ABMS的社會學應用研究

摘 要：隨著信息技術的不斷發(fā)展，自底向上的agent建模及仿真（ABMS）為解決諸多復雜系統問題提供了新的思路。本文主要研究了ABMS建模及仿真方法的作用機制及其在社會學研究中的具體應用，并利用NETLOGO軟件對群體性暴力事件的形成進行了仿真實驗，驗證了ABMS在社會學研究中的理論價值及現實意義。

關鍵詞：ABMS；社會學仿真；NETLOGO

中圖分類號：TP311

ABMS是一種基于agent的仿真建模方法，其思想源自于分布式人工智能，并隨著面向對象程序語言的出現而興起。該方法可廣泛應用于復雜科學、系統科學、計算機科學、管理學、電子商務、社會科學等多領域中，與人工智能中的機器人學及Alife人造生命都具有緊密的聯系。但是ABMS不僅限于理解和設計人工生命，其應用主要是對人類社會和組織行為及個體決策進行建模，利用ABMS使行為、社會、合作等群體行為出現[1]。

1 ABMS社會學建模機制

ABMS通常由agent、環(huán)境及規(guī)則三部分組成。在社會學仿真中，這三部分可以構成一個完整的社會情境。通常將環(huán)境作為一個固定的社會建筑結構，比如某公園，廣場，街區(qū)等等。而agent則是需要研究的特征對象，比如警察，學生等多種具有相似特性的人群，并賦予每個agent一定范圍的異質性。規(guī)則是存在于模型中引導模型發(fā)生發(fā)展的特定算法。這樣，在一個ABMS社會學建模中，通常呈現出以下結構：

1.1 agent

在社會學仿真中，agent通常代表某種具有一定共性的群體，但每個agent之間又具有異質性，它可以代表個人，也可以代表組織。agent具體參數可由建模人員進行設定，但通常來說它具有一些如下的顯著特性：

自主性：可以在模型中獨立運行，并與其他agent進行自主交互。這樣agent的行為的產生就可以代表某些決策過程。

模塊化、獨立性：每個agent都是可辨認的離散個體，擁有一系列特征屬性和決策能力。

異質性：在具有某些共同屬性的同時又具有一定程度上的不同，使得模型更接近于現實。

此外，更加高級的agent往往還具有學習、記憶等多種多樣的特性，這些特性存在的結果使得agent可以逐漸逼近社會學仿真中的一些基礎單位：個人、組織等等。[1]

1.2 環(huán)境

社會學仿真往往發(fā)生在特定的環(huán)境中，為保證仿真結果更加逼近實際情況，構建ABMS中的環(huán)境可以使得模型運行的結果更加可靠。比如仿真疏散過程時，固定的通道、建筑物結構是必不可少的。此外，環(huán)境還可以有更加復雜的作用。在《GROWING ARITIFICIAL SOCIETIES》一書中，EPSTEIN利用二維元胞自動機的思想，為環(huán)境中的土地賦予了財富分布、農作物生長等多種特性，使得ABMS建?？梢栽诟蠓秶鷥确抡嫒祟愖迦旱奶厥猬F象，如種族隔離、文化遷徙、財富再分配等過程。[2]

1.3 規(guī)則

規(guī)則通常由建模人員根據建模需要進行自主設計。在社會學仿真中，零和博弈、運籌學等多種思維都可以通過計算機編程寫入ABMS規(guī)則中，實現更加復雜的仿真。比如利用不同的合作機制設計規(guī)則，仿真在實際決策中，哪種合作機制可獲取更優(yōu)的效益。[3]

2 ABMS在社會學仿真中的應用

當前，ABMS在社會學仿真中的應用越來越廣泛。90年代末EPSTEIN和AXTELL利用糖域模型進行了人工社會的仿真。糖域模型利用ABMS構建了一個自底向上的簡單人工社會，展現了包括死亡、疾病、戰(zhàn)爭、繁殖以及財富積累等種種社會現象，這為后續(xù)ABMS的仿真研究繪制了廣闊的藍圖[2]。近年來ABMS在社會學中大展身手。比如利用ABMS進行空中交通管制的研究、人類學如人類大規(guī)模遷徙和政治發(fā)展研究、犯罪分析、人群疏散等方方面面。在其他領域也產生了巨大的推動作用，比如在生物制藥領域，ABMS可以仿真免疫系統的運作，在化學領域可以仿真粒子的運動，在管理領域可以進行決策分析。其巨大優(yōu)勢有待進一步挖掘。

3 ABMS仿真

利用ABMS仿真，可以對群體性暴力事件的產生進行一個動態(tài)的模擬。建模過程如下：構建一個Epstein城市騷亂的閾值模型仿真群體性暴力事件[4]。其中agent為具有平靜/活躍兩種狀態(tài)的人，當收到情緒激化后會由平靜個體轉變?yōu)榛钴S個體，進入暴力行為發(fā)生模式。在相互影響中涌現出群體性暴力事件。在這一仿真中，可以發(fā)現，隨著初始人口密度的升高，在模型運行中暴亂人口增加速度產生質的變化。

4 結束語

ABMS仿真伴隨面向對象語言產生，隨著計算機技術的發(fā)展而不斷進化，使得更加復雜的現實問題有了解決的可能。本文介紹了ABMS仿真在社會學研究中的應用機制及范圍，并利用NETlogo軟件進行了群體性暴力事件的形成仿真。表明ABMS仿真不僅僅是一種社會學研究的有效方法，更是一種新思路，在社會學研究的過程中，為動態(tài)社會現象的產生提供更加直觀的理論支持。

參考文獻：

[1]Charles M.Macal， Michael J.North. Agent-based modeling and simulation[J].Proceedings of the 2007 winter simulation conference

[2]Joshua M. Epstein. Growing artificial societies： social science from bottom up[M].MIT Press，1996.

[3]Tongkui Yu， Li Zhang. An Agent-based Model of Social Norm and Cooperationp[J].Information Technology and Quantitative Management，ITQM 2013.

[4]Joshua M. Epstein.Modeling civil violence： An agent-based computational approach[J].2002，PNAS. 作者簡介：高萌萌（1989.09-），女，河北石家莊人，碩士研究生，研究方向：安全防范工程。

作者單位：中國人民公安大學警務信息工程學院，北京 102623