一个简单的基于agent的经济空间模型：政策工具

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英文标题：
《A simple agent-based spatial model of the economy: tools for policy》
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作者：
Bernardo Alves Furtado and Isaque Daniel Rocha Eberhardt
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最新提交年份：
2016
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英文摘要：
  This study simulates the evolution of artificial economies in order to understand the tax relevance of administrative boundaries in the quality of life of its citizens. The modeling involves the construction of a computational algorithm, which includes citizens, bounded into families; firms and governments; all of them interacting in markets for goods, labor and real estate. The real estate market allows families to move to dwellings with higher quality or lower price when the families capitalize property values. The goods market allows consumers to search on a flexible number of firms choosing by price and proximity. The labor market entails a matching process between firms (location) and candidates (qualification). The government may be configured into one, four or seven distinct sub-national governments. The role of government is to collect taxes on the value added of firms in its territory and invest the taxes into higher levels of quality of life for residents. The model does not have a credit market. The results suggest that the configuration of administrative boundaries is relevant to the levels of quality of life arising from the reversal of taxes. The model with seven regions is more dynamic, with higher GDP values, but more unequal and heterogeneous across regions. The simulation with only one region is more homogeneously poor. The study seeks to contribute to a theoretical and methodological framework as well as to describe, operationalize and test computer models of public finance analysis, with explicitly spatial and dynamic emphasis. Several alternatives of expansion of the model for future research are described. Moreover, this study adds to the existing literature in the realm of simple microeconomic computational models, specifying structural relationships between local governments and firms, consumers and dwellings mediated by distance.
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中文摘要：
本研究模拟人工经济的演变，以了解行政边界在公民生活质量中的税收相关性。建模涉及到构建一个计算算法，该算法包括以家庭为界的公民；公司和政府；它们都在商品、劳动力和房地产市场上相互作用。当家庭将房地产价值资本化时，房地产市场允许家庭搬到质量更高或价格更低的住房。商品市场允许消费者根据价格和邻近程度搜索灵活数量的公司。劳动力市场需要公司（地点）和候选人（资格）之间的匹配过程。政府可分为一个、四个或七个不同的地方政府。政府的作用是对其境内企业的增值征税，并将税收用于提高居民的生活质量。该模型没有信贷市场。结果表明，行政边界的配置与税收逆转引起的生活质量水平相关。七个地区的模型更具动态性，GDP值更高，但各地区之间的不平等和异质性更大。只有一个区域的模拟更不均匀。这项研究旨在建立一个理论和方法框架，并描述、操作和测试公共财政分析的计算机模型，明确强调空间和动态。描述了扩展模型以供未来研究的几种备选方案。此外，本研究补充了简单微观经济计算模型领域的现有文献，具体说明了地方政府与企业、消费者与住宅之间通过距离调节的结构关系。
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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：
--> A_simple_agent-based_spatial_model_of_the_economy:_tools_for_policy.pdf (2.83 MB)

2022-5-26 16:56:35 上传

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关键词：agent Age Quantitative Applications relationship

一个简单的基于主体的经济空间模型：政策工具Bernardo Alves Furtado、DISET/IPEA、CNPq和Isaque Daniel Rocha Eberhardt、DISET/IPEA博士候选人UnB摘要本研究模拟了艺术经济的演变，以了解行政边界在公民生活质量中的税收相关性。建模涉及到构建一个计算算法，该算法包括以家庭为界的公民；企业和ZF；它们都在粮食、劳动力和房地产市场上相互作用。当家庭将房地产价值资本化时，房地产市场允许家庭搬到质量更高或价格更低的住房。商品市场允许消费者根据价格和邻近程度搜索众多灵活的公司。劳动力市场需要企业（鉴于其所在地）和候选人之间根据其资质进行匹配。ZF可能被划分为一个、四个或七个分散的国家ZF，这些国家ZF在经济上都是城市化的。ZF的作用是对其境内企业的增值税征税，并将税收用于提高居民的生活质量。鉴于研究问题的重点是市政行政边界的相关性，该模型没有信贷市场。对市场的分析表明了所使用的每种区域方法的发展路径和数据生成机制。结果表明，行政边界的设置与税收逆转带来的生活质量水平相关。有七个地区的模型更具动态性，GDP值更高，但各地区之间的不平等性和异质性更大。只有一个区域的模拟更不均匀。

该研究旨在为公共财政分析的理论和方法框架做出贡献，并描述、操作和测试公共财政分析的计算机模型，明确空间和动态阶段。描述了扩展模型以供未来研究的几种备选方案。此外，本研究补充了简单微观经济计算模型领域的现有文献，具体说明了地方政府与企业、消费者与住宅之间的结构关系，并通过距离来调节。指数项建模、基于代理的模型、公共财政、税收、市政、生活质量。F1简介和文化巴西的税收制度是自相矛盾的，高税收、双重税收制度（税收和缴款）以及联邦成员之间的大规模战争[1]。考虑到次国家实体，税收制度的复杂性变得更加明显和显著。1988年后的宪法分权赋予了非常异质的B.A.Furtado同样的权限。Furtado是应用经济研究所创新与生产研究部以及巴西国家研究委员会的成员。电子邮件：bernardo。furtado@ipea.gov.broI.D.R.Eberhardt就职于应用经济研究所和布拉斯加州大学交通系，2016年10月6日审阅了手稿。宗族自治市[2]。具有不同行政、技术和政治能力的市政当局；除了它们固有的差异化借贷杠杆[3]。城市之间的这种异质性不仅与预算规模有关，而且还与大都市和区域背景下中央和周边城市之间的差异有关[4]、[5]。事实上，Furtadoet al。

