基于流的国际贸易多层流网络探索

相似文件 换一批

是 否 +2 论坛币

k人 参与回答

经管之家送您一份

应届毕业生专属福利!

求职就业群

赵安豆老师微信：zhaoandou666

经管之家联合CDA

送您一个全额奖学金名额~ !

立即领取

感谢您参与论坛问题回答

经管之家送您两个论坛币！

+2 论坛币

英文标题：
《Exploring multi-layer flow network of international trade based on flow
  distances》
---
作者：
Bin Shen, Jiang Zhang, Qiuhua Zheng
---
最新提交年份：
2015
---
英文摘要：
  Based on the approach of flow distances, the international trade flow system is studied from the perspective of multi-layer flow network. A model of multi-layer flow network is proposed for modelling and analyzing multiple types of flows in flow systems. Then, flow distances are introduced, and symmetric minimum flow distance is presented. Subsequently, we discuss the establishment of the multi-layer flow networks of international trade from two coupled viewpoints, i.e., the viewpoint of commodity flow and that of money flow. Thus, the multi-layer flow networks of international trade is explored. First, trading \"trophic levels\" are adopted to depict positions that economies occupied in the flow network. We find that the distributions of trading \"trophic levels\" have the similar clustering pattern for different types of commodity, and there are some regularities between money flow network and commodity flow network. Second, we find that active and competitive countries trade a wide spectrum of products, while inactive and underdeveloped countries trade a limited variety of products. Besides, some abnormal countries import many types of goods, which the vast majority of countries do not need to import. It may indicate an abnormal economic status. Third, harmonic node centrality is proposed and we find the phenomenon of centrality stratification. It means that competitive countries tend to occupy the central positions in the trading of a large variety of commodities, while underdeveloped countries likely in the peripheral positions in the trading of their limited varieties of products. Fourth, we find that manufactured products have significant larger mean first-passage flow distances from the source to the sink than that of primary products.
---
中文摘要：
基于流动距离法，从多层流动网络的角度研究了国际贸易流动系统。提出了一种多层流动网络模型，用于模拟和分析流动系统中的多种流动类型。然后，引入了流动距离，给出了对称最小流动距离。随后，我们从商品流动和货币流动两个耦合的角度讨论了国际贸易多层流动网络的建立。因此，我们探索了国际贸易的多层流动网络。首先，采用交易“营养水平”来描述经济体在流动网络中占据的头寸。我们发现，对于不同类型的商品，交易“营养水平”的分布具有相似的聚类模式，货币流网络和商品流网络之间存在一定的规律性。其次，我们发现，活跃和有竞争力的国家贸易的产品种类繁多，而不活跃和不发达的国家贸易的产品种类有限。此外，一些不正常的国家进口许多种类的商品，而绝大多数国家不需要进口。这可能表明经济状况异常。第三，提出了调和节点中心性，发现了中心分层现象。这意味着竞争性国家往往在多种商品的贸易中占据中心地位，而不发达国家在其有限种类的产品的贸易中可能处于边缘地位。第四，我们发现，与初级产品相比，制造产品从源到汇的平均第一通道流动距离显著更大。
---
分类信息：

一级分类：Physics        物理学
二级分类：Physics and Society        物理学与社会
分类描述：Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体（人类或其他）的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统（如能源网、运输网络）的物理和工程。
--
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
--

---
PDF下载：
--> Exploring_multi-layer_flow_network_of_international_trade_based_on_flow_distances.pdf (1.21 MB)

