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环境污染群体性事件的扩展式演化博弈模型

2015-05-22刘德海韩呈军

电子科技大学学报(社科版) 2015年5期
关键词:流形怀特群体性

□刘德海 韩呈军

[东北财经大学 大连 116025]

引言

当前,我国社会已经进入环境问题的敏感期,全国各地重大环境污染事件以及由此引发PX事件等群体性抗议活动,成为当前影响社会和谐的重要不稳定因素。随着经济发展水平的不断提高,我国对PX(全名对二甲苯,低毒化合物)的需求不断增大,而国内的生产能力有限,对PX进口的依存度超过50%,供不应求的问题愈发严重。与此同时,日本、韩国、新加坡等周边国家逐年扩张PX产能,加大对中国大陆的出口。对于国际市场的PX价格,不生产就没有话语权,价格的剧烈波动严重制约整个产业链的发展,进而对我国的国民经济造成不利的影响。面对如此严峻的形势,我国政府试图在大陆多个地区上马PX项目。然而,由于企业的主要负责人重效益、轻安全,装置的规划布局不合理、不科学,以及企业的安全管理与地方政府部门的安全监管不到位等原因[1],国内PX项目在安全管理方面存在严重问题。除此之外,地方政府决策的不透明以及民意的“被代表”,加之几起突发的爆炸事故,虽然环保部门和化工专家进行过许多公开的解释说明,但公众“散步”等抗议行动仍在不断重演,公众与企业之间“一闹就停”和“迁址复出”的拉锯战仍在不断重演。从2007年的厦门,到2011年的大连,2012年的宁波,再到2013年的彭州、昆明,每当地方政府决定上马PX项目时,都会遭到周边大量居民的集体抗议与示威游行。深度挖掘并分析这些事件的特点和联系,对于社会管理者把握民众的情绪和态度,推动社会问题的综合治理,促进社会良性发展具有重要的意义。

针对PX项目所引发的环境污染群体性突发事件,国内学者进行了大量研究。其中,沙勇忠等运用扎根理论研究方法,选取厦门PX事件这一典型环境维权类群体性事件作为样本,研究了环境维权类群体性事件的动因及其演化过程[2]。翁士洪等运用“参与-回应模型”中“杜鹃模式”的分析框架,以宁波PX事件为案例,探讨了网络参与背景下中国地方政府决策回应中的行为逻辑[3]。汤志伟、邹叶荟指出随着民众民主维权意识和环保意识的增强,邻避设施及其引起的邻避冲突也成为了比较严重的公共问题,缺乏有效公民参与是邻避冲突发生的最主要原因之一,并以广东省茂名市的PX项目引发的冲突事件为例进行了研究[4]。除此之外,许多学者还从演化博弈的角度对群体性突发事件做了深入的探讨。孙康和廖貅武针对辽东湾违规捕捞海蜇问题,运用演化博弈分析方法建立了演变模型[5]。刘德海运用演化博弈理论分析了不同社会结构下群体性突发事件的产生机理[6],以及政府不同应急管理模式下群体性突发事件博弈均衡的演化方向和影响因素[7]。赵奕奕、寇纲等在研究群体性突发事件中舆论传播的演化机制时,提出了非一致有界信任模型[8]。现有文献多从起因、发展以及应对措施等方面对环境污染群体性事件进行了研究。

由于该类事件具有较强的空间传染效应和群体模仿行为,本文考虑到化工企业立项决策与周边居民抗议行动的斯塔克伯格博弈,在此基础上进一步构建了环境污染群体性事件的扩展式演化博弈模型。由于扩展式演化博弈模型的阶段博弈内部存在着信念学习更新的问题,造成了其均衡求解的困难。本文比较了Cressman提出的怀特流形演化解与心智模型演化解的区别,最后结合大连PX事件进行了数值分析。

