基于主体的建模方法与宏观经济政策分析

隆云滔，李洪涛，王国成

（1.中国科学院 科技战略咨询研究院，北京 100190；2.商务部 国际贸易经济合作研究院，北京 100710；3.中国社会科学院 数量经济与技术经济研究所，北京100732）

一、引言

我国现已进入建设中国特色社会主义的新时代，思维要创新，理论要创新，宏观调控要创新，经济政策的制定与分析要建立在适应性微观基础上，这就更需要经济理论研究有新的视角和新的突破。宏观经济学家试图在国家层面或地区层面理解经济体的结构与表现，但是政府政策制定者试图影响这种结构与表现的方式。从这个视角对经济政策进行研究分析，通常要求我们对连接微观行为、交互模式以及在真实世界经济体中观察到的宏观管制的复杂反馈回路进行系统性的探索。然而，主流宏观经济理论仍然牢牢地扎根于一般均衡的微观理论基础（Colander，2006）[1]。近年来，经济学界兴起并运用基于主体的建模方法（Agent-based modeling，ABM）研究异质性交互主体组成的宏观经济系统的运行，试图揭示非常态的复杂经济现象（Tesfatsion et al.，2006；LeBaron et al.，2008）[2-3]。ABM 是一类模拟自动主体行为与交互的计算模型，涉及个体或集体包括组织或群体，通过构建一体化模型分析评估行为、政策或影响因素对整体系统的影响，目前已在生物学、政治学、社会学与经济科技等领域有应用（Marchi et al.，2014）[4]。基于主体的计算经济学 （Agent-Based Computational Economics，ACE） 将复杂演化系统定义为经济思想的计算研究，ACE将经济体看成是由自主交互主体组成的演化系统，通过ABM构建经济模型的计算研究（Tesfation，2003）[5]。ACE 属于研究经济过程的ABM，将在经济学研究中发挥更为重要的作用（Arthur，1994；Farmer et al.，2009）[6-7]。传统的主流数学模型不能将政策制定者感兴趣的微观变量融入模型中，从而使得主流经济学在运用数学方法研究相关问题时常碰到难以规避的难点（Zhang et al.，2016）[8]。该思想主要来源于简单的个体行为规则与交互机制以产生集聚管制与内生性危机的涌现。在某种意义上，构建“自下而上”的宏观经济体是一种生成式方法 （Epstein et al.，1996）[9]。Dosi et al.（2010）运用ABM的分析框架连接传统凯恩斯理论与熊彼特理论，研究宏观经济特性与公共政策对经济发展的影响[10]。

基于主体的ABM类模型分析一个或者多个市场上分散式的匹配机制，是为了产生某些宏观经济涌现性。Fagiolo et al.（2004）研究了劳动力市场动力学与总产量的演化，构建了一个分散式的匹配过程，在以内生化价格形成与随机技术过程为特征的背景下描述工人与企业之间的交互[11]。Russo et al.（2007）提出了一个基于主体的模型，在该模型中，有限理性的企业与工人在完全分散化的市场上，商品与劳动力相互作用，最终产生相应的结果[12]。该模型用来分析财政政策促进R&D投资，进而可能促进经济增长方面的作用。Gaffeo et al.（2008）[13]通过引入类似的匹配协议分析深化了信贷市场（Russo et al.，2007）[12]的模型。Cincotti et al.（2010）通过考虑商业银行拓展的信贷与中央银行发行的货币量，研究货币总量与产量、价格动态之间的相互作用，着重研究了定量宽松货币政策的影响[14]。在Dosi et al.（2006，2010）[10，15]研究的基础上，Dosi et al.（2013）分析了收入分配与经济政策之间的相互作用[16]。他们发现更不平等的经济面临更严重的商业周期波动、更高的失业率，以及更高的犯罪率。同样，他们也发现财政政策具有抑制经济周期、减少失业与大危机的可能性，并可能正面地影响长期增长。因此，基于主体的宏观经济模型表明微观基础的另一种构想对复杂环境而言是可能的，而且这对政策建议也有相应的影响（Dawid et al.，2011）[17]。Riccetti et al.（2012）构建了一个具有异质性主体的宏观经济框架，通过分散式的匹配过程相互作用呈现市场之间的共同特征[18]。通过完全分散式的匹配机制，他们提出了由三类计算主体（家庭、企业、银行）构成的模型，在商品、劳动力、信贷与存款等四类市场上相互作用。