[6] 与中心城市和非大都市相比，大都市周边城市的资源明显较少。作者还指出，这些城市在行政上不称职，支出较高，结果较差。除了行政和财政能力下降之外，周边城市的生活质量仍然较差，暴力程度更高[7]、[8]。有大量关于公共支出效率的文献[1]、[9]、[10]，其中包含实际政策主张[11]、[12]，具有描述性[13]，且质量较高。然而，很少有练习强调模拟当前公共政策变化未来影响的前瞻性分析[14]，[15]，尤其是针对巴西及其国家以下实体的情况。宏观经济分析和税收的计算机模拟模型【16】、【17】、【18】、银行和金融【19】、【20】、【21】、证券交易所【22】、【23】和能源市场【24】等等，还有很多应用。这些研究是从安德森、派恩斯和阿罗（25）和亚瑟（26）的开创性著作中发展而来的。最近，该文献的进展包括通过网络分析和系统故障可能性来讨论银行互连的模型【27】、【28】、【29】然而，这一丰富的文献着眼于特定市场（银行、能源或交易所市场），或寻求详细代表市场及其代理和流程，因此，它们很快就会变得复杂，并要求很高的计算能力[30]，[31]。打算在短期空间尺度上模拟行动者之间相互作用的简单模型很少见。Tesfatsion【32】提出了一个包含两种产品（hashand beans）的模型的初步建议，而Straatman等人。

过程中列出了作为选择依据的文献。2.2.1类该模型是使用Python版本3.4.4中面向对象编程（OOP）的概念开发的。以下部分描述了初始值和分配过程；市场细分、政府、模型的时空顺序。然后，我们介绍了该模型的实现、参数和局限性。类别-初始值该模型包含五个主要类别：代理人：公民，家庭成员；住宅、企业和政府。代理商的特征来自统一分布，包括年龄、入学年限（资格）和初始货币金额。住宅有不同的尺寸。它们的价格是其大小和由其位置给出的平方米值的函数。公司在空间上也是随机分布的，并开始用一些资本进行模拟。将代理分配到系列建模者以外源方式确定代理的数量和模型的系列数量。分配过程是随机的。将选择一个尚未分配的代理和一个家庭，并建立链接。因此，每个家庭的代理比例是内生的和可变的。代理在整个模拟过程中保持相同。在模拟开始之前，家庭被随机分配到空置的住房中。4、关于Python的介绍，请参见Downey【59】2.2.2 Real estate Markets当模拟已经开始时，房地产市场的建模过程如下：给定建模者选择的参数，例如0.07，这部分家庭每月进入一个随机组合的“市场上的家庭”列表，以寻找新的住所【60】。

同时，选择了真空住宅。鉴于上个月的价格，我每月更新住宅价格Pt-I和生活质量指数的变化百分比住宅所在地区的IQV。Pi，t=Pi，t-1.* （1）+IQVrIQVr，t-1） （1）住宅QI的质量基于住宅Si的大小（这是一个固定值）和当前的生活质量指数[61]、[62]，它仅作为新住宅的选择标准。Qi=si* IQVr，t（2）市场上的家庭有两种选择。总财务资源高于所有家庭中位数的家庭将寻找质量更高的住房，如果当前家庭住房Pi（s，r）加在可用现金Y中的价值高于预期质量更好的住房Pi（s，r）+Y>Pj（s，r），则将完成购买。另一方面，可用资源低于家庭财富中位数的家庭会寻找价格更便宜的房子Pi（s，r）>Pj（s，r），以便获得新的现金[63]，[61]。当观察到情况时，地址发生变化，如果搬到更昂贵的房子，则会产生差异Pi（s，r）- Pj（s，r），或反向Pj（s，r）- Pi（s，r）是根据家庭预算计算的。家庭搬家的房子变得空置了。因此，一部分家庭在拥有财政资源的情况下，总是希望在最好的地区拥有更大或更好的住房，而另一部分家庭则希望拥有5套住房。对于此版本的模型，住宅数量应始终大于家庭数量。6.

