摘 要：隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，自底向上的agent建模及仿真（ABMS）為解決諸多復(fù)雜系統(tǒng)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(xué)研究中的具體應(yīng)用，并利用NETLOGO軟件對群體性暴力事件的形成進(jìn)行了仿真實驗，驗證了ABMS在社會學(xué)研究中的理論價值及現(xiàn)實意義。

關(guān)鍵詞：ABMS；社會學(xué)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?qū)ο蟪绦蛘Z言的出現(xiàn)而興起。該方法可廣泛應(yīng)用于復(fù)雜科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)、計算機科學(xué)、管理學(xué)、電子商務(wù)、社會科學(xué)等多領(lǐng)域中，與人工智能中的機器人學(xué)及Alife人造生命都具有緊密的聯(lián)系。但是ABMS不僅限于理解和設(shè)計人工生命，其應(yīng)用主要是對人類社會和組織行為及個體決策進(jìn)行建模，利用ABMS使行為、社會、合作等群體行為出現(xiàn)[1]。

1 ABMS社會學(xué)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(xué)仿真中，這三部分可以構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(xué)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(zhì)性。規(guī)則是存在于模型中引導(dǎo)模型發(fā)生發(fā)展的特定算法。這樣，在一個ABMS社會學(xué)建模中，通常呈現(xiàn)出以下結(jié)構(gòu)：

1.1 agent

在社會學(xué)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(zhì)性，它可以代表個人，也可以代表組織。agent具體參數(shù)可由建模人員進(jìn)行設(shè)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(jìn)行自主交互。這樣agent的行為的產(chǎn)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(rèn)的離散個體，擁有一系列特征屬性和決策能力。

異質(zhì)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(xiàn)實。

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

1.2 環(huán)境

社會學(xué)仿真往往發(fā)生在特定的環(huán)境中，為保證仿真結(jié)果更加逼近實際情況，構(gòu)建ABMS中的環(huán)境可以使得模型運行的結(jié)果更加可靠。比如仿真疏散過程時，固定的通道、建筑物結(jié)構(gòu)是必不可少的。此外，環(huán)境還可以有更加復(fù)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(nóng)作物生長等多種特性，使得ABMS建?？梢栽诟蠓秶鷥?nèi)仿真人類族群的特殊現(xiàn)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(jù)建模需要進(jìn)行自主設(shè)計。在社會學(xué)仿真中，零和博弈、運籌學(xué)等多種思維都可以通過計算機編程寫入ABMS規(guī)則中，實現(xiàn)更加復(fù)雜的仿真。比如利用不同的合作機制設(shè)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(xué)仿真中的應(yīng)用

當(dāng)前，ABMS在社會學(xué)仿真中的應(yīng)用越來越廣泛。90年代末EPSTEIN和AXTELL利用糖域模型進(jìn)行了人工社會的仿真。糖域模型利用ABMS構(gòu)建了一個自底向上的簡單人工社會，展現(xiàn)了包括死亡、疾病、戰(zhàn)爭、繁殖以及財富積累等種種社會現(xiàn)象，這為后續(xù)ABMS的仿真研究繪制了廣闊的藍(lán)圖[2]。近年來ABMS在社會學(xué)中大展身手。比如利用ABMS進(jìn)行空中交通管制的研究、人類學(xué)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(lǐng)域也產(chǎn)生了巨大的推動作用，比如在生物制藥領(lǐng)域，ABMS可以仿真免疫系統(tǒng)的運作，在化學(xué)領(lǐng)域可以仿真粒子的運動，在管理領(lǐng)域可以進(jìn)行決策分析。其巨大優(yōu)勢有待進(jìn)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(chǎn)生進(jìn)行一個動態(tài)的模擬。建模過程如下：構(gòu)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(dāng)收到情緒激化后會由平靜個體轉(zhuǎn)變?yōu)榛钴S個體，進(jìn)入暴力行為發(fā)生模式。在相互影響中涌現(xiàn)出群體性暴力事件。在這一仿真中，可以發(fā)現(xiàn)，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(chǎn)生質(zhì)的變化。

4 結(jié)束語

ABMS仿真伴隨面向?qū)ο笳Z言產(chǎn)生，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展而不斷進(jìn)化，使得更加復(fù)雜的現(xiàn)實問題有了解決的可能。本文介紹了ABMS仿真在社會學(xué)研究中的應(yīng)用機制及范圍，并利用NETlogo軟件進(jìn)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(xué)研究的有效方法，更是一種新思路，在社會學(xué)研究的過程中，為動態(tài)社會現(xiàn)象的產(chǎn)生提供更加直觀的理論支持。

參考文獻(xiàn)：

[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(xué)警務(wù)信息工程學(xué)院，北京 102623