一、环境污染群体性事件的扩展式演化博弈模型

(一)化工企业与周边居民间扩展式阶段博弈

2007年,厦门市发生一起针对PX项目的群体抵制活动,引起了舆论的广泛关注。最终该事件以厦门市官方决定将项目迁往漳州而落幕。2011年8月和2012年10月,大连和宁波又相继发生市民针对PX项目的抵制活动,随后均以政府决定项目停产并搬迁而告终。2013年5月,成都和昆明几乎同时爆发了反对PX项目的群体性突发事件,居民纷纷走上街头举行“散步”、游行等抗议活动,并通过微博、微信等网络通讯工具呼吁更多民众加入到维护自身权益的队伍中来,事件一度不可控,最终以政府的妥协而收场。综合分析这几起PX事件,事件诱因是化工企业进行环评立项或者已经投产,周边居民出于信息不公开和环境污染的担忧采取抗议行动。因此,本文构建了环境污染群体性事件的化工企业与周边居民动态博弈模型(如图1所示)。

在该动态博弈中,化工企业c的策略集为{继续生产M,停产搬迁S},而周边居民r的策略集为{妥协接受C,集体抗议P}。当博弈双方分别采取不同策略时,他们将会获得不同的收益,具体数值如下:

1.(继续生产M,妥协接受C)对应的收益为(b-h1,a-l)

其中,b为化工企业建设投产后,正常运营所获得的收益,h1为化工企业生产过程中的额外支出,包括环保投资、社会公益等。a为化工企业未建设投产时,周边居民从环境中获得的收益,l为化工企业建设后,给周边居民造成的经济损失。

2.(继续生产M,集体抗议P)对应的收益为(b-h2-f,a-l+e-c)

其中,h2不仅包括化工企业生产过程中的额外支出,而且还包括企业对居民的补偿,f表示由周边居民集体抗议所造成经济损失,如订单损失、声誉损失等,显然,h2=h1+e>h1。e表示周边居民采取抗议行动为自己所争取的利益,c为周边居民集体抗议的成本。

3.(停产搬迁S,妥协接受C)对应的收益为(g1-k,a)

其中,g1表示在居民妥协接受的情况下,政府给予化工企业的搬迁补偿,k为化工企业因停产所带来的损失。对于居民而言,化工企业的停产搬迁使其可以继续从周边环境中获取利益,故收益为a。

4.(停产搬迁S,集体抗议P)对应的收益为(g2-k-f,a-c)

其中,g2表示在居民妥协接受的情况下,政府给予化工企业的搬迁补偿,设g2>g1。若化工企业选择停产搬迁,而周边居民继续进行抗议,则后者将不会获得补偿,与此同时,还需要付出抗议成本c,即周边居民的收益为a-c。

图1 关于化工企业与周边居民的PX事件动态博弈模型

(二)环境污染群体性事件的复制动态模型

考虑到社会群体在学习不同策略时存在障碍,Sethi在复制动态模型的基础上提出了一般化复制动态模型[9]。在2 2× 要素博弈中,该模型可表示为:

其中,θi表示参与者选择第i种策略人数所占的比例;πi表示采取第i种策略获得的收益;表示参与者采取各种可能策略的平均收益;λi表示第i种策略被观察到的概率,即学习障碍,其值越小说明学习障碍越大,0≤λi≤1。本文将λi视为参与者采取舆情引导措施zi的函数,它反映除去接受者特征的因素后,影响第i种策略在群体内部传播速度的因素,如信息源特征和传播媒介等。

二、环境污染群体性事件扩展式演化博弈的怀特流形解

(一)怀特流形演化解的基础概念

Cressman指出,子博弈单调理论是在考虑到子博弈结构的基础上为建立扩展式博弈的演化过程而提出的。当将其应用于复制动态方程时,一个从群体遗传学发展得到的一般化的怀特流形即为单调性理论的一个自然推论[10]。为了更准确地描述PX事件中化工企业与周边居民的策略选择,本文引入怀特流形理论加以论证。

为了计算PX事件动态博弈模型的怀特流形演化解,本节首先给出了一些关于怀特流形理论的基础知识[9]。

定义1 假设Γ 是一个具有完美回忆的有限N个参与者的扩展式博弈,Γu是Γ 的子博弈,是参与者n的纯策略(即在子博弈uΓ 的信息集中选择策略,在其他信息集中选择策略),是参与者选择纯策略的概率,子博弈Γu的怀特流形Wu是Δ 内部满足下列条件的策略选择x的集合:(u始终与和有关)。博弈模型Γ 的怀特流形W是所有子博弈uΓ 的怀特流形uW的内部策略的集合。

