3每杀死10%的人口，除非给出另一个值。矿物保护剂的相对财富。用于触发剔除的算法是：100*Rnd/U/W<1000*Rnd/D；D表示为剔除指定的感知值。信用当经纪人从交易员或全能经纪人那里购买商品的资金少于完成交易所需的资金时，他们会要求贷款。交易者将交易所需资源量的一半提供给买方，买方根据卖方提供的资源价格增加其深度。交易结束后，买家每次遇到交易者，如果有钱，就会向交易者支付两个货币单位，这可能与前一个不同，直到深度被取消。Visual Basic中的详细程序可在该程序的帮助功能中找到。通过下载SocialDynamica，可以在任意选择参数的情况下运行模拟[http://atta.labb.usb.ve/Klaus/Programas.htm]在这里，我只展示了16种模拟的结果，每种模拟在200个时间步内至少运行200次，作为研究的各种参数影响的代表性样本。