新古典主义经济通常将经济体看作是简单的、线性的、同质且静止的世界。ACE用来探讨市场、工业以及经济性质的模型类型要比传统的新古典主义的经济模型复杂的多。ABM是ACE中用来构建模型最核心的技术。现代计算平台上的ACE模型包括数以百万计的异质性交互主体（Axtell et al.，2001）[19]。王国成（2015）介绍了计算社会科学的理论方法与应用案例，对行为分析、刻画与逻辑起点、复杂性与涌现性等进行了研究[20]。本文主要探讨ABM在宏观经济政策分析中的应用，重点是ABM方法在我国的应用综述及前景展望。

二、基于主体的建模方法与经济政策的微观基础

基于主体的计算经济学侧重构建主体的真实行为与交互性的假定条件，注重真实的行为意味着扎根于实证与实验的微观经济证据。ACE可运用ABM方法建立系统中微观个体的交互规则以模拟经济行为与宏观经济系统的运行。李律成 等（2017）介绍了ACE的基本概念框架，并对目前几种主流的仿真平台进行了比较，从微观、中观、宏观三个层次对相关研究进行了梳理与综述，着重介绍了区域及国家创新系统中的创新扩散、创新政策仿真，提出了ACE当前的应用前景与发展趋势[21]。认知经济学家（Kahneman et al.，2000）提供的证据表明，完美理性与远见假设被有限理性与适应性行为所取代[22]。一般而言，ACE学者们一致认为模型中的主体应该“与经济学家构建经济体具备相同的信息”（Colander，2006）[1]。类似地，来自网络理论（Albert et al.，2002）[23]与社会交互（Brock et al.，2001）[24]的见解表明，涉及主体交互的不现实且过于简化的假设条件通常在新古典主义经济模型中应用，并允许直接的、非常重要的交互模式。对于政策制定者而言，弄明白如何利用ACE宏观模型分析宏观经济政策至关重要。中央银行的研究者们很少会想到使ACE宏观模型与数据相符，政策制定者应该思考如何将ACE模型拓展到当前的政策思考中。

在过去二十年里，基于主体的建模方法在经济学中的研究与应用得到了快速发展。这方面的文献数量大大超出了我们的想象。ABM在经济学中的研究已经形成了模块化，以下十个主要的特征可以用来刻画经济中的 ABM 模型（Fagiolo et al.，2012）[25]。

（1）自下而上的观点。人们通常采用自下而上的观点描述分散经济。集聚性必须作为可能的不受约束的微观动态在基本实体（主体）水平上的宏观结果。这与传统的新古典主义经济模型自上而下的本质形成对比，底层水平通常由一个典型个体组成并受到与均衡、理性联系的强一致性约束的限制。

（2）异质性。主体几乎所有的特征都是异质的。

（3）演化复杂系统方法。复杂系统中的主体随时间演化。因此，集聚性被认为是简单实体之间重复交互的涌现，而不是来自由建模者强加的理性与均衡的一致性要求。

（4）非线性。发生在ABM模型中的交互本质上是非线性的。此外，微观与宏观水平之间存在非线性的反馈回路。

（5）主体直接交互。主体此刻做出的决定通过适应性预期直接取决于群体中其他主体过去所做的决定。

（6）有限理性。真实世界经济主体所处的环境对于高度合理化的一个可行的简化假设过于复杂。大多数时候主体归咎于某些局部的且部分的理性原则。更一般的是，主体假定为具有适应性预期的有限理性实体。

（7）学习本性。ABM中的主体在动态变化环境下进行开放式搜索。这归因于持续引入新奇行为模式，以及在异质性主体之间交互作用的复杂性。

（8）“真实的”动力学。部分原因是适应性预期的结果，ABM以真实的、不可逆的动力学为特征：系统状态以一种路径依赖的方式演化。

（9）内生的且持续的创新。社会经济系统本质上是不稳定的。在经济系统持续不断地引入新的行为模式，这本身就是学习与适应性的推动力。因此，主体面临“真实的（奈特）不确定性”（Knight，1921）[26]仅仅能够部分地形成预期，比如技术成果等。

