2016 年第 1 期 资源环境经济学中的基于主体建模方法最新进展 蔡晶晶 * 摘 要 文 章 介 绍 了 资 源 与 环 境 经 济 问 题 研 究 中 ， 基 于 主 体 建 模 方 法 的 应 用 前 景 ， 重 点 评 述 了 这 一 交 叉 学 科 的 “ 自 下 而 上 ” 仿 真 方 法 对 分 析 当 今 复 杂 的 社 会 - 生 态 系 统 中 人 - 自 然 耦 合 问 题 的 作 用 。 通 过 参 数 与 变 量 的 设 置 , 基 于 主 体 建 模 类 似 于 社 会 科 学 的 “ 实 验 室 ” ， 有 助 于 对 资 源 环 境 经 济 学 中 ， 微 观 利 益 主 体 的 复 杂 互 动 在 宏 观 涌 现 的 发 生 机 制 进 行 深 入 的 考 察 。 基 于 主 体 建 模 方 法 对 传 统 单 一 学 科 视 角 的 环 境 分 析 方 法 进 行 了 外 延 拓 展 和 内 涵 深 化 ， 并 取 得 了 突 破 性 进 展 。 文 章 梳 理 了 基 于 主 体 建 模 方 法 发 展 的 基 本 脉 络 ， 介 绍 了 基 于 主 体 建 模 在 资 源 环 境 经 济 学 前 沿 人 与 自 然 耦 合 分 析 中的最新研究进展 ， 并指出了进一步拓展的方向 。 关键词 资源环境经济学 ； 基于主体建模 ； 研究方法 一 、 引言 近 年 来 ， 资 源 环 境 问 题 的 研 究 日 益 呈 现 出 交 叉 学 科 的 发 展 趋 势 ， 复 杂 系 统 思 维 逐 渐 成 为 解 释 涉及经济学与环境 科学之间多种因素 的生态难题的一座 桥梁 ， 同时也为许多新兴的 跨学科研究 途 径 奠 定 了 基 础 （Costanza ， 1993 ） ， 促 使 了 “ 人 与 自 然 ” 耦 合 分 析 研 究 途 径 、 项 目 和 机 构 的 兴 起 ， 如 哈佛大学的 “ 持续性科学 ” 项目 、 联合国的千年生态系 统评估 、 联合国开发计划署的 合作倡议 、 由 美 国 国 家 科 学 基 金 会 资 助 的 长 达10 年 的 大 型 研 究 项 目 “ 自 然 与 人 类 耦 合 系 统 的 动 力 学 ” 研 究 等 。 复 杂 性 研 究 一 经 提 出 ， 瞬 间 燃 起 研 究 者 们 的 大 量 灵 感 ， 在 广 泛 的 科 学 谱 系 中 旋 起 一 场 思 维 的 革 命 。 社会科学从了解结 构和局部构件细节 的还原时代 ， 进入到研究复杂系统 整体功能和演化的 综合时代 。 许多资源与环境方面 的难题逐渐被看做 “ 复杂系统 ” 问题 ， 这些新的交叉学科前 沿课 题 致 力 于 对 资 源 环 境 问 题 复 杂 性 的 研 究 ， 强 调 “ 干 中 学 ” ， 它 们 不 仅 在 理 论 层 面 上 推 动 了 资 源 环 境 经 济 学 研 究 在 自 然 科 学 中 的 解 释 力 ， 还 在 实 践 层 面 上 促 使 了 自 然 科 学 领 域 的 一 系 列 分 析 工 具 （ 如 *蔡晶晶， 厦门大学经济学院， 邮政编码 361005 ， 电子信箱 。 本 文 是 国 家 自 然 科 学 基 金 “ 农 田 灌 溉 合 作 行 为 的 演 进 与 促 发 机 制 研 究 ” （71303198 ） 的 阶 段 性 研 究 成 果 。 衷 心 感谢匿名审稿专家提出的修改建议 ， 文责自负 。 119蔡晶晶 资源环境经济学中的基于主体建模方法最新进展 计 算 机 建 模 、 地 理 信 息 系 统 等 ） 在 资 源 环 境 经 济 学 中 的 应 用 （ 蔡 晶 晶 ， 2011 ） 。 在 复 杂 系 统 演 化 的 研 究 中 ， 计 算 机 动 态 建 模 日 渐 兴 起 ， 它 为 社 会 科 学 提 供 了 一 个 可 验 证 的 范 式 和 跨 学 科 交 流 的 平 台 ， 逐 渐 发 展 成 为 一 种 能 把 现 有 纵 向 划 分 的 学 科 沟 通 连 缀 起 来 的 新 的 横 断 学 科 。 