定义2 假设Mt是一个递增且趋于无穷大的时间序列,x是随着时间tM变化的策略选择概率,如果tM趋于无穷大时,x(tM)收敛于x*,即则称x*为ω-限制点。

定义3 假设Γ 是一个具有N个参与者的完美信息博弈,en,i为第n个参与者的第i种策略,xn,i为第n个参与者选择该策略的概率,πn(en,i,x)为选择该策略的预期收益,如果Γ 的内部路径C满足下列条件,则称C是关于Γω-单调的:

(1)对于所有的序列x(tM),都有成立;

(3)对于所有的t≥0 以及可能的组合(n,i),当且仅当πn(en,i,x)>πn(en,j,x)成立时,都有成立。

上述三个定义分别是对怀特流形、ω-限制点和ω-单调的含义的说明,接下来的定理又阐述了怀特流形与子博弈ω-单调的关系,以及在子博弈ω-单调路径上ω-限制点与NE的关系。

定理 1 如果Γ 是一个具有N个参与者的完美信息博弈,uΓ 是Γ 的子博弈,那么对于N个参与者的复制动态,模型的怀特流形Wu是恒定的,并且Wu上的任何复制动态路径都是关于子博弈ω-单调的。同样地,博弈模型Γ 的怀特流形W也是恒定的,且W上的所有内部路径都是子博弈ω-单调的。

定理 2 如果Γ 是一个具有N个参与者的完美信息博弈,C是一个内部子博弈ω-单调路径,那么C所有的ω-限制点都是NE,且具有相同的均衡路径。

(二)环境污染群体性事件的怀特流形演化解

生产PX的化工企业c具有两种策略,分别为继续生产M和停产搬迁S,而采取不同策略的企业在整个可生产PX的化工行业中所占的群体比例分别为p1和p2,显然p1+p2=1。

与一般的策略式博弈有所不同的是,本文结合怀特流形理论,假设博弈的另一方——企业周边的居民——具有四种策略组合,分别为CC、CP、PC、PP,且选择各个策略的居民在群体中所占比例为q1、q2、q3、q4,∑qj=1。在这里,周边居民的策略组合是其在考虑到化工企业的行为策略的基础上而制定的行动方案,具体而言,策略组合αβ是指居民在化工企业继续生产(M)的情况下选择策略α并且在化工企业停产搬迁(S)的情况下选择策略β。当博弈双方采取不同的策略时,其收益有所差异,具体数值如表1所示。

表1 PX事件动态博弈模型的策略式表述

根据图1所示的化工企业和周边居民的收益情况以及标准的复制动态方程,可以求得PX事件动态博弈中周边居民选择策略CC和CP的群体比例增长率为:

同样地,周边居民选择策略CC和PC的群体比例增长率为:

选择策略CP和PP的群体比例增长率为:

选择策略PC和PP的群体比例增长率为:

而化工企业选择继续生产策略M的群体比例增长率为:

选择停产搬迁策略S的群体比例增长率为:

结合定义1以及上述计算结果可以得出,怀特流形W为:

在怀特流形W上,周边居民采取策略CC和CP的群体比例增长率将变为:

与此同时,采取策略CC和PC的群体比例增长率将变成:

采取策略CP和PP的群体比例增长率为:

选择策略PC和PP的群体比例增长率为:

化工企业选择继续生产策略M的群体比例增长率将转化为:而选择停产搬迁策略S的群体比例增长率为:因此,化工企业的选择取决于不同情况下其自身收益的大小:当b-h2-f>g1-k时,>0,均衡条件下p1*=1,即化工企业会选择继续生产;相反地,当b-h2-f<g1-k时,>0,均衡条件下p2*=1,化工企业选择停产搬迁。

