復(fù)雜系統(tǒng)范式下社會科學(xué)的模型化進(jìn)路

文/王亞男

模型化一直是社會科學(xué)重構(gòu)認(rèn)識論邏輯的有力途徑。模型為描述社會系統(tǒng)并將其理論化，提供了一種直接在經(jīng)驗待解釋項的基礎(chǔ)上，通過抽象和形式化來建構(gòu)理論的方式。社會科學(xué)自建立之初，一直在機(jī)械論范式的主導(dǎo)下，借助數(shù)學(xué)建模方法，基于線性可分解和平衡假定，嘗試實現(xiàn)對社會現(xiàn)象的模型化認(rèn)識。然而，在面對復(fù)雜系統(tǒng)范式所揭示的社會系統(tǒng)構(gòu)成和演化的非線性、不確定性和不可逆性時，統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)模型的形式化優(yōu)勢消失了。計算機(jī)模擬為社會系統(tǒng)構(gòu)成要素及其交互作用規(guī)則以及社會系統(tǒng)所處的自然和人工環(huán)境的本質(zhì)復(fù)雜性，提供了一種新的形式表征體系。

計算機(jī)模擬技術(shù)的發(fā)展：從基于變量到基于對象

在計算機(jī)模擬技術(shù)發(fā)展之前，數(shù)學(xué)和統(tǒng)計建模方法在傳統(tǒng)社會科學(xué)模型化中占據(jù)主導(dǎo)地位。但是，這些建模方法基于對社會系統(tǒng)線性構(gòu)成和演化的假定，把社會系統(tǒng)的內(nèi)在和本質(zhì)復(fù)雜性當(dāng)作科學(xué)誤差來處理，其問題隨著牛頓機(jī)械決定論范式的本質(zhì)缺陷的暴露和復(fù)雜系統(tǒng)范式的跨學(xué)科應(yīng)用而被逐漸凸顯出來。計算機(jī)模擬有助于表征社會主體的異質(zhì)性和自主性、社會交互作用的耦合動力學(xué)以及社會環(huán)境的復(fù)合性和隨機(jī)性，它既超越了基于量化還原的建模策略的機(jī)械決定論問題，又是對歷史和民族志等定性方法的強(qiáng)有力的科學(xué)補(bǔ)充。

（一）基于變量的模型：系統(tǒng)動力學(xué)

基于變量的模型，也叫基于方程的模型，是借助計算機(jī)模擬所構(gòu)造的一類主要社會系統(tǒng)模型。這類模型面向參照系統(tǒng)中的關(guān)鍵變量，通過表征變量之間的動態(tài)交互作用來建立確定性方程組或隨機(jī)方程組，由此獲得確定性的結(jié)論或統(tǒng)計性的結(jié)論。系統(tǒng)動力學(xué)模型是基于變量的社會系統(tǒng)模型的典型代表，它主要通過在連續(xù)或離散時間內(nèi)，分別根據(jù)層級和速率、存量和流量建立微分或差分方程組，來表征參照系統(tǒng)的狀態(tài)和動力學(xué)。

系統(tǒng)在宏觀層次和微觀層次上的變化分別對應(yīng)兩個抽象過程：構(gòu)造“因果環(huán)路圖”和“存量流量圖”。因果環(huán)路圖用以表征給定變量與其變化率之間在宏觀層次上的反饋關(guān)系。這種反饋關(guān)系可以根據(jù)促進(jìn)還是阻礙給定變量而被視為正反饋或負(fù)反饋，也叫做強(qiáng)化動力學(xué)或平衡動力學(xué)，因果環(huán)路圖在整體系統(tǒng)層面上從定性的視角描述了變量之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系。存量流量圖用存量來表示變量，用流量來表示變化率，用更加定量化的方式表示給定變量與其變化率之間的數(shù)量關(guān)系。這樣，系統(tǒng)動力學(xué)模型不僅在宏觀層次上呈現(xiàn)了系統(tǒng)變量之間的相互依賴性和反饋關(guān)系，也在微觀層次上通過給定變量之間的直接因果關(guān)系建立了描述系統(tǒng)動態(tài)演化的微分或差分方程，這就將對復(fù)雜社會系統(tǒng)的定性和定量認(rèn)識結(jié)合了起來，形成了對社會系統(tǒng)突現(xiàn)復(fù)雜性的實質(zhì)性認(rèn)識。