随 着 资 源 环 境 领 域 日 益 呈 现 出 跨 学 科 的 取 向, 对 机 构 的 关 注 、 政 策 导 向 的 研 究 以 及 经 验 型 证 据 的 强 调 和 量 化 分 析 ， 计 算 机 动 态 建 模 将 有 助 于 加 快 环 境 科 学 、 生 态 学 、 农 业 经 济 学 、 资 源 经 济 学 等 资 源 环 境 经 济 学 领 域 所 涉 及 到 的 各 个 交 叉 学 科 之 间 的 融 合 ， 从 而 大 大 提 高 人 们 解 决 和 应 对 各 种 复 杂 资 源 环 境 问 题 的 能 力 。 计 算 机 动 态 建 模 方 法 在 资 源 环 境 经 济 学 领 域 中 的 应 用 也 越 来 越 普 遍 ， 它 不 仅 从 外 延 上 拓 展 了 资 源 环 境 经 济 学 的 研 究 领 域 ， 为 其 提 供 了 整 合 性 的 交 叉 学 科 研 究 途 径 ， 也 从 内 涵 上 深 化 了 已 有 的 研 究 传 统 ， 更 加 注 重 资 源 环 境 中 的 各 种 非 线 性 关 联 及 复 杂 实 际 现 象 背 后 的 机 理 ， 这 有 助 于 人 们 对 各 种 管 理 和 政 策 方 案 的 短 期 和 长 期 效 果 进 行 科学的预测或评估 。 二 、 资源环境问题与基于主体建模方法的结合 基 于 主 体 建 模 （agent-based modeling ， ABM ） ， 也 称 多 主 体 模 型 （multi-agent simulations ） ， 属 于 一 种 计 算 机 仿 真 技 术 ， 把 经 济 模 型 化 成 由 一 系 列 相 互 作 用 的 主 体 构 成 的 进 化 系 统 ， 是 复 杂 适 应 系 统 的 经 济 学 体 现 ， 其 目 的 是 通 过 计 算 机 模 拟 来 理 解 复 杂 的 资 源 环 境 问 题 。 其 中 的 主 体 可 能 是 动 植 物 、 人 、 组 织 或 其 他 各 种 实 体 对 象 ， 主 体 之 间 是 一 种 并 行 的 、 局 部 的 、 无 中 央 控 制 的 交 互 关 系 ， 这 种 微 观 的 交 互 在 宏 观 上 涌 现 出 种 种 规 则 ， 如 集 体 行 动 准 则 ， 这 样 的 宏 观 规 则 又 影 响 和 限 制 了 主 体 间 的 交 互 行 为 方 式 。 由 于 主 体 行 为 交 互 形 成 的 规 则 网 络 互 为 因 果 ， 相 互 影 响 和 作 用 ， 使 得 资 源 环 境 系 统 成 为 一 个 复 杂 自 适 应 系 统 。 这 类 系 统 广 泛 存 在 于 不 同 领 域 并 表 现 出 各 自 独 有 的 特 征 ， 但 都 具 有 基 于 适 应 性 主 体 、 共 同 演 化 、 趋 向 混 沌 的 边 缘 、 产 生 涌 现 现 象 等 主 要 特 征 。 复 杂 自 适 应 系 统 中 要 素 之 间 存 在 的 非 线 性 关 系 很 难 用 数 学 方 程 描 述 ， 以 前 对 复 杂 自 适 应 系 统 演 化 过 程 的 研 究 不 得 不 加 了 许 多 人 为 的 限 制 条 件 。 而 运 用 基 于 主 体 的 仿 真 研 究 ， 则 可 以通过主体之间的交互来表征这些非线性因素 ， 从而突破了传统研究方法的局限 。 基于主体建模方法 能够从资源环境问 题的复杂性中归纳 出行动主体互动的 机制与规则 ， 进 而基于简单的规则 假设去模拟和演绎 现实中主体互动的 情形和结果 ， 从而帮助我们更好 地理解 事物的作用过程与机 理 。 与传统的数学模型相 比 ， 它具有更多的灵活性 、 过程导向性 ， 基于特定 的 时 空 、 网 络 范 围 内, 它 的 分 析 对 象 是 具 有 动 态 适 应 性 和 异 质 性 的 多 个 环 境 行 动 主 体 ， 这 些 特 性 使 得它成为解决因人 与环境间的复杂互 动所引起的生态难 题的有效途径 。 另一方面 ， 计算机模型 在 运 行 过 程 中 ， 主 体 互 动 的 各 个 层 面 和 环 节 都 要 具 体 化 ， 例 如 互 动 的 时 间 、 位 置 、 行 为 主 体 所 能 得 到的信息 ， 它们是如何获取信息 、 权衡各种可供选择的 方案的 。 因此 ， 仿真模型往往能够帮 助我 们 理 解 关 键 事 件 或 行 为 的 要 素 特 征 与 互 动 过 程 ， 从 而 进 一 步 完 善 理 论 。 