（10）基于选择的市场机制。主体通常经历一个选择机制。例如，竞争企业生产的商品与服务由消费者选择。使用的选择标准本身是复杂且跨多个维度的。

ACE建模方法为研究者提供了可靠的分类法，有利于解释某些特殊的经济现象（Tesfatsion et al.，2007）[2]。

三、基于主体的建模方法在宏观经济政策分析中的应用

近年来，基于主体的建模方法在研究政策问题时越来越引起学者们的重视（Dawid et al.，2008）[27]。这方面的成功部分源于政策制定者对详细的模拟模型结果信任度的提高，通过模拟模型可以更加细致地观察潜在的经济结构。ABM在解决政策问题方面的作用变得越来越强大，ABM可以应用到不同的研究领域，比如经济增长、工业动力学、市场设计、环境监管以及交通管理等。本文主要对ABM在宏观经济政策分析及其与微观基础的交互适应性等方面的应用进行评述（Fagiolo et al.，2012；Fagiolo et al.，2017）[25，28]，从以下四个方面进行讨论：货币政策、财政政策、银行监管以及收入分配政策。

（一）在财政政策分析中的应用

大萧条重新唤起人们利用财政政策解决处理经济萧条问题。相对主流方法而言，ABM的一个优势是有可能共同研究财政政策的短期与长期效应。Dosi et al.（2010）尝试开发一个ABM，将凯恩斯的需求理论与熊彼特的技术推动经济增长理论联系起来（简称K+S模型）[10]。该模型由资本品企业、消费品企业、消费者/工人以及公共部门构成。资本良好的企业展开研发并销售不同的机器工具给消费良好的企业。消费者通过为企业提供劳动力取得收入，并购买消费品。政府征收税费并提供失业救济金。该模型能够产生内生增长与商业周期并可以复制一系列有关宏观经济动力学与微观经济动力学的典型化事实。按照生成的输出量经过实证检验后，K+S模型可以用来研究财政政策对平均GDP增长率、产出波动性以及失业率的影响。他们还发现凯恩斯财政政策是经济增长的必要条件并且可以很好地抑制经济波动[10]。此外，Dosi et al.（2013）发现收入分配与财政政策之间存在强相互作用：收入分配偏向利润越多，财政政策的效果就越明显[16]。

Haber（2008）运用ABM开发模型以研究不同预期形成机制的交互作用以及货币政策、财政政策的影响，从而对政策效果进行评估，并分析在不同的预期形成过程中的不同程度的理性与差异对财政与货币政策的影响[29]。在基于主体的宏观经济模型中的金融监管问题同样也引起了大量学者的关注（Riccetti et al.，2013）[30]。在 Riccetti et al.（2012）提出的基于主体的分散化模型与宏观经济模型匹配后，分析银行监管对宏观经济动力学的效果[18]，研究发现过于严厉的监管政策是有害的，因为它会减少信贷可获性。相反，过于宽松的约束可以帮助银行获利并增加它们的资产净值，因此设定约束条件并不是说没有约束。另一方面，如果银行利润与更高的股息支付率相关的话，那么金融脆弱性增加可导致更为疲软的经济环境、更不稳定的商业周期，以及更高概率地触发金融危机。

（二）在货币政策分析中的应用

动态随机一般均衡（Dynamic Stochastic General Equilibrium，DSGE）主要研究货币政策，寻找最优的货币规则。然而2008年以来发生的全球经济衰退已经表明，仅凭货币政策不足以将经济带回到稳定的增长路径上来。基于主体的建模方法可以用来评估货币政策的效果与局限，并可以将ABM产生的结果与DSGE模型的政策建议进行比较。Dosi et al.（2013）通过加入银行变量（收集企业的存款并对资金受限的公司以一定的顺序提供贷款），拓展K+S模型[16]。该模型通过利率调整来评估货币政策的效果，以及评价不同的宏观与微观经验规律下对银行监管框架的影响。模拟结果表明更高的经济不平等加剧产量、失业率的波动性以及严重危机的可能性（Fitoussi et al.，2010；Stiglitz，2011）[31-32]，不断增大的经济不平等是大危机的根源。收入不平等的特征同样也影响了货币政策的有效性。当经济不平等较小时货币政策是非常有效的，利率对产量波动与长期增长都具有显著影响。收入不平等程度很高的经济体，当货币政策完全失效时会陷入流动性陷阱。类似的，Lengnick（2011）利用ABM估计货币的短期与长期中立性[33]。