然而，這種建模策略存在以下幾個問題：第一，這種方法集中于聚合而不是單一主體，無法描述具有記憶、學(xué)習(xí)和適應(yīng)等特征的主體行為；第二，它提前假定了變量之間的交互作用會產(chǎn)生直接影響，忽視了構(gòu)成社會系統(tǒng)的主體之間的非線性的、累積性的、不可預(yù)測的影響；第三，它將系統(tǒng)變化主要歸結(jié)為關(guān)鍵變量之間的因果關(guān)系，忽視或者有意降低了未被觀察到的或者其他關(guān)聯(lián)因素的影響力?？傊@種建模策略雖然關(guān)注到了社會系統(tǒng)要素之間的互動和反饋，但仍以發(fā)現(xiàn)規(guī)律和實現(xiàn)可預(yù)測性作為社會科學(xué)研究的核心目標(biāo)。

（二）基于對象的模型：元胞自動機(jī)和ABM

基于變量的模型存在內(nèi)在缺陷，加之計算機(jī)模擬技術(shù)和復(fù)雜系統(tǒng)思維的發(fā)展，基于對象的建模策略開始在社會科學(xué)各領(lǐng)域中擴(kuò)展開來?；趯ο蟮哪Ｐ椭饕▋煞N類型：元胞自動機(jī)模型和基于主體的模型（ABM）。其中，元胞自動機(jī)模型的基本單位是細(xì)胞，每個模型包含大量細(xì)胞，每個細(xì)胞具有有限狀態(tài)數(shù)，在模擬運行前，每個細(xì)胞都被初始化為一個特定狀態(tài)；細(xì)胞類型不同，相鄰細(xì)胞的數(shù)量也會不同；每個細(xì)胞都在鄰域半徑所規(guī)定的區(qū)域內(nèi)與相鄰細(xì)胞進(jìn)行交互作用；相鄰細(xì)胞通常在二維網(wǎng)格內(nèi)進(jìn)行交互作用，細(xì)胞狀態(tài)會因為這些局部交互作用規(guī)則而隨時間發(fā)生變化，但這些規(guī)則并不會影響整體系統(tǒng)的突現(xiàn)行為；宏觀層次上的系統(tǒng)行為可能會演化為某一固定狀態(tài)，或者在不同模式之間振蕩，抑或表現(xiàn)出完全混沌的行為。然而，在面對復(fù)雜社會系統(tǒng)時，這種模型所假定的細(xì)胞的同質(zhì)性、規(guī)則或規(guī)則集的不變性以及細(xì)胞對相鄰細(xì)胞信息的完全掌握等，都存在著很多問題。

與之相比，基于主體的模型因為對主體、主體之間交互作用的規(guī)則以及主體所處的環(huán)境的共同關(guān)注，提供了模擬個體異質(zhì)性、表征主體決策規(guī)則以及在一種地理空間或其他類型的空間中定位主體的可能性。具體來說，第一，主體是一組具有異質(zhì)性、自主性、有限理性、以目標(biāo)為導(dǎo)向等特征的行動者，它可以是個體，也可以是集體，如家庭、群體或其他社會集合體。第二，主體基于有限理性而不是完全基于某一組設(shè)定規(guī)則而行動，它既可以基于內(nèi)生目標(biāo)和信息來主動行動，也可以對自己所感知到的環(huán)境狀況進(jìn)行回應(yīng)。第三，主體所處的環(huán)境可能包含組織空間如社會網(wǎng)絡(luò)、區(qū)域空間如物理環(huán)境以及其他類型的空間如政策空間等。

因此，相比基于變量的模型和其他類型的基于對象的模型，基于主體的模型因為使主體具備真實世界行動者的認(rèn)知和社會特征，故而在模型與真實世界之間獲得了一種本體論對應(yīng)；因為關(guān)注各種形式的主體交互作用及其在宏觀層次上的長期影響，使得局部交互作用自下而上的突現(xiàn)屬性得到歷時研究，故而將過程、變化、發(fā)展等置于社會科學(xué)研究的核心位置；因為在那些經(jīng)驗研究和理論相互獨立的領(lǐng)域為社會科學(xué)研究者提供了把演繹和歸納、理論和數(shù)據(jù)、觀察和推測相結(jié)合的技術(shù)，超越了微觀規(guī)范與宏觀結(jié)構(gòu)、方法論個體主義與整體主義的對立，故而推動了一種“問題導(dǎo)向”的社會科學(xué)研究模式的形成。