第 三 ， 传 统 的 许 多 理 论 模 1202016 年第 1 期 型 建 立 在 系 统 稳 定 均 衡 状 态 的 假 设 之 上 ， 然 而 对 环 境 与 资 源 系 统 来 说 ， 均 衡 就 意 味 着 死 亡 。 瞬 间 万变的气候环境 、 层次交叠的生物链 、 物种入侵和地壳结 构的突变性这些跨 时空 、 多元变化 的异质性主体又交 织在一个无形的网 络中 。 传统的模型要么由少 数几个主体构成 ， 要么由很多 主 体 构 成 。 其 结 构 相 对 稳 定 ， 当 研 究 对 象 是 动 态 变 化 的 多 元 主 体 时 ， 往 往 显 得 无 能 为 力 。 基 于 主 体 模 型 则 容 易 测 量 、 调 整 ， 并 可 根 据 研 究 需 要 ， 增 加 行 为 主 体 或 新 的 分 析 维 度 ， 互 动 的 过 程 也 是 可 以重复的 ， 因而可以最大限度地 接近社会系统及社会 治理的实际情况 ， 如同科学家做实验那 样 ， 对虚拟的社会情境做 “ 沙盘推演 ” ， 通过与数学模型相结 合 ， 虚实并用 、 “ 自下而上 ” 模拟资源环境 问 题 中 的 治 理 行 为 与 机 制 ， 从 而 对 实 际 的 政 策 执 行 起 到 预 测 和 指 导 作 用 。 由 此 ， 将 自 然 资 源 看 做 复 杂 的 社 会- 生 态 系 统 ， 应 用 基 于 主 体 建 模 方 法 分 析 其 中 各 利 益 主 体 的 互 动 与 行 为 博 弈 ， 探 讨 环 境 生 态 系 统 的 可 持 续 性 成 为 资 源 环 境 中 的 热 点 问 题 。 例 如 研 究 人 员 以 南 非 为 例 ， 应 用 基 于 主 体 的 仿 真 模 型 评 估 保 守 和 机 会 主 义 的 放 牧 策 略 下 ， 循 环 放 牧 与 连 续 放 牧 对 草 地 生 态 系 统 造 成 的 社 会- 生 态 效 应 ， 分 析 特 定 的 社 会- 生 态 环 境 如 何 影 响 载 畜 量 的 结 果 及 其 公 平 性 ， 发 现 从 社 会- 生 态 系 统 角 度 看 ， 保 守 策 略 下 的 连 续 放 牧 将 产 生 最 有 利 的 结 果 （Rasch et al. ， 2016 ） 。 也 有 应 用 基 于 主 体 建 模 方 法 分 析 气 候 约 束 与 能 源 结 构 转 型 （Brede De Vries ， 2013 、 海 洋 生 态 系 统 对 鱼 类 行 为 和 种 群 动 态 的 影 响 （Sansoresetal. ， 2016 ） ； 模 拟 加 拿 大 阿 尔伯塔省南部土地发展决策中利益相关者的协商过程 （PooyandehMarceau ， 2013 ） 等 。 在 我 国 ， 基 于 主 体 建 模 的 研 究 途 径 也 契 合 了 “ 大 数 据 ” 时 代 人 们 对 社 会 复 杂 性 治 理 的 需 求 ， 一些研究开始应用 这一方法分析大规 模数据映射出的人 类行为特征 。 例如 ， 有学者应用水资源 的 优 化 配 置 模 型 （IOAM ） 模 拟 我 国 广 东 省 东 江 流 域 水 资 源 管 理 ， 说 明 该 模 型 有 助 于 权 衡 这 一 复 杂 自 适 应 系 统 中 ， 社 会 、 经 济 、 生 态 与 环 境 之 间 的 供 给 和 需 求 ， 实 现 水 资 源 配 置 的 适 应 性 管 理 和 可 持 续 发 展 （Zhouetal. ， 2015 ） ； 也 有 研 究 者 应 用 基 于 主 体 建 模 对 建 筑 拆 除 废 弃 物 的 两 种 管 理 模 式 （ 常 规 管 理 与 绿 色 管 理 ） 开 展 环 境 影 响 评 价 （Dingetal. ， 2016 ） 。 有 学 者 在 消 费 者 购 买 行 为 研 究 成 果 基 础上 ， 建立了 基于多 主体的 网络消 费者购 买决策 动态模 型 （ 张骞文 ， 2011 ） ； 通过建 立我国 蔬菜质 量 安 全 的 多 主 体 仿 真 模 型 ， 探 讨 政 府 监 管 者 、 农 户 及 蔬 菜 供 应 链 之 间 相 互 作 用 的 机 制 及 其 对 整 个 蔬菜质 量安全 状况的 影响 （ 汪普庆 ， 2009 ） ； 将人工 智能 、 计算机 仿真技 术与地 理信息 系统有 效结 合 ， 建立城 市大规 模人员 疏散应 急仿真 模型 （ 郭丹 ， 2010 ） ； 综合运 用基于 主体建 模和社 会网络 分 析 方 法 考 察 蔬 菜 新 品 种 种 植 面 积 在 农 户 间 通 过 社 会 网 络 逐 步 扩 散 的 机 制 （Xiongetal. ， 2016 ） 。 