因此,在化工企业收益已知的条件下,上述PX事件演化博弈模型的怀特流形W上存在一条内部路径。由定理1可知,该路径是子博弈ω-单调的。再根据定理2可以得出,该路径上的ω-限制点((M,(0,0,1,0))或(S,(0,0,1,0)))为NE。

命题1 化工企业与周边居民在PX事件动态博弈模型中的怀特流形演化解为[M,(0,0,1,0)]或[S,(0,0,1,0)],即当系统达到稳定状态时,化工企业根据自身收益选择继续生产策略M或停产搬迁策略S,而周边居民始终选择策略组合PC——若化工企业选择继续生产,周边居民则集体抗议,若化工企业选择停产搬迁,周边居民则妥协接受。

三、环境污染群体性事件扩展式演化博弈的心智模型解

心智模型(Mental model)是一个起源于认知心理学的概念,Rouse和Morris认为心智模型是人们借以描述系统目标和形式、解释系统功能、观察系统状态以及预测系统未来状态的心理机制[11]。Akihiko的比较制度分析理论指出,心智模型又称为心智程序,指个人程序化的决策或者认知过程,它包含了一系列规则并构成了人力资产,这一类心智模型包括两种类型的规则:认知规则和决策规则[12]。刘德海将心智模型理论应用到演化博弈模型中,对参与者如何在动态博弈结构中进行模仿学习问题进行了合理的解释[7,13~14]。

在关于PX事件的动态博弈中,周边居民采取集体抗议行动P的比例记为X1,化工企业采取继续生产PX策略的比例为Y1。分析化工企业的认知结构,当周边居民选择妥协接受C时,化工企业的理性行为是继续生产M,即Y1(M|C)=1。此时,周边居民采取集体抗议行为的收益为πj(P)=Y1(a-l+e-c)+(1-Y1)(a-c),在策略空间{C,P}上他们所获得的平均收益为=X1[Y1(a-l+e-c)+(1-Y1)(a-c)]+(1-X1)Y1(M|C)(a-l)。演化博弈理论复制动态模型的学习过程体现在参与者选取某种策略的社会模仿机制为该种策略收益πj(P)与平均收益的差值,结合PX事件动态博弈的收益,周边居民采取集体抗议策略的一般化复制动态方程为:

其中,(xλ)为周边居民信息过剩或信息匮乏函数。在一般情况下,周边居民的信息沟通渠道畅通,不存在信息过剩或信息匮乏的情况,故(λx) =1。

接着分析周边居民的认知结构,当化工企业选择停产搬迁策略S时,周边居民的理性行为是妥协接受C,即X1(P|S)=0。此时,化工企业选择继续生产所得收益为πi(M)=X1(b-h2-f)+(1-X1)(b-h1),其在策略空间{M,S}上所获得的平均收益为=Y1[X1(b-h2-f)+(1-X1)(b-h1)]+(1-Y1)(1-X1(P|S))(g1-k)。根据参与双方在PX事件动态博弈中的收益可得,化工企业采取继续生产策略的一般化复制动态方程为:

由于对周边居民是否采取集体抗议行动缺乏了解,导致化工企业的信息是不完整的,而该类信息会随着化工企业的信息搜索渠道y的增加而增加,故λ(y)具有以下性质:

命题2 在PX事件动态博弈的心智模型中,博弈双方的策略选择均取决于对方的策略以及自身的收益情况:当Y1>(l+c-2a)/(e-l)时,周边居民中选择集体抗议的群体比例会不断增加,当X1>(k+h1-b-g1)/(h1-h2-f)时,化工企业中选择继续生产PX的群体比例会不断增加。

四、案例分析:以大连PX事件为例

2011年8月14日,辽宁省大连市爆发了大规模抗议PX化学工程项目的公民抗议运动。据新华社报道,当天共有12000多名大连市民上街游行并在市政府大楼前请愿示威,要求政府下令让这家化工厂搬出大连[15]。此次事件为中国北方较大规模的抗议示威,参与人数已突破中国近年来相似事件的规模。该事件促使当地政府于当天作出将福佳大化PX项目立即停产并搬迁的决定。