基于主体的建模方法采用泰勒规则探讨货币政策对经济影响的研究日益增多（Gatti et al.，2005；Oeffner，2008；Raberto et al.，2008；Mandel et al.，2010）[34-37]。在这方面，政策分析的例子与DSGE模型中的政策分析类似，但是源于复杂性科学的ABM类方法和工具能带来新的见解。Gatti et al.（2005）构建了由企业、工人与中央银行组成的一个虚拟经济体[34]，该经济体采用承诺策略或者适应性的可自由支配的策略执行货币政策。广泛的资本市场不完美意味着货币政策通过信贷渠道影响经济，货币从长期来看不是中性的。模拟结果表明泰勒规则并不成立，而且通过标准的损失函数准则说明适应性规则优于承诺性规则。Mandel et al.（2010）根据投入产出表开发了一个多部门、异质性主体模型，按照泰勒规则执行的货币政策可能会导致经济更加不稳定[37]。

Cincotti et al.（2010）研究了非常规的货币政策评估模型[14]。他们基于EURACE平台开发了ABM用来评估量化宽松的货币政策。EURACE①是一个大规模ABM平台，用来捕获欧洲经济的主要特征并对欧洲政策进行分析 （Dawid et al.，2011；Deissenberg et al.，2008；Dawid et al.，2013）[17，38，39]。模拟结果表明当实施扩张性的财政政策与量化宽松的货币政策时经济会好转。然而，从长远来看这种扩张性政策会提高通货膨胀并导致产量的波动性增高。张世伟 等（2005）构建了ASMEC-C模型模拟分析了货币政策与财政政策的政策效应，但与目前兴起的基于主体的建模方法有一定的区别，基于主体的一体化建模方法可以系统全面地分析各种政策的影响以及相互作用[40]。

（三）在银行监管实践中的应用

当政策制定者想要测试不同的监管框架对银行行为的影响时，基于主体的模型的灵活性是极其有用的。例如，ABM可以评估不同的法规如何影响银行同业支付系统的流动性，或者其他的微观审慎规则如何影响宏观经济的稳定性。Ashraf et al.（2011）采用ABM研究了不同法规约束下异质性企业与为其提供信贷的银行之间的相互作用行为[41]。银行受各种法规的约束，比如资本充足率以及限制贷款与价值比率等。该模型的结果与美国的数据校准表明，经济可能遭受“罕见的灾难”，银行行为强烈地影响宏观经济表现。银行的确是经济体系中非常重要的“金融稳定器”，放宽新企业的进入并避免现有企业的破产。结果，不太严格的微观审慎银行监管使得经济更快地从危机中复苏过来。Raberto et al.（2012）通过EURACE模型发现，较低的资本充足率可以刺激短期增长，但是更高的私人债务股份占比可以导致企业破产的概率更大，信贷配置以及长期更严重的经济衰退[42]。

对经济体网络结构的建模从来没有嵌入到DSGE模型中，这种考虑的欠缺已经阻碍了这些模型解释2008年经济危机的涌现、深度以及扩散的能力，信贷市场网络的拓扑性质具有基础性的作用。ABM已经开始研究替代的网络设置与宏观经济性能之间的联系。基于主体的模型可以用来研究政治经济学问题，这些问题通常与中央银行体制作用的演化以及被大众熟知的货币政策的方式密切相关。Arifovic et al.（2010）运用ABM在更一般的框架下分析了中央银行面临的时间不一致问题，有限理性的演化学习政策制定者与一群异质性主体之间的相互作用决定实际的通货膨胀率[43]。主体或者相信中央银行公布的通货膨胀率或者利用适应性学习策略预测未来的通货膨胀。校准模型的模拟结果表明中央银行学习维持一个正的均衡，但相信者的比例是波动的。这个结果相比标准模型确定的均衡而言是帕累托最优的。