一 些 研 究 者 开 始 关 注 基 于 主 体 建 模 的 合 作 演 化 （ 黄 璜 ， 2010a ） ， 但 就 国 内 社 会 科 学 研 究 整 体 而 言 ， 基 于 主 体 建 模 仍 然 是 一 种 新 的 研 究 方 法 ， 在 资 源 、 环 境 及 公 共 管 理 等 领 域 的 研 究 还 相 对 比 较 滞 后 。 三、 人- 自然耦合分析中的人类决策建模研究 复 杂 系 统 理 论 及 其 主 要 的 模 型 工 具 基 于 主 体 建 模 ， 在 人- 自 然 耦 合 分 析 的 研 究 中 应 用 121蔡晶晶 资源环境经济学中的基于主体建模方法最新进展 日 益 广 泛 。 这 些 研 究 通 常 是 应 用 细 胞 模 型 （ 如 细 胞 自 动 机 ） ， 结 合 空 间 分 析 来 研 究 现 实 环 境 ， 例 如 关 于 能 源 与 气 候 变 化 （Zhang et al. ，2011 ；Gerst et al. ，2013 ） , 农 田 灌 溉 （Bithell Brasington ， 2009 ； Schreinemachers Berger ， 2011 ） ， 城 镇 发 展 （Haase Lautenbach ， 2010 ； Filatova et al. ， 2011 ） , 水 资 源 管 理Mogliaetal. ， 2010 ； VanOeletal. ， 2010 ； Murilloetal. ， 2011 ） , 生 态 系 统 管 理 （An ⁃ selmeetal. ， 2010 ； BredeandVries ， 2010 ； SimonEtienne ， 2010 ） ， 社会- 生态系统 耦合中涉 及的主 体 建 模 （deAlmeidaetal. ， 2010 ； PerezDragicevic ， 2010 ） 等 ， 美 国 地 理 学 年 会 、 美 国 国 家 科 学 基 金 会 资 助 的 人- 自 然 耦 合 分 析 的 国 际 网 络 项 目 （CHANS-Net ） 还 举 办 了 多 场 次 的 复 杂 网 络 建 模 国 际 会 议 ， 可 见 ， 将 主 体 建 模 方 法 应 用 于 人- 自 然 耦 合 分 析 的 研 究 已 经 成 为 资 源 与 环 境 领 域 的 国 际 学 术 热 点 。 具 体 而 言 ， 目 前 在 人- 自 然 耦 合 分 析 的 前 沿 研 究 中 ， 基 于 主 体 的 人 类 决 策 建 模 研 究 可 以 归 纳 出 以 下 几 种 研 究 维 度 （ 一 ） 生态系统中的人类决策制定 这 类 文 献 多 涉 及 生 态 系 统 与 自 然 资 源 管 理 中 的 集 体 行 动 与 人 类 多 目 标 决 策 过 程 ， 如 国 内 学 者Gao 等 （2013 ） 以 西 澳 大 利 亚 的 一 个 标 志 性 的 珊 瑚 礁 系 统 为 例 ， 提 出 了 一 个 决 策 支 持 系 统 ， 旨 在 促 进 利 益 相 关 者 在 决 策 制 定 过 程 中 的 对 话 。 该 系 统 由 两 部 分 组 成 一 部 分 是 基 于 主 体 的 休 闲 渔 业 仿 真 模 型 ， 模 拟 休 闲 渔 业 行 为 和 珊 瑚 礁 生 态 系 统 的 动 态 集 成 ； 另 一 部 分 是 综 合 应 用 层 次 分 析 法 （AHP ） 和 逼 近 理 想 解 排 序 法TOPSIS 的 评 估 系 统 。 评 估 结 果 显 示 该 系 统 有 助 于 处 理 复 杂 的 多 目 标 决 策 问 题 。 为 评 估 我 国 天 然 林 保 护 工 程 生 态 补 偿 政 策 的 效 果 ， Chen 等 （2014 ） 构 建 了 在 这 一 政 策 背 景 下 的 人 与 自 然 互 动 模 型 （HANIP ） 。 在 目 前 以 现 金 为 补 偿 手 段 的 政 策 机 制 下 ， 通 过 构 建 基 于 主 体 的 空 间 仿 真 模 型 ， 模 拟 了 以 电 价 补 偿 或 没 有 任 何 补 偿 这 两 种 替 代 性 的 政 策 情 境 下 ， 天 然 林 面 积 的 动 态 变 化 。 