基于主體的模型：學(xué)科實踐與方法論意義

考慮到各門社會科學(xué)學(xué)科在面臨的挑戰(zhàn)、科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)、研究路徑等方面存在的異質(zhì)性，在具體學(xué)科如經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會學(xué)、人類學(xué)以及多主體系統(tǒng)、社會生態(tài)學(xué)等新領(lǐng)域中探索基于主體的模型的特定應(yīng)用，有助于在具體的學(xué)科實踐中把握這種建模策略的本質(zhì)內(nèi)涵和方法論意義。

（一）經(jīng)濟(jì)學(xué)：從理性假設(shè)到新基礎(chǔ)

各種規(guī)模的金融和經(jīng)濟(jì)危機(jī)證明了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)學(xué)模型在解釋經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象并提供政策指導(dǎo)中所存在的不恰當(dāng)性。經(jīng)濟(jì)主體具備完全知識、完全市場和競爭的存在、即時理性地處理新情況、最大化長期利益等完美假設(shè)，與真實經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象的復(fù)雜性與非線性、經(jīng)濟(jì)主體的有限理性與不完全知識、市場價格的多重形成機(jī)制等之間的矛盾，迫切需要引入新的建模技術(shù)?；谥黧w的模型有助于經(jīng)濟(jì)理論向經(jīng)驗證據(jù)的回歸，以新的理論基礎(chǔ)和解釋論證，為經(jīng)濟(jì)學(xué)提供了替代性的形式體系和建模策略。由此，一門新的學(xué)科“基于主體的計算經(jīng)濟(jì)學(xué)”（ACE）+開始興起，它以復(fù)雜適應(yīng)系統(tǒng)理論為基礎(chǔ)，在可控實驗條件下研究分散化市場經(jīng)濟(jì)的演化，對經(jīng)濟(jì)過程進(jìn)行計算研究。具體來說，它在以下兩個方面將經(jīng)濟(jì)學(xué)的基礎(chǔ)再形式化：第一，經(jīng)濟(jì)主體不再被假定為超理性效用函數(shù)最大化實體，主體具有不完全知識和信息不對稱性，是遵循一定規(guī)則與其他主體交互作用并受其他主體影響的適應(yīng)性學(xué)習(xí)主體；第二，經(jīng)濟(jì)模型不再追求微觀-宏觀對應(yīng)的功能主義聚合機(jī)制，市場動力學(xué)作為從主體之間分散化的局部交互作用中突現(xiàn)出來的屬性而得到研究。

目前，基于主體的模型還擴(kuò)展到經(jīng)濟(jì)學(xué)的很多子領(lǐng)域中，如工業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)、宏觀經(jīng)濟(jì)學(xué)、金融市場等。一方面，它將復(fù)雜經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)解釋為經(jīng)驗層面上主體交互作用的合成結(jié)果，對于解釋非常態(tài)收益分布、收益的波動集聚性等其他遠(yuǎn)離平衡的經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象具有重要的現(xiàn)實意義；另一方面，基于主體的模型推動了經(jīng)濟(jì)學(xué)與那些注重人類認(rèn)知、社會交互作用和演化的社會科學(xué)研究的調(diào)和，如行為科學(xué)、經(jīng)濟(jì)史、心理學(xué)及社會學(xué)，這種調(diào)和為深入理解經(jīng)濟(jì)現(xiàn)象開啟了新的可能性。

（二）社會學(xué)：從機(jī)械要素到自主行動者

社會學(xué)自20世紀(jì)60年代起就已經(jīng)開始使用計算機(jī)，用來把系統(tǒng)屬性模擬為一組微分方程，以把局部層次上相互依賴的聚合要素關(guān)聯(lián)起來，但是，這一時期的計算機(jī)模擬還是以預(yù)測而不是理解和解釋為導(dǎo)向。在社會學(xué)研究中，基于主體的模型，既關(guān)注主體性，又考慮到社會結(jié)構(gòu)和制度在約束個體行動以及為個體行動提供機(jī)會中的作用，從而有助于社會學(xué)避開任何關(guān)于“先有蛋還是先有雞”的本體論爭論的沼澤，進(jìn)而解決了兩個解釋帶來的挑戰(zhàn)：一是自下而上地理解社會結(jié)構(gòu)和集體動力學(xué)的自組織本質(zhì)，二是理解產(chǎn)生社會秩序、合作、集體結(jié)果等的社會結(jié)構(gòu)的各個方面。