2022-5-8 01:53:38 上传

扫码加我 拉你入群

请注明：姓名-公司-职位

以便审核进群资格，未注明则拒绝

分享0 收藏0 回帖

关键词：国际贸易 Quantitative distribution Manufactured Applications

基于流动距离探索多层国际贸易流动网络，*邱华正1。浙江大学宁波理工学院，浙江宁波，中国2。北京师范大学系统科学学院，北京，中国3。杭州电力大学计算机科学与技术学院，杭州，中国（日期：2021年6月28日）摘要基于流动距离的方法，从多层流动网络的角度研究了国际贸易流动系统。提出了一种多层水流网络模型，用于对多种类型的水流系统进行建模和分析。然后，引入了流动距离，给出了对称最小流动距离。随后，我们从两个耦合的角度讨论了国际贸易多层流动网络的建立，即商品流动和货币流动的观点。因此，我们探索了国际贸易的多层次流动网络。首先，交易“营养水平”被用来描述经济体在流动网络中的位置。我们发现，对于不同类型的商品，交易“滋养层”的分布具有相似的聚类模式，货币流动网络和商品流动网络之间存在一定的规律性。其次，我们发现，活跃和有竞争力的国家贸易的产品种类繁多，而不活跃和不发达的国家贸易的产品种类有限。此外，一些不正常的国家进口许多种类的商品，而绝大多数国家不需要进口。它可能表明一种不正常的经济状况。第三，提出了调和节点中心性，发现了中心分层现象。

这意味着竞争性国家往往在多种商品的贸易中占据中心地位，而不发达国家在其有限种类的产品贸易中可能处于外围地位。第四，我们发现，与初级产品相比，制成品从源到汇的第一次平均流动距离要大得多。*zhangjiang@bnu.edu.cnI.简介流量网络是描述和分析明流系统的重要工具，已在大量流量网络系统中得到广泛研究，如生态流量网络[6,9,10]、世界贸易流量网络[11]、交通和运输流量网络[12]。流动网络通常由定向加权网络建模，其中边的方向和权重分别表示流动的方向和体积流量。由于水流系统总是与周围环境交换能量、物质和信息，因此水流网络通常有两个代表环境的特殊节点（即源节点和汇节点），其中所有水流都应该来自源节点，通过系统，最终到达汇节点[13]。基于水流网络模型，已经开发出许多有用的方法来研究水流系统的结构和动力学。例如，Rosvall和Bergstrom[7]提出了一种随机游动的概率流方法，用于揭示加权和定向网络中的社区结构。V’ezina和Platt[8]描述了一种在采样不足的环境中预测网络流量的逆方法。在最近的一项工作[9]中，我们解决了如何测量流动系统中节点之间距离的问题。

提出了几种流距离，即第一通道流距离、总流距离和对称流距离，并初步显示了它们在计算“营养水平”和节点聚类方面的帮助。利用这些方法，在这种复杂的流动系统中，一些重要的规律和重要的知识已经被揭示出来。例如，在动物[1]、植物[2]和微生物[3]等生物中，异速标度定律（例如，动物代谢率与其体重[1]之间的幂律关系）由于生物体能量流动网络上的能量传输而广泛存在[4,5]。最近的研究表明，普遍的异速生长标度律也存在于更广泛的流动网络中，例如加权食物网[9]和贸易流动网络[11]。目前，大多数关于流动网络的研究都集中在单层流动网络[4,5,9-11]。然而，包含多股流体的复杂系统不能很好地用单层流体网络来表示。例如，在运输系统中，飞机运输、火车运输和公路汽车运输可能共存；在城市基础设施中，水流、电力流和输气流同时存在；在人体内，血液、淋巴和间质液体的循环共存。如果我们不区分不同类型的流，而仅仅采用单层流网络来描述这些流网络系统，那么多流的许多隐含信息就会丢失。因此，多流系统的许多重要知识可能不会被揭示。除了具有多种不同类型物质流的流动系统外，包含具有不同标签（如组）的相同物质流的复杂流动系统还需要一个用于系统建模和分析的实用工具。

例如，在全球贸易体系中，不同类型商品交易的资金流可能会在不同国家之间流动；在物流行业，竞争对手物流企业采用不同的运输流网络。在这种情况下，如果我们仅仅使用单层水流网络对系统进行建模，就无法很好地区分多股水流。总的来说，由于这些共存的多股水流很难通过单层水流网络进行精确建模，因此有必要引入一个称为多层水流网络（MFN）的新概念。最惠国待遇的例子包括多层贸易流动网络，其中不同类型的商品流动在不同的层，以及多层运输流动网络，其中乘客流动在航空运输网络和铁路网络的层。据我们所知，仍然缺乏一个关于多层流动网络的广义理论框架。因此，有必要对多层流动网络及其应用进行深入研究。在本文中，我们将全球贸易作为多层流动网络的一个具体实例。在以前的工作中，国际贸易是从网络的角度进行研究的。已经建立了不同类型的贸易网络（如二元或加权、定向或无向网络），以模拟国家间的实际贸易互动。例如，Serranoa和Bogu-n\'a[16]发现，二元无向世界贸易网也呈现了复杂网络的典型特性，例如无标度不均匀性和高聚集系数。Fagiolo等人[17]使用加权世界贸易网络研究了拓扑特性及其随时间的演化。Fan等人[18]利用改进的引导过滤和其他方法，探索了各国在单层国际贸易网络中的作用和地位。