研 究 指 出 ， 在 不 同 的 补 偿 机 制 下 ， 利 益 主 体 的 决 策 制 定 会 存 在 很 大 不 同 ， 个 体 层 面 的 行 为 特 征 或 社 会 人 口 因 素 等 变 量 在 微 观 领 域 的 互 动 将 对 宏 观 层 次 的 森 林 生 态 环 境 造 成 不 同 影 响 。Yang 等 （2013 ） 基 于 四 川 卧 龙 自 然 保 护 区 数 据 ， 模 拟 了 人 数 规 模 （ 管 理 一 个 单 元 森 林 面 积 的 家 庭 户 数 量 ） 对 集 体 行 动 （ 森 林 管 理 ） 和 资 源 产 出 （ 森 林 面 积 变 化 ） 的 影 响 。 研 究 结 果 显 示 ， 人 数 规 模 对 集 体 行 动 和 资 源 产 出 都 存 有 直 接 或 间 接 的 反 作 用 ， 最 终 结 果 则 是 非 线 性 效 果 。 通 过 改 变 那 些 对 人 数 规 模 具 有 非 线 性 影 响 的 因 素 ， 如 惩 罚 搭 便 车 者 、 增 强 团 队 整 体 和 内 部 的 执 行 力 、 增 进 社 会 资 本 、 给 予 农 户 自 我 选 择 权 等 ， 有 助 于 达 成 成 功 的 自 组 织 行动 。 此 外 ， 基 于 主 体 建 模 方 法 也 被 广 泛 用 于 城 镇 管 理Gaoetal. ， 2012b 、 土 地 利 用 的 动 态 多 元 变 化 （Gaoetal. ， 2012a ； Murray-Rustetal. ， 2014 ） 与 决 策 制 定 （Sansoresetal. ， 2016 ） 。 特 别 是 有 关 城 镇 可 持 续 发 展 与 自 然 灾 害 预 测 方 面 的 研 究 方 兴 未 艾 。 以 往 研 究 人 员 多 是 根 据 志 愿 者 人 群 的 行 动 轨 迹 帮 助 模 拟 地 震 发 生 现 场 被 损 坏 的 基 础 设 施 与 受 灾 情 况 ， 这 种 数 据 有 助 于 我 们 评 估 损 害 的 程 度 与 救 济 资 源 的 配 置 ， 却 无 助 于 理 解 行 为 个 体 在 灾 难 中 的 各 种 反 应 。 有 研 究 以2010 年1 1222016 年第 1 期 月 的 海 地 地 震 为 例 ， 利 用 众 包 （crowdsourcing ） 地 理 信 息 与 公 开 的 数 据 源 研 究 受 这 次 事 件 影 响 的 初 始 人 群 是 如 何 应 对 周 围 的 环 境 ， 对 援 助 的 分 布 是 如 何 评 价 的 ， 以 及 谣 言 在 信 息 传 播 中 所 起 的 作 用 等 ， 这 在 灾 民 的 社 会 文 化 信 息 与 人 道 救 援 组 织 的 救 援 布 置 间 搭 建 了 有 用 的 链 接 （Crooks Wise,2013 ） 。 还 有 学 者 模 拟 耶 路 撒 冷 市 中 心 发 生 地 震 的 情 景 ， 构 建 基 于 主 体 模 型 分 析 不 同 收 入 阶 层 的 群 体 在 在 供 给 侧 的 “ 自 上 而 下 ” （ 土 地 利 用 和 房 屋 价 格 ） 的 政 策 影 响 下 ， 是 如 何 制 定 需 求 驱 动 的 “ 自 下 而 上 ” （ 工 作 地 点 ， 居 住 方 位 和 日 常 活 动 的 选 择 ） 的 个 体 决 策 的 。 研 究 结 论 显 示 了 不 同 收 入 群 体 在 城 镇 灾 难 中 的 应 对 能 力 与 恢 复 力 ， 论 证 了 政 府 恢 复 力 项 目 与 福 利 干 预 的 必 要 性 （GrinbergerFelsenstein ， 2016 ） 。 类 似 的 还 有 应 用 基 于 主 体 模 型 分 析 洪 灾 应 急 管 理 （Daw ⁃ sonetal. ， 2011 ） 、 城 镇 化 进 程 中 的 房 地 产 价 格 制 定 与 居 民 搬 迁 过 程 （Ettema ， 2011 ） 、 模 拟 城 市 活 力 （ 反 弹 或 跳 跃 前 进 ） （GrinbergerFelsenstein,2014 ） ； 应 用 集 成 大 数 据 仿 真 城 市 灾 害 中 居 民 的 决 策 行 为 （Grinbergeretal.,2014 ； Huangetal.,2014 ） ； 城 市 反 恐 与 公 共 安 全 （Parketal.,2012 ） ； 产 业事故案例中居民的风险意识与生存率的空间分布 （Salzeetal.,2014 ） 等 。 （ 二 ） 基于主体的空间建模 仿 真 研 究 兴 起 的 另 外 一 个 原 因 是 它 能 够 很 好 地 应 用 于 与 空 间 位 置 和 人 的 理 性 特 征 有 关 的 理 论 研 究 中 。 在ABM 中 ， 主 体 可 以 是 虚 拟 的 动 、 植 物 、 资 源 或 人 ， 也 可 以 是 以 点 、 多 边 形 或 图 形 与 网 络 来 表 示 的 不 同 主 体 。 由 于ABM 中 的 主 体 是 有 限 理 性 和 策 略 性 的 行 动 者 ， 其 所 能 使 用 的 往 往 是 “ 在 地 ” 的 信 息 （NorthMacal ， 2007 ） 。 这 里 的 “ 在 地 ” 并 不 意 味 着 物 理 形 式 上 的 相 连 ， 而 是 指 每 个 主 体 有 着 有 限 个 潜 在 的 信 息 源 群 体 （ 社 会 网 络 ） ， 如 地 理 上 相 近 的 信 息 源 、 电 话 系 统 、 即 时 通 讯 、 电 邮 和 因 特 网 等 遥 感 信 息 ， 没 有 一 个 主 体 能 即 刻 知 晓 所 有 的 一 切 事 情 。 主 体 通 常 根 据 自 己 过 往 的 经 历 来 学 习 和 采 取 适 应 性 的 对 策 ， 也 可 能 因 环 境 的 变 化 而 改 变 自 己 的 空 间 位 置 。 在ABM 模 型 中 ， 环 境 是 一 个 至 关 重 要 的 因 素 ， 尽 管 环 境 不 能 做 决 策 ， 但 环 境 会 随 时 间 发 生 演变 ， 也会保留或存储行动主体之前的行为 ， 进而可能影响主体将来的决策制定 （Kevin ， 2013 ） 。 传 统 空 间 模 型 多 是 描 述 和 解 释 所 观 察 的 空 间 模 式 ， 没 有 解 释 其 中 的 因 果 关 系 或 这 一 模 式 形 成 的 互 动 过 程 。 例 如 ， 在 生 物 学 上 预 测 人 类 定 居 点 和 物 种 分 布 的 模 型 中 ， 研 究 者 将 一 些 环 境 特 征 ， 如 土 地 植 被 、 地 形 地 貌 或 水 文 形 状 ， 作 为 物 种 是 否 能 被 发 现 的 指 标 ， 显 示 新 物 种 的 出 现 和 繁 殖 ， 但 没 有 解 释 物 种 扩 散 、 繁 殖 或 死 亡 的 机 制 与 原 因 （GuisanZimmermann ， 2000 ） 。 又 如 关 于 土 地 利 用 变 迁 的 研 究 ， 研 究 者 只 注 重 评 估 现 实 的 土 地 利 用 模 式 与 预 期 的 土 地 利 用 方 式 之 间 是 否 匹 配 ， 对 土 地 利 用 过 程 的 合 理 性 则 鲜 少 顾 及 （Pontiusetal. ， 2004 ） ， 而ABM 的 优 势 就 在 于 能 将所观察的空间现象和产生这种结果的过程与机制联系起来 （Parkeretal. ， 2003 ） 。 近 年 来 ， 空 间 分 析 与 基 于 主 体 建 模 的 联 合 逐 渐 成 为 交 叉 学 科 研 究 的 典 范 （CrooksandCastle, 2012 ） 。 上 文 关 于 生 态 系 统 中 人 类 决 策 制 定 的 文 献 就 广 泛 应 用 了 空 间 分 析 方 法 ， 在 城 镇 住 房 配 置 与 土 地 利 用 模 式 的 经 济 行 为 主 体 建 模 方 面 尤 为 多 见 （Magliocca et al. ， 2011 ； Magliocca et al. ， 123蔡晶晶 资源环境经济学中的基于主体建模方法最新进展 2015 ） 。 另外 ， 社区资 源管理 与农业 经济主 题的文 献也综 合应用 了主体 建模和 空间分 析 。 例如 ， Wise 和Crooks 等 （2012 ） 以 新 墨 西 哥 北 部 地 区 传 统 农 田 耕 作 区 为 例 ， 使 用 经 验 性GIS 数 据 构 建 出 真 实 的 社 会- 生 态 系 统 模 型 ， 分 析 当 地 水 系 统 、 水 制 度 结 构 对 土 地 的 可 持 续 发 展 构 成 的 累 积 性 影 响 。 