因此，基于主體的模型把對結(jié)構(gòu)要素的關(guān)注與主體交互作用結(jié)合起來，以解釋復(fù)雜的社會結(jié)果，從而推動了結(jié)構(gòu)范式與行動范式在一種實用主義的建模層面進(jìn)行有效收斂。前者把宏觀數(shù)據(jù)分析與生成性解釋整合起來，后者把制度和社會結(jié)構(gòu)解釋為主體交互作用的聚合結(jié)果。目前，“社會學(xué)與復(fù)雜性科學(xué)”（SACS）作為社會學(xué)研究的一個新的子領(lǐng)域，特別是“復(fù)雜社會網(wǎng)絡(luò)分析”（CSNA），都借助基于主體的模型揭示構(gòu)成社會系統(tǒng)的個體如何在網(wǎng)絡(luò)中被連接起來，以及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如何影響社會系統(tǒng)的突現(xiàn)屬性，推動了對社會系統(tǒng)的演化動力學(xué)的定量認(rèn)識。

（三）人類學(xué)：從主觀敘事主義到新科學(xué)觀

傳統(tǒng)人類學(xué)研究受系統(tǒng)生態(tài)學(xué)模型的功能主義趨向影響，使得絕大多數(shù)人類學(xué)家強(qiáng)調(diào)定性解釋和經(jīng)驗細(xì)節(jié)的主導(dǎo)地位，倡導(dǎo)主觀主義和敘事主義，拒斥形式建模和計算機(jī)模擬。相比其他社會科學(xué)學(xué)科，基于主體的模型對于人類學(xué)研究的影響相對邊緣化，主要集中于引入一種基于模型的形式化科學(xué)觀。具體來說，首先，它為人類學(xué)研究者提供了一種把實地觀察與形式建模結(jié)合起來的重要方法；其次，它把主體性置于任何人類學(xué)解釋的核心，把人類學(xué)研究者的注意力拉回到對社會系統(tǒng)的宏觀屬性的分析；再次，它把人類學(xué)嵌入進(jìn)一種社會-自然長期進(jìn)化的視角中，由此任何特定的人類群體都可以基于比較而被一般化。

除了對這些相對獨立的社會科學(xué)學(xué)科的影響，基于主體的模型還推動了一些新的研究領(lǐng)域的形成，如多主體系統(tǒng)、社會生態(tài)學(xué)、社會規(guī)范等?？梢哉f，在那些把數(shù)學(xué)形式體系、抽象和演繹作為學(xué)科主要研究模式的領(lǐng)域如經(jīng)濟(jì)學(xué)中，基于主體的模型可以把更多基于經(jīng)驗的假設(shè)納入理論中，放寬了大量高度抽象的假定所具有的限制性作用；而在那些定性證據(jù)、敘事描述和歸納法構(gòu)成主要研究模式的學(xué)科如人類學(xué)、歷史學(xué)和社會學(xué)中，基于主體的模型通過建構(gòu)形式化體系、簡化復(fù)雜敘事結(jié)構(gòu)并擴(kuò)大生成性解釋的范圍，為這些學(xué)科提供了更多的精確性。

模型化：問題導(dǎo)向與多元形式主義

在復(fù)雜系統(tǒng)范式下，基于主體的模型標(biāo)志著社會科學(xué)建模路徑從基于變量的模型向基于對象的模型的實質(zhì)性轉(zhuǎn)變，它既看到了構(gòu)成社會系統(tǒng)的主體的自主性、適應(yīng)性和目標(biāo)導(dǎo)向性，又呈現(xiàn)出系統(tǒng)運行結(jié)果的突現(xiàn)性和不可預(yù)測性；既揭示了主體及其交互作用對于整體系統(tǒng)行為的非線性迭代影響，又關(guān)注到微觀層次上主體對于宏觀系統(tǒng)約束的自適應(yīng)和自調(diào)節(jié)。因此，基于主體的模型不只是代表著社會科學(xué)模型化發(fā)展的一個有效進(jìn)路，其所蘊含的復(fù)雜系統(tǒng)思維更代表著社會科學(xué)研究范式變革的一個有力的切入點。

