复杂系统平衡态演化在经济中的应用探索

王豪

【摘 要】 本文通过米堆实验，提出了复杂系统向输入与输出平衡态的演化规律，且演化的过程受系统内部结构因素影响，改变内部结构将打破已有的平衡态，但并不影响系统向新的平衡态演化。根据复杂系统平衡态演化及演化过程中内部结构因素的影响，在经济应用方面进行了探索。

【关键词】 复杂系统；演化；米堆实验；经济增长

一、引言

复杂系统的演化问题一直是21世纪科学研究的热点，迄今为止，国内外学者已经提出很多复杂系统演化的理论，其中代表性的有普利高津的耗散结构理论、哈肯的协同学、P.Bak的自组织临界性等。[1-3]总的来说，他们为复杂性的研究做出了探索，提出了许多有价值的理论。在复杂系统理论提出后，越来越多的学者意识到，这些理论在其他领域的应用价值。而经济领域，由于经济系统本身就是多种结构层次，多种因素相互影响，相互作用，动态变化的开放系统，因此也成为复杂系统理论应用较多的领域。但现阶段有很多研究陷入了误区，用复杂系统理论去分析股票，金融，企图对未来股票走势，金融行情做出预测，而他们所依据的也就是复杂系统中P.Bak提出与的自组织理论中的幂率规律，这种理论存在的明显缺陷是数理统计规律扭曲了系统演化的本质，演化是随时间变化的，而这种按大小等级的统计排序，掩盖了时间秩序因素。另有一些采用计算机模拟等手段，其前提各种假设，条件限制往往难以符合现实的情况。著名的经济学家阿瑟和他的同事杰佛里·麦克尼考曾通过很长时间来观察模拟模型在经济学的作用，最后得出了两个结论：第一，多数情况下，只有那些不能做分析性思考的人才借助计算机模拟。经济学要求用演绎法和逻辑分析，而计算机模拟却正好与之相反。第二，你只要把自己的假设设置于计算机模型，就可以从计算机模拟中想得到什么结论就能得到什么结论。[4]出现这些问题，反映了这些理论不是通用的，一些结论也并不像预期的那样完美，存在着许多缺陷，特别是在其他领域的应用中，遇到了很多困难，因此演化的研究需要有新的思路。

二、平衡态思想

对于众多复杂性理论在应用中出现的问题，有学者认为，复杂性的研究从复杂走向困惑。[5]出现这种局面，主要有以下几个方面的原因。首先，这些理论都是从特殊背景出发而提出的，具有特殊性，因此在拓展到其他领域必定会存在某些方面的不适应。其次，许多研究借助于计算机模拟等手段，假设条件过多，往往与现实情况不符。最后，没有抓住普遍性的问题，许多研究工作脱离实际系统，缺乏哲学指导。就复杂系统而言，它首先是一个开放的有物质能量输入输出的系统。因此，系统的输入输出关系是开放系统的一般性问题，它也是所有复杂系统的一般性问题。研究一个真实复杂系统的输入输出关系十分困难，必须用一些简化模型，才能够抓住真实系统的普遍问题。沙堆和米堆就是这样一种经典的简化模型，通过一系列的米堆实验，从输入与输出关系入手，可以得到感性的演化规律的认识。

1、米堆实验步骤

（1）实验用直径为20cm的圆盘，分别采用大米，芝麻，荞麦作为材料；

（2）将选好的盘放在精度为1g的电子称1中央，记下盘子重量；

（3）用另一精度为1g的电子称2称取77g大米，然后将大米缓慢加入电子称1的盘子中，待电子称1显示数据稳定后，记下其读数，并减去盘子的重量，得到米堆的重量；

（4）重复步骤2直至300次；

（5）每次添加127g大米，重复步骤1、2、3；

（6）换用芝麻，荞麦重复步骤1、2、3；

（7）先添加77g大米，一定次数后，改为添加大米和荞麦的混合物。

如下图所示，图1为每次添加77g不同添加物的结果。图2为每次添加127g不同添加物的结果，图3为先添加大米，后改为添加荞麦合大米混合物的统计结果。

2、实验现象和结论

开始往盘子里加入的米粒都停留在原来的位子，随着不断的加入，米堆变得越来越陡，坡面上的米粒有的停留在原来的位子，有的缓缓下滑，造成一些小的“雪崩”，最终，米堆系统的高度和坡度都几乎不变，正如图1反映的那样，米堆系统的重量变化只在一个极小的范围内波动。看起来系统是向重量变化减小的趋势演化，而根本原因是加入米粒的重量和从米堆系统中滑出盘子边缘的米粒的重量达到了平衡。换用芝麻和荞麦重复实验，得到的相同的现象，系统总是向输入与输出的平衡态演化。而不同的是，其达到平衡态是的状态是不同的，用米粒，芝麻，荞麦三种材料，最终系统的重量分别约为1918g，1415g，1627g。

为了进一步验证这种相同的趋势和不同平衡状态，又进行了另外两组实验，每次添加量为127g，结果如图2所示，系统仍是向着平衡态的趋势演化。第三组实验，在用米粒作为添加物每次添加77g达到系统平衡状态后，把添加物改为米粒和荞麦的同等比例混合物，继续每次添加77g混合物，结果如图3所示，系统偏离了原来的平衡态，经过短暂较为大幅波动后达到了新的平衡态。