（四）在中国收入分配政策中的初步应用

我国一段时期内的收入分配政策秉持效率优先、兼顾公平的原则，通常采用按劳分配与按生产要素分配相结合的方式。随着改革开放政策的稳步实施与我国经济的快速腾飞，收入差距日益显著，如何在中国特色的社会主义经济发展过程中，减少贫富、城乡、行业以及地区收入差距是迫切需要解决的问题。我国学者在社会科学复杂性研究与经济政策模拟方面做了大量的探索，如王国成（2014a）[44]、万相昱（2013）[45]。

收入分配差距过大对社会各个阶层的影响具有非常大的异质性。导致收入差距扩大的原因很多，通常认为制度因素、社会发展所处的阶段不同以及收入分配政策是收入差距拉大的主要因素。传统的收入不平等的测度指标及方法，基本上建立在同质性假设的微观基础之上，而收入分配及差距的演化仅仅以货币与实物来度量，不足以揭示动力学机理与政策效应。用以衡量收入分配差异程度的基尼系数对不同的收入主体与社会结构而言具有很强的异质性。如何刻画收入分配政策对各类人群的影响，以及不同的收入政策如何影响收入差距的演变，单纯依赖传统的计量模型远远不够。基于主体的建模方法可对不同收入水平以及不同社会体制下的行为主体设定参数，构建一体化模型，从而系统地分析收入分配政策对人们生活水准的影响。

收入分配政策与财政政策、货币政策密切相关，Dosi et al.（2013）利用基于主体的凯恩斯模型研究了收入分配与财政/货币政策之间的关系，同时在模型中考虑了利率与失业率，得出收入分配更多地偏向利润，则财政政策效果更大的结论[16]。我国也有不少学者利用基于主体的一体化建模方法在收入分配政策方面进行研究，如王国成（2014b）[46]从行为分析与微观模拟的视角研究了收入差距演变的动因与机理，从复杂适应系统的研究思路出发，系统全面分析论述我国收入分配政策的利弊，并提出相应的政策建议。我国收入分配政策的改革应以市场机制为调整导向，推进中央与地方税制改革，合理规范收入分配。为了刻画异质性主体收入所得税逃税的现象，Hokamp et al.（2010）利用ABM构建了异质性主体在不同政府政策下收入所得税逃税的演化与程度，并发现道德准则与时间效应在减少收入所得税逃税方面的作用最大[47]。我国收入分配政策亟需调整与改革，基于主体的一体化建模方法可为我国收入分配政策的调控提供更为可行有效的措施。

四、总结与讨论

宏观经济政策设计在社会福利方面扮演着非常重要的角色，需要经济政策措施的协调应用。基于主体的建模方法可以将经济过程看作是交互主体的动态系统的计算建模，是研究分散式市场经济的有力工具。基于主体的建模方法可以很好地复制典型化事实，同时有能力对中、长期政策措施的实施效果提供有意义的见解，但目前还不太适合预测商业周期。基于主体的建模方法的主要优势表现为在复杂的社会经济环境下可对异质性主体的交互作用构建模型，并能考虑和揭示多种因素交互影响下的各类产品市场的运行机理、过程及宏观结果。

基于主体的模型可能更容易被政策制定者接受，因为它们通常是以更多的经济结构为特征的。Kollman et al.（1997）[48]给出了当个人偏好在不同的选举机制下聚集时研究经济政策选择中方差的方式，ABM作为积极的政策分析工具还远远没有得到充分利用。基于主体的封闭宏观经济模型必须包含所有相关的市场，但这也并不意味着所有这些市场必须以相同的维度与机构来建模。然而，基于主体的封闭宏观经济模型通常是相当大的，而且构建大的模型需要很大的计算能力。

基于主体的建模方法在宏观经济政策中的应用分析尚处于探索阶段，目前ABM在财政政策、货币政策以及银行监管方面的应用研究已有相关成果，此外，在我国收入分配政策方面也有相关研究探索，该方法对我国相关经济政策的制定与实施具有非常重要的前瞻性意义。探讨适合中国国情的基于主体的宏观经济微观模拟模型，分析我国新时代宏观经济运行的态势，可为我国经济政策的平稳运行提供方法支撑。

注释：

①EURACE是一个大型的基于主体的模型与模拟器，主要研究由三个经济主体：实体经济、金融体与政府部门构成的一个完整的集成宏观经济体。在基于主体的建模方法下，EURACE经济主体主要以有限理性与适应性行为以及在分散市场上的两两相互作用为特征。

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