1.已知的收益参数:大连福佳大化芳烃项目含流动资金共投资95亿元,投产后可实现年产值约260亿元,可纳税20亿元左右[16],由此可得该化工企业投产的收益b=240亿元,运营成本h1=95亿元。大连福佳大化PX项目总占地80公顷,项目未建设投产时,周边居民可以从环境中得到一定的收益。金州新区近郊所辖的黄、渤海湾畔,农民多以大棚的形式种植果树、蔬菜[17],而设施农业的亩产值超过一万元,不妨将其设为一万元,所以80公顷的工业用地若用于农业生产,则可为周边居民带来0.12亿元的收益,即a=0.12亿元。PX项目建设投产后,周边居民几乎无法从土地中获得收益,或者说化工企业的生产给居民造成一定的损失,设该损失为l=a*90%=0.108亿元。周边居民对此进行集体抗议,以获取一定的经济补偿,而采取抗议的过程中他们需要付出成本。根据国家统计局公布2013年国民经济统计数据,大连市城镇居民的可支配收入为30238元[18],按每月工作20天计,大连普通居民的日工资约为126元,那么12000多名市民集体抗议的成本可简单记为c=0.015亿元。然而,若由于周边居民的抗议致使化工企业停产搬迁,则企业可以获得政府违约补偿,以厦门PX事件为例,PX项目的搬迁使得厦门市政府不得不为其承担赔偿责任,政府不仅要赔偿企业的前期投资,而且要赔偿损失的两年预约订单[19]。对于大连福佳大化集团而言,有记者调查发现,其产能从原来的70万吨增加到140万吨[20],结合PX产业网最新的PX报价(2015年5月20日各大化工集团的报价均为7100元/吨)可知,大连福佳大化停产一年的订单损失为99.4亿元。因此,在居民抗议的情况下,政府的违约补偿为g2=95+99.4*2=293.8亿元。与之相对应地,在居民妥协的情况下,假设政府只赔偿企业前期投资和一年的订单损失,即g1=95+99.4=194.4亿元。然而,如果化工企业停产搬迁,其虽然可以得到政府可观的补偿,但是无法获得原有的经济效益,而且还会遭受一定的损失,如固定资产损失和流动资金损失等,假设k=h1*80%=76亿元。

2.待定的关键参数(敏感性分析):对于周边居民采取抗议行动为自己所争取的利益e以及由此对化工企业造成的损失f,这两项数据都具有较强的不确定性且不易获得。为此,本文将此设为关键的待定参数,进行敏感性分析。

根据上述收益参数假设,可以得出大连福佳大化PX事件中博弈双方(化工企业和周边居民)的策略式要素博弈,如表2所示。运用划线法,对表2所示的大连PX事件博弈双方的收益矩阵进行划线,可以得知,当e<0.015=c时,该要素博弈存在唯一的纳什均衡,即策略{继续生产M,妥协接受C}。

表2 大连福佳大化PX事件策略式要素博弈

首先,分析大连PX事件动态博弈模型的怀特流形演化解。在怀特流形W={(p,q)∈Δ2×Δ4|q1q4=q2q4,且pi≥0,qj≥0}上,均衡状态下,周边居民的策略选择受参数e的影响。如果e<0.015,则在W上,显然,当系统达到均衡时,即周边居民会选择策略组合CC。相反,如果e>0.015,则在W上,此时q3*=1,即周边居民的均衡策略为PC。对于化工企业而言,其均衡策略受参数e和f的共同影响。若e+f<26.6,可知在怀特流形W上,>0。系统达到均衡时,p1*=1,即化工企业的均衡策略为继续生产M。反之,若e+f>26.6,则在W上,<0。均衡状态下,p1*=0,即化工企业的均衡策略为停产搬迁S。

怀特流形演化解显示,当采用集体抗议形式所争取的利益比付出的成本低时,周边居民便不会选择该策略。相反,当所获收益高于成本,居民会根据化工企业的行为而选择应对策略,即若化工企业继续生产,则周边居民集体抗议,若化工企业停产搬迁,则周边居民妥协接受。对于化工企业,他们仅根据自身的利益大小判断采取何种策略,当企业的经济损失以及给予居民的补偿额较高时,化工企业会选择停产搬迁,相反则选择继续生产。