研究认为社区资源管 理受到物理 、 经济和社会因素的共 同影响 ， 鉴于气候条件与政府 规制 ， 土 地 面 积 将 缩 减 很 多 ， 但 传 统 的 农 耕 方 式 在 不 远 的 将 来 仍 旧 可 持 续 ， 不 过 也 可 能 一 起 消 失 。 如 何 在 保 留 传 统 的 生 活 方 式 情 况 下 ， 使 社 会 组 织 形 态 与 当 地 灌 溉 系 统 相 互 匹 配 ， 将 是 值 得 进 一 步 探 讨 的 主 题 。 （ 三 ） 与实验经济学相结合的基于主体建模研究 哪 一 种 备 选 的 行 为 模 型 能 更 好 地 解 释 实 验 数 据 用 实 验 室 实 验 如 何 检 验 计 算 机 模 型 学 者 们 将 市 场 交 易 和 社 会 困 境 中 的 实 验 数 据 与 基 于 主 体 建 模 方 法 结 合 起 来 分 析 ， 认 为ABM 能 够 复 制 实 验 中 参 与 人 的 行 为 模 式 （Duffy ， 2006 ） 。 这 类 文 献 散 见 于 以 心 理 动 机 、 信 任 与 互 惠 、 声 誉 、 学 习 、 社 会 偏 好 等 为 研 究 主 题 的 公 共 池 塘 资 源 与 公 共 品 的 提 供 实 验 。 早 期 的 如Deadman 是 将 ABM 用 于 探 索 实 验 数 据 的 先 驱 ， 他 基 于 既 有 的 公 共 池 塘 资 源 实 验 数 据 ， 定 义 每 个 主 体 拥 有 的 可 能 的 策 略 组 合 ， 其 研 究 结 论 与Ostrom 等 （1994 ） 所 做 的 资 源 占 用 实 验 结 论 类 似 。 在Deadman 等 2002 的 开 拓 性 研 究 基 础 上 ， Janssen 和Rollins （2009 ） 应 用 基 于 主 体 的 文 化 群 体 选 择 模 型 ， 研 究 了 非 对 称 社 会 两 难 中 合 作 的 演 进 ① 。 以 往 关 于 非 对 称 社 会 两 难 的 田 野 实 验 表 明 ， 基 于 自 组 织 治 理 的 灌 溉 系 统 能 够 实 现 长 期 可 持 续 的 高 生 产 力 。 该 文 指 出 ， 当 主 体 踌 蹴 于 其 他 类 型 的 社 会 困 境 中 ， 例 如 当 灌 溉 主 体 定 期 参 与 挑 战 性 小 的 对 称 公 共 物 品 两 难 时 ， 这 一 结 论 同 样 可 以 成 立 。 在 作 者 新 近 发 表 的 著 作 中 ， 进 一 步 用 基 于 主 体 建 模 方 法 比 较 了 一 系 列 灌 溉 游 戏 的 实 验 数 据 ， 测 试 哪 些 行 为 理 论 能 更 好 地 解 释 主 体 之 间 沟 通 的 效 果 ， 研 究 发 现 没 有 一 个 理 论 在 解 释 数 据 方 面 能 明 显 优 于 其 他 理 论 （Janssenetal. ， 2016 ） 。 此 外 ， 与 环 境 心 理 学 、 集 体 行 动 相 关 的 文 献 中 也 注 重 将 实 验 方 法 和 基 于 主 体 建 模 相 结 合 ， 如 探 讨 信 息 在 灌 溉 系 统 行 为 实 验 中 的 效 果 （Janssenetal. ， 2015 ） ； 以 村 庄 林 农 为 建 模 对 象 他 们 通 过 与 邻 居 的 社 会 互 动 所 获 得 的 信 息 （ 一 个 双 向 信 息 流 的 非 正 式 网 络 ） 来 选 择 森 林 产 品 的 提 取 水 平 构 建 基 于 主 体 模 型 ， 比 较 正 式 规 则 与 非 正 式 网 络 规 范 之 间 的 差 异 ， 探 讨 这 些 差 异 和 社 会 网 络 结 构 的 变 化 如 何 影 响 使 用 者 的 行 为 和 森 林 收 获 水 平 ， 对 资 源 和 治 理 结 果 产 生 了 什 么 样 的 不 同 影 响 。 在 此 基 础 上 分 析 不 同 类 型 的 制 度 如 何 激励使用者 ， 如何设计组织和制度规则以促进可持续的资源治理等 （Agrawaletal.,2013 。 （ 四 ） 面向模式的建模方法 （ Pattern-oriented Modeling ， POM ） ① 在 对 称 社 会 两 难 （symmetric social dilemma ） 中 ， 物 品 捐 献 或 资 源 拥 有 是 均 等 的 ， 人 们 往 往 倾 向 于 平 等 原 则 （equality ） ， 并 且 期 望 别 人 也 遵 循 这 样 的 原 则 。 然 而 ， 现 实 生 活 中 ， 资 源 的 分 配 或 拥 有 往 往 是 不 均 等 的 ， 从 而 使 资 源 所 获 得 的 利 益 是 不 均 等 的 。 在 非 对 称 社 会 两 难 中 （asymmetricsocialdilemma ） ， 捐 献 或 拥 有 是 不 均 等 的 ， 人 们 往 往 倾 向于比例原则 （equity ） ， 也就是给公共物品的捐献或公共资源的拥有应该与已有财富成比例 。 1242016 年第 1 期 基 于 主 体 的 复 杂 适 应 系 统 使 用 的 是 “ 自 下 而 上 ” 的 建 模 方 式 ， 但 由 于 资 源 与 环 境 问 题 的 复 杂 性 和 不 确 定 性 ， 这 种 建 模 方 式 缺 乏 明 确 的 应 对 策 略 ， 妨 碍 了 我 们 对 复 杂 适 应 系 统 组 织 内 部 的 一 般 性 原 则 的 识 别 （Bankes,2002 ） ， 在 具 体 的 时 空 尺 度 下 所 观 察 到 的 单 一 模 式 也 不 足 以 减 少 模 型 结 构 和 参 数 中 的 不 确 定 性 。 因 此 ， 在 选 择 模 型 结 构 时 ， 研 究 者 往 往 缺 乏 充 分 的 分 析 与 验 证 所用的模型对实际问题的适用性如何 面 向 模 式 的 建 模 方 法 能 使 “ 自 下 而 上 ” 的 建 模 方 式 更 严 谨 ， 更 全 面 。 在POM 里 ， 实 际 系 统 中 观 察 到 的 多 个 模 式 在 不 同 的 层 次 和 尺 度 下 可 以 系 统 地 优 化 模 型 的 复 杂 性 ， 减 少 模 型 参 数 的 不 确 定 性 ， 使 模 型 结 构 更 加 真 实 ， 降 低 模 型 对 参 数 变 动 的 灵 敏 度 。 其 次 ， 这 种 模 型 在 结 构 和 机 制 上 的 真 实 性 ， 能 使 参 数 间 的 互 动 方 式 更 接 近 真 实 机 制 的 互 动 方 式 。 面 向 模 式 的 模 型 还 提 供 了 统 一 的 分 析 框 架 ， 能 够 解 构 基 于 主 体 的 复 杂 自 适 应 系 统 中 的 内 部 组 织 ， 引 领 适 应 性 行 为 与 系 统 复杂性两者在算法理论上的统一 （Grimmetal. ， 2005 ） 。 POM 方 法 最 早 起 源 于 生 态 学 ， 因 此 在 此 类 主 题 的 文 献 中 较 为 常 见 。 例 如 在 一 篇 研 究 鹅 群 社 会 学 习 能 力 的 文 章 中 提 到 （Chudzi ńskaetal. ， 2016 ） ， 最 佳 觅 食 理 论 认 为 ， 为 了 能 够 最 大 限 度 地 获 取 生 存 所 需 的 食 物 和 养 分 ， 动 物 花 很 多 时 间 在 搜 寻 成 本 上 ， 动 物 所 采 用 的 搜 索 策 略 的 类 型 ， 取 决 于 搜 索 过 程 中 的 信 息 量 。 由 于 自 然 景 观 的 动 态 变 化 性 ， 动 物 们 不 太 可 能 拥 有 关 于 资 源 分 布 的 完 整 知 识 ， 这 使 它 们 无 法 最 大 限 度 地 获 取 所 需 要 的 食 物 。 然 而 ， 在 资 源 丰 富 的 条 件 下 ， 随 机 搜 索 可 能 是 一 个 很 好 的 策 略 。 作 者 以 该 模 式 为 导 向 构 建 基 于 主 体 模 型 ， 以 春 季 时 节 挪 威 中 部 农 业 地 区 红 脚 鹅 群 的 行 动 轨 迹 为 研 究 对 象 开 展 模 拟 实 验 ， 分 析 其 觅 食 的 决 策 规 则 （FDR ） 。 研 究 发 现 ， 尽 管 鹅 群 并 未 拥 有 可 用 栖 息 地 的 完 整 知 识 ， 对 鹅 群 首 领 来 说 ， 也 没 有 一 个 唯 一 的 最 佳 觅 食 策 略 ， 鹅 群 采 取 随 机