[72]讨论了劳动力市场的匹配机制，但认为目前还没有关于最佳程序的共识。公司创造一种产品，并进行第一轮招聘。5） 当模拟开始时，生产函数每天应用于所有企业。6） 每月末：a）公司支付工资；b） 家庭消费和（在同一交易中）ZF征税；c） ZF将其现有资源用于QLI的更新；d） 各公司更新其利润，给予其上一季度资本；e） 公司更新产品价格；f） 如有必要，公司离职后员工；g） 失业人员主动提出休假，并进行匹配处理；h） 一部分家庭进入住房市场并进行交易。7） 每个季度，公司都会报告第2.2.8期的绩效指标和迭代。对于本文，每个空间分区（1个、4个和7个区域）的结果是1000次迭代得到的。2.3模型的空间重点模型明确强调其空间方面，因为空间是回答研究问题的核心。距离（和可达性）的计算分为两个阶段：（a）由员工选择（b）当消费者在价格和（方便）位置之间进行选择时。随着部分家庭搬迁，这些距离计算是动态的，每月都会改变企业与消费者、企业与工人之间的关系。也就是说，企业和住宅是固定的，但家庭不断移动，从而确保了模型的空间动态性。表1类之间的顺序和交互以及算法的时间动态。

在“setup”（设置）和“day 0”（第0天）开始流程，然后依次将天数累加为月份，将月份累加为季度，直到建模者确定的周期。带星号的项目表示需要外部参数家庭公司住宅政府设置创建*创建*创建*创建*创建*分配代理到家庭代理到家庭分配代理到家庭分配家庭内。分配家庭留置。初始化第0天创建productOffer positionApply for positionHire*地址寄存器Production ProductionAddress register RegisterDays 生产月数 工资家庭人均工资分配购买**购买购买（税）*更新QLIUpdate pro fits决定价格Fire Offer position/Fire申请职位雇用*输入房地产市场更新价格通知QLIQuarters 更新利润年份此外，QLI是每个区域内的线性和空间分区反应。同样的QLI反过来影响住宅价格。因此，住房市场与商品和劳动力市场在空间上是相互联系的。根据图1的方案，除了过程本身存在空间交互外，该模型还区分了应用区域的设计。图中显示了中心点（0，0）的坐标。沿着四个方向，可以通过参数建立边界。本研究将参数10、-10、10、-10分别用于北、南、东和西方向。通过改变区域数η，使用并应用了三种不同的设计。如果η等于1，则模型只运行一个区域，代码为0，包含整个空间。η等于4时，模型运行四个区域，代码为0、1、2和3，andregion 3覆盖了图1中3、4、5和6子区域的整个区域。

最后，有七个区域，该模型遵循图1的代码配置，有四个较小的区域和三个较大的区域。2.4模型实现和参数运行模型很简单，只需一个命令即可完成。或者，建模者可以为每个模拟和图1设置参数。用坐标和代码将空间划分为多个区域。使用一个区域运行时，模拟空间是完整的，从北到南，从东到西，包括所有颜色。当运行四个区域时，这些区域是对称的，包括代码0、1、2和整个区域，该区域由子区域3、4、5和6组成。对于七个区域，有较大的（0、1和2）和较小的（3、4、5和6）区域。运行本身，如下所述。在呈现结果后，对参数进行系统分析，评估微小变化是否会显著影响结果，并试图确认模型的稳健性（敏感性分析）。对于每个模拟运行，您可以选择代理、家庭、家庭的数量、时间持续时间（以天为单位）、划分空间的地方政府的数量（即在其领土上有权限的市政当局）以及保存结果的路径文件（？）。该模型包含非常少的外部参数。这些参数有助于了解模型机制如何影响其结果。例如，可以将参数α设置为1，使其效果为零。通过将参数连续减少0.1，可以观察到生产工人越来越少的影响。对β参数或消费税税率的相关性也有同样的理解。这种结构为建模者提供了一些灵活性。

如果目标是增加对所建模问题的理解，并将模型用作决策的指导工具，或作为讨论“假设”问题的方法，则这种灵活性最为相关。2.5局限性本研究的局限性来自于难以找到完整、完整和简单的模型，这些模型可以作为初始步骤，由以下研究人员进行扩展和调整。事实上，尽管有朗尼克（Lengnick）[34]和加菲（Gaffeo）等人（35）]的模型，所有其他模型都是特定于单一市场的，如能源（73）]、金融（74）或劳动力市场（75）]；或者过于复杂[76]，[30]。因此，在单一综合模型下调查特定现象（本例中为消费税的空间影响）的任务要求对所有过程（固定生产企业、商品和劳动力市场）及其所有相关参数进行解释，理论上合理且数字上兼容。在实践中，这要求建模者获得与通货膨胀、GDP增长、失业、家庭收入等指标的文献一致的结果，同时在时间上保持一致。向建模者提出的问题具有认识论性质。我们如何确定哪些是现象的核心要素，哪些必须存在，哪些是附属要素？在什么情况下，可以简化过程，观察到的现象在哪里发生了重大变化？除了这个普遍的局限性之外，这个版本的模型也不包括信贷市场、人口变化和社会资本投资。3结果与讨论最繁荣的经济体是具有偶数个地区的模型（图3），与具有四个地区的模型相比，平均GDP中值仅高出30%。这个有四个区域的模型依次实现的结果比只有一个区域的模型高出38%（图2）。