（一）科學(xué)層面：“問題導(dǎo)向”的范式改革

在形式上，基于主體的模型包含三個主要構(gòu)成要素：主體、規(guī)則和主體所處的環(huán)境。值得注意的是，基于主體的模型不只規(guī)定了主體之間交互作用的規(guī)則，還規(guī)定了主體與環(huán)境之間以及環(huán)境之間的交互作用規(guī)則。其中，主體與環(huán)境之間的規(guī)則支配著社會系統(tǒng)所處的環(huán)境條件對于主體決策和行為的影響，環(huán)境之間的規(guī)則涉及環(huán)境的生物物理學(xué)構(gòu)成中的因果機(jī)制，前者以社會理論、環(huán)境科學(xué)及相關(guān)學(xué)科為基礎(chǔ)，后者以物理學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)等為基礎(chǔ)。這就有助于利用跨學(xué)科或多學(xué)科知識和理論推進(jìn)社會科學(xué)研究，豐富社會科學(xué)研究的學(xué)科背景和基底，從而進(jìn)一步強(qiáng)化了一種“問題導(dǎo)向”的社會科學(xué)研究范式的變革趨向。

基于主體的模型本質(zhì)上是一種計算社會科學(xué)形式，然而，從社會科學(xué)到計算社會科學(xué)相比較從諸如生物學(xué)到計算生物學(xué)，其面臨的困難要大得多。首先，在社會科學(xué)領(lǐng)域，建模需要通過實驗、觀察、檔案館、調(diào)查等來獲取大數(shù)據(jù)，而這要求在分布式的、不同步的、去中心化的、有內(nèi)生動態(tài)連接拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的社會系統(tǒng)中，依靠數(shù)據(jù)挖掘和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)等來獲?。黄浯?，很多社會科學(xué)模型很復(fù)雜，研究者有大量參數(shù)選擇，使得他們可以過度擬合模型以生成任何想要的結(jié)果，因此，要避免那些盡管使用了正確的參數(shù)設(shè)置和規(guī)則，但卻能生成任何假定結(jié)果的模型；再次，對于如何建構(gòu)、描述、分析、評估及復(fù)制基于主體的模型，目前還缺少一個統(tǒng)一的方法論標(biāo)準(zhǔn)，因而需要在具體的實踐和科學(xué)交流中形成一種“計算通用語”，以促進(jìn)模型之間的比較、改善結(jié)果的可重復(fù)性進(jìn)而實現(xiàn)知識的累積。

（二）哲學(xué)層面：多元形式主義的融合

事實上，在復(fù)雜系統(tǒng)范式下探索社會科學(xué)的模型化路徑演變，不只是一個科學(xué)問題，更是一個哲學(xué)問題?；谥黧w的模型因為把社會解釋為一種分布式計算裝置，把社會動力學(xué)解釋為一種計算類型，對于社會科學(xué)哲學(xué)中長期存在的一些爭論給予了重新描述和解釋。

基于主體的模型為生成穩(wěn)定且可復(fù)制的整體確定了微觀規(guī)范，借此消解了在傳統(tǒng)社會科學(xué)研究中占據(jù)核心爭論位置的微觀-宏觀二分。這本質(zhì)上是一種生成性研究方法，通過計算機(jī)來模擬社會系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征并探索其時空發(fā)展，以提供對復(fù)雜社會結(jié)果的生成性解釋。但是，這種解釋與作出科學(xué)預(yù)測在邏輯上是獨立的，基于主體的模型只是為一種給定的微觀規(guī)范足以生成某種宏觀結(jié)構(gòu)提供計算示范，這種生成充分性證明了某一現(xiàn)象不可預(yù)測并不意味著它在原則上不可解釋。

基于主體的模型，把過程、變化和長期動力學(xué)等置于社會科學(xué)研究的核心位置，并因為其復(fù)制、合成、可視化的能力，允許社會科學(xué)研究者根據(jù)從主體交互作用和隨時間變化中突現(xiàn)出的過程來思考社會現(xiàn)象，就像在人類學(xué)、歷史學(xué)、考古學(xué)中的應(yīng)用一樣，它本質(zhì)上是一種“倒帶”。在獲得決定社會結(jié)構(gòu)或制度演化的機(jī)制上，基于主體的模型的這種優(yōu)勢，進(jìn)而確立了建模在社會科學(xué)描述和理論化中的核心地位，有力地克服了那些敘事描述和非形式化理論占據(jù)主導(dǎo)地位的傳統(tǒng)社會科學(xué)話語對模型的簡單拒斥。