与之前的研究[11,16–18]不同，我们在这里使用多层流动网络的框架，探索基于流动距离方法的国际贸易网络的新特征，这是最近在[13]中提出的。论文的其余部分结构如下。第2节对多层水流网络进行了形式化描述，并介绍了水流距离。第三节以国际贸易的多层流动网络为例，分别从商品流动和货币流动的角度讨论多层流动网络的建立。然后，使用流动距离的方法，在第4节中讨论了一些关于国家营养水平、节点中心度和从源头到油墨的平均首次流动距离的结果。最后，我们在第五部分给出了本研究的结论。二、方法a。多层流动网络建模多层流动网络（MFN）可被视为一种特殊类型的多层网络[14,15]。该工具能够很好地描述不同层中的多重流。因此，我们有以下定义。多层流动网络是一对MFN=（G，E），其中G={Gα；α∈ 0, . . . , M- 1} 是一个有向（二元或加权）图族Gα={V，Eα}（称为MFN层），andE={Eαβ （五，五）；五、∈ 五、α, β ∈ {0，··，M- 1} ，α6=β}（1）是节点与其余层中对应节点之间的互连集合。每个层中的节点集V都是相同的，应该包含N个公共节点和两个特殊节点“源”和“汇”，其中“源”是所有流的起点，表示为节点0，“汇”是所有流的终点，标记为节点N+1。层α的邻接矩阵Eα可以写成如下。Eα={Eαi，j}（N+2）×（N+2）；i、 j∈ {0，··，N+1}，α∈ {0，··，M- 1}. （2） 式中，ei，jis是从节点i到节点j的流量。

尤其是，该矩阵的第一列和最后一行均为0，因为没有流向“源”节点的流量，也没有来自“汇”节点的流量。通常e0，N+1为0，因为通常不会直接从“源”流向“汇”。到节点j（表示为e·j）的总流入量按asPN+1i=0eIjan计算。从i（标记为ei·i）的总流出量按isPN+1j=0eij计算。由于假设水流系统处于平衡状态，除了“源”和“汇”，所有其他节点都有一个平衡的流入和流出，即e·i=ei·，其中i=1，···，N。流向“汇”（即ei，N+1）的水流被视为耗散。图1：多层流动网络B的示意图。多层流动网络上的距离[13]中，L.Guo等人提出了开放流动网络上的流动距离。在本小节中，我们将把它们扩展到多层流动网络上的流动网络。让我们首先考虑给定最惠国待遇的单层α。假设有足够多（比如λ）的粒子沿着定向边随机流动。这种随机游走过程可以假设为马尔可夫链。考虑到最初颗粒位于i，从一个节点i到另一个节点j（表示为lij）的平均首次通过流距离（MFPFD）定义为第一次到达j的预期步数。平均总流距离（MTFD）（表示为tij）是到达j的平均步数，无论是第一次到达，同时考虑到粒子最初处于i。为了生动地说明上述概念，我们设计并考虑了以下思维实验。假设所有粒子最初都没有颜色。有两种情况。1） 如果粒子穿过节点i，它们的颜色会变成蓝色；当蓝色粒子到达nodej时，它们变成红色。在这种情况下，从i到j的MFPFD是蓝色粒子变红的平均步数。