其次,分析大连PX事件动态博弈模型的心智模型演化解。周边居民和化工企业的选择均由对方的策略直接决定,而最根本的影响因素依然是各个参数的取值。以周边居民而言,当化工企业选择继续生产的比例Y1>-0.017/(e-0.108)=m时,其选择集体抗议策略的群体比例会不断增加,反之比例减少。具体来说,当-∞m的条件下,周边居民选择抗议的比例才会增加,否则会逐渐减少;当0.091m是不可能成立的,即周边居民会倾向于妥协接受;当e>0.108时,m∈(-∞,0),Y1>m是恒成立的,即周边居民区域选择集体抗议。然而,对于化工企业而言,只有当周边居民选择集体抗议的比例X1低于263.4/(e+f)=n时,他们才会选择继续生产。具体来说,当01,X1

心智模型演化解显示,当周边居民通过抗议的方式争取到的利益较低(或者较高),且此时如果化工企业采取继续生产策略的群体比例较高,那么居民将倾向于选择集体抗议。然而,当抗议的收益介于中间时,周边居民反而选择妥协接受。与怀特流形演化解相同的是,化工企业的选择受抗议所带来的经济损失以及给予居民的补偿额的影响。不同的是,化工企业的选择还受到居民策略的制约,若周边居民选择集体抗议的比例较低,则化工企业倾向于继续生产。而只有在抗议所带来的经济损失和补偿额较高且居民选择集体抗议的比例较高时,化工企业从才会停产搬迁。

通过上述分析可知,两种均衡的结果比较相似,都可以从一定程度上客观地反映博弈双方的策略选择是如何演化达到均衡的。然而,相比较而言,心智模型演化解的约束条件更严格,也就是说通过心智模型理论求得的演化均衡解能够更加准确地表示PX事件中化工企业与周边居民对策略选择的变化趋势。

五、结语

在我国建设全面小康社会过程中,人民群众对于环境健康问题日益关注。以全国各地频发的PX事件为代表的环境污染群体性事件给地方政府的经济发展和社会治理提出新挑战。本文着重从化工企业进行PX项目立项与周边居民是否接受的动态博弈角度出发,并考虑到PX事件具有较强的空间传染性和群体模仿特征,构建了环境污染群体性事件的扩展式演化博弈模型。在此基础上,又进一步讨论了该模型所对应的怀特流形演化解和心智模型演化解。

由于扩展式演化博弈存在着两个不同层次的学习过程:一种是在阶段博弈内部存在着后行动者的信念更新问题,另一种是不同演化阶段下参与者的观察模仿过程。由此,造成了扩展式演化博弈求解的困难。本文比较了Cressman提出的怀特流形演化解与心智模型演化解的差异。首先,环境污染群体性事件演化博弈模型的怀特流形演化解为:化工企业根据自身的收益选择继续生产策略还是停产搬迁策略,周边居民则相机决策(在企业继续生产的情况下居民集体抗议,而在企业停产搬迁的情况下居民妥协接受)。其次,该模型的心智模型演化解为:博弈双方的策略选择均取决于对方的策略以及自身的收益情况。从两种求解结果可以发现,怀特流形演化解反映了化工企业对利益的追求以及周边居民对组合策略的选择,而心智模型演化解考虑到参与者认知结构的的不同,更加形象具体地描述了博弈双方策略选择的演化过程。最后,结合大连PX事件的案例进行了数值分析。

在环境污染群体性事件的诱发、演化和应急处置过程中,无论是大力推进招商引资工作,还是出于社会维稳的考虑,地方政府对于整个事态的演化发展均发挥着关键的作用。为了便于分析,本文仅考虑了化工企业与周边居民之间在事态演化中的博弈过程。未来可以进一步考虑地方政府通过影响博弈收益的形式介入到事态处置过程,或者针对环境污染群体性事件的应急处置阶段,构建地方政府与周边居民之间博弈模型,揭示该阶段事态的演化规律。

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