由此实验可以得到感性的认识，沙堆总是自组织地向输入与输出平衡的方向演化，而且这个过程会受到系统内部结构因素的影响，改变系统内部结构会使系统的平衡态发生变化，但系统仍然会向输入与输出的平衡态演化。

三、平衡态思想在经济中应用

1、平衡态思想应用于经济系统

经济系统是一个开放的复杂系统，但和沙堆系统的性质或属性是不同的，一个是自然物理属性，一个带有社会的属性，为什么由沙堆实验得出的平衡态演化规律适用于经济系统。这是由于，输入与输出平衡态思想的提出角度就从复杂系统最本质的角度入手的，是具有普适性的，虽然属性不同，但其中输入与输出所扮演的角色仍然存在，对立与统一的矛盾仍然在起作用。而内部影响因素本质上在经济系统中也存在，只是其换了一种形式。如输入，在经济上的输入可以是资金，也可能是创新技术或者人员的输入。内部结构，更多指的是经济中的产业结构，进一步具体也可能是职能部门，职能层次的划分。这种类比的思想，虽然不能取代经济问题的具体研究，但可以借鉴研究方法和思维方式。因为对象总是不同的，有特殊和具体之分，因而具体问题还得具体分析。

2、内部结构因素对经济的影响

经济系统的内部结构也就是经济系统的组成和构造，它是一个多层次，多因素的复合体，从不同角度考察具有不同的含义，在这里主要从经济各部门组成和构造考察，则经济结构主要指产业结构，分配结构，交换结构，消费结构等。其中，产业结构与经济增长之间存在着必然的联系，[6]不同的产业正如经济系统这个沙堆的不同添加物，在经济系统不断向平衡态发展的过程中，不同产业能使经济达到的平衡态是不同的，对产业机构的调整，必然也会打破现有的经济发展状态，使经济向新的平衡态发展。经济的增长也就是经济系统不断变化发展中，趋向的新的平衡态是高于或者是优于原有经济系统的平衡态。因此，从内部结构来看经济增长的关键在于如何通过调整升级产业结构来优化经济系统的发展趋势。

产业结构的调整就是生产要素在不同部门之间转移的过程，实现经济增长就是通过生产要素的合理转移与流动，改变市场的供给和需求结构，最优化各种资源的利用，带来总产出的增加，[7]这种调整产业结构带来的经济增长反过来又会影响产业结构的比例，决定产业结构的大致类型，然而当经济发展到一定阶段，某种产业对经济增长的作用也可能并不明显甚至可能是制约作用。总之，产业结构的调整和经济增长在动态发展中相互起促进或制约作用的。因此，在调整产业结构时必须要考虑的一点是，这种产业结构的调整是与经济系统本身的发展阶段相适应的。在我国三种产业，农业、工业、服务业中，不同的发展阶段，每个产业的贡献率也是不同的，许多学者也对此进行了长期研究，对经济持续性增长提出了不同建议，如大力发展第三产业，重视三大产业协调均衡发展，鼓励企业合作，形成规模经济，实现共赢，[8]推进产业结构合理化和高级化等。[9]

四、结语

复杂系统演化规律具有普适性，这种普适性可以应用在很多领域。经济系统，由于其本身就具备复杂系统的许多特性，是一个开放复杂的系统，因此可以适用这种规律。经济系统的演化和发展，总体上也是呈现这种动态变化的，在普适性影响因素下，不断向输入与输出平衡态演化的趋势。本文中，只讨论了一类普适性因素，即内部结构对经济的影响，在实际的经济系统中，则存在更多的普适性影响因素。例如，国家倡导的一带一路经济战略布局也可以看作是从边界条件这一因素对经济的长期稳定发展所采取的策略，亚洲投资银行则可看作是从输入角度采取的措施，而国内现阶段进行经济转型的改革正是对经济结构的调整，这些都反映了这种演化趋势和影响因素的普适性。但需要注意的是，普适性的规律通常是抽象的，概括的，一些相关的概念，如开放系统，复杂系统，系统工程等也是如此，它们都是为某些具有相似特征一类问题提供宏观的研究思路和长远发展的见解，而不能即刻解决具体问题，因此，在针对具体经济问题时还要在这种正确的演化规律的指导下具体分析。如在经济中，有许多难以衡量的因素，文化习俗，宗教信仰，心理等潜在的因素，这些都会在一定程度上对经济的发展造成一定影响。总的来说，只有宏观与微观，抽象与具体结合，在经济向平衡态演化的总体思路下，根据普适性影响因素，针对具体问题采取具体措施，经济才能持续健康长久地发展。

【参考文献】

[1] PrigogineI，StingersI.Orderoutofchaos[M].NewYork，USA：BantambooksInc，1984.

[2] HakenH.AdvancedSynergetics[M].NewYork，USA：Springer-Verlag，1983.

[3] BakP，TangC，WiesenfeldK.Self–organizedCriticality[J].Phys.Rev.A，1988，38：364-374.

[4] [美]米歇尔·沃尔德罗普.复杂[M].生活·读书·新知三联书店，1997.501.

[5] 钱学森.创建系统学[M].太原：山西科学技术出版社，2001.413.53.

[6] 李宝仁.计量经济学[M].机械工业出版社，2008.36.

[7] 江小涓.产业结构优化升级：新阶段和新任务[J].财贸经济，2005（4）36.

[8] 范亚琦.国产业结构调整对经济增长影响的实证分析[J].产业经济，2015（1）135.

[9] 干春晖.中国产业结构变迁对经济增长和波动的影响[J].经济研究，2011（5）15.