2） 如果粒子穿过节点i，它们的颜色会变成蓝色；蓝色粒子在到达节点j时保持蓝色。然后，从i到j的MTFD是到达j的所有累积蓝色粒子（也包括到达时间超过1的粒子）的平均步数。在这里，如果蓝色粒子多次到达j，则可以重复计数。根据上述实验描述，下面给出了流动距离的计算。形式上，我们有一个描述马尔科夫链Mα={Mαij}（N+2）（N+2）跃迁的随机矩阵，其中Mαij=eαijPN+1j=0eαijPN+1j=0eαij6=0PN+1j=0eαij=0。（3） 然后，对于这个吸收马尔可夫链，其基本矩阵定义如下。Uα=（I）- Mα）-1=I+Mα+Mα+··（4），其中I是与Mα大小相同的对应单位矩阵。因此，我们得到了MTFD Tα={Tαij}（N+2）（N+2）和MFPFD Lα={Lαij}（N+2）（N+2）的矩阵，其中Tαij=（MαUα）ijij，（5）Lαij=Tαij- tαjj。（6） 上述公式的详细推导可在[13]中找到。由于tαij和lαij是对称的，不能很好地满足需要对称距离度量的应用（例如，聚类和生成最小生成树），因此[13]中还引入了对称流动距离cαij，如下所示。cαij=2lαijlαjilαij+lαji。（7） 在这里，我们提出了另一种对称流动距离，称为对称最小流动距离（SMFD），其简单计算如下。fαij=min{lαij，lαji}。（8） 这些元素fαij构成SMFD fα={fαij}（N+2）（N+2）的矩阵。

因此，Tα、Lα和Fα的所有层的矩阵可以组合成相应的向量，即VT={T，T，···，TM-1} ，VL={L，L，···，LM-1} VF={F，F，···，FM-1}.基于MTFD、MFPFD和SMFD矩阵，可以在明流系统中找到许多有趣的知识，例如“营养水平”和节点的中心性。表一：NBER联合国贸易数据的一个片段EAR ICode进口商ECode出口商SITC4单位点值数量2000 457640泰国532760德国6832 W 1 157 92000 457640泰国532760德国6842 W 1 11524 2731。。。2000年532080丹麦211240加拿大8211 W 1 163 16III。实证研究：国际贸易的多层流动网络。数据网络使用NBER联合国贸易数据(http://cid.econ.ucdavis.edu/nberus.html)探索国际贸易多层次流动网络的新特点。该数据集涵盖了1962年至2000年世界贸易流量的详细信息，而SITC4（4位数标准国际贸易分类，第4版）标准[21]用于组织数据集中的数百种产品。数据集的一部分如表一所示，其中“ICode”和“ECode”分别是进口商和出口商的对应代码，“价值”是指单位为数千美元的商品价值。“DOT”（贸易方向）有两个选项：1（来自进口商的数据）和2（来自该出口商的数据）。商品的“数量”是用“单位”来衡量的，其代码可以是“W”（公吨重量）、“V”（立方米体积）等等。读者可以参考[19]了解该数据集的详细描述。在这项研究中，我们使用商品价值作为贸易量。B

建立多层国际贸易流动网络我们利用2000年的数据建立了多层国际贸易流动网络。在这个多层流动网络中，总共有192个节点（包含两个特殊节点“源”和“汇”）和1288个不同的层，其中每个公共节点（以及不同层中的对应节点）代表一个国家，每个层包含一个产品的跨流。贸易流可以从两个不同的角度来描述：离岸观点。2：从商品流动交易商品流动和货币流动交易的角度说明平衡的国家节点。下面给出了详细的解释。1.从贸易商品流动的角度来看，对于这一层的给定产品，如果两国之间存在贸易关系，则可以建立从出口国到进口国的直接优势，相应的贸易价值被设置为每一优势的数量流动。从“来源”到国家节点（即j）的边缘表示该商品在国家j的生产，从节点j到“汇”的边缘表示该商品在国家j的消费。这些边缘的体积流量是生产（或消费）的相应价值。对于某一层α中的每个国家节点j（除了“源”和“汇”），根据平衡流入和流出的约束（图2），我们有以下等式。NXi=1eαij+eα0j=NXk=1eαjk+eαj，N+1（9），其中eα0jand和eαj，N+1分别是j国国内生产和消费的α层产品。由于eα0j（从源到j的流量）和eαj，N+1（从j到汇的流量）不可用，为简单起见，估计如下。eα0j=0；eαj，N+1=PNi=1eαij-PNk=1eαjkifPNi=1eαij≥PNk=1eαjk，eαj，N+1=0；eα0j=PNk=1eαjk-PNi=1eαijifPNi=1eαij<PNk=1eαjk。（10） 无花果。