开放式自适应系统的优化与动态平衡

1、    开放式自适应系统的优化与动态平衡摘 要：本文在分析经济现象中纳什平衡所存在的局限性基础上，提出一种开放式的自适应系统，并重点研究这种系统下的个体相互作用以及全局优化等特性。我们将以项目招标以及食物链的具体案例为对象，分析系统的状态、规则、边界条件、目标、以及作用规律本身，随系统发展而进行的动态调整和优化过程。相关系统的开放性、优化以及动态平衡等现象，将可能为社会经济体系提供一定的借鉴作用。关键词：经济系统；动态平衡；优化1. 引言社会经济体系作为人类个体生命活动以及社会群体活动的最重要部分，影响了个体以及社会群体发展的每个环节。历史上，由亚当&#

2、183;斯密奠定的“市场经济”体系，因为“利益学术最大化追求”和“自由竞争”两大规律对经济活动的促进作用，结合其他历史因素（包括科学技术的发达、国际竞争的优势等），形成了如今在国际上占主导地位的、繁荣强大的资本主义经济体系。自由竞争为促进个性解放，为人类社会的物质财富以及文明的发展与繁荣起到了巨大的推动作用。但以“利益最大化”与“自由竞争”为基本原则的自由经济环境演化，因为表面看上去的无规及无序性，同时也因为系统所伴随的经济危机等现象，这种结构的稳定性以及合理性一直受到人们的怀疑。对自由经济体系中“利益最大化”原理的挑战，除了产生于一个多世纪之前的计划经济思想之外，另外一种比较流行的考虑，是1

3、950 年约翰·纳什提出的“非合作”博弈论中的平衡态（纳什平衡）理论。虽然当时只是做为博弈论体系的一种新模型，但因为随后在经济、社会、政治、管理等领域的影响，纳什平衡被认为是对自由经济的一个突破，并因此获得1994 年诺贝尔经济学奖1-5。本文试图分析纳什平衡在经济系统整体优化方面所存在的局限性，并进一步讨论经济系统作为一个开放式体系，在考虑个体相互作用以及其他边界条件与作用规律的制约下，利益最大化原理的表现形式。通过分析几个具体案例，我们详细讨论这种体系的动态优化与趋向平衡的过程，包括系统的目标、过程、手段、规则、边界条件、以及制约规律的调节与优化。个体利益的最大化原则，在当今的经

4、济全球化以及全球资源紧缺和环境恶化的情况下，将需要拓展从而包括更多的制约因素和规律。社会经济体系的基本元素，以及制约其发展的基本规律，是数量庞大的多元系统。各个元素以及规律之间即可能相辅相成，又可能存在冲突、矛盾和不完备性。制约多元经济系统发展的一些基本法则包括：在最大程度实现每个个体生命价值的同时，实现群体以及社会整体，在最少的资源投入下、获得最大福祉的目的；当个体之间以及个体与群体之间的利益发生冲突和矛盾的时候，将通过系统的自身优化而实现动态平衡；通过以上过程，实现个体与群体、个体与社会之间的相互和谐以及共同繁荣与发展；而对“最大利益的追求”，是这个过程的一种表现形式。2博弈论相关案例分析

5、博弈论因为探讨的问题同经济领域（比如价格、市场、竞争、谈判等）一些基本现象的相似性与关联性，特别是在纳什创立“非合作”博弈的平衡态理论之后，成为现代经济理论的一个重要基础。但我们发现，“纳什平衡”虽然对经济现象或者社会活动中的某些规划、谋略、竞争等现象具有一定的借鉴作用，但其对经济系统包括对某些基本规律的理解上，可能具有一定的局限性甚至偏差。“纳什平衡”可以用多种不同的方式来说明，其中，一个具有代表性的是“囚徒两难”案例，我们将通过对这个案例的详细讨论，试图对相关经济现象进行类比分析。虽然具有很多不同的表述方式，这个案例的简单考虑，就是关于警察“审问两个偷盗并可能杀害被盗人的犯罪嫌疑人”的审问

6、规则（规则P）以及嫌疑人相应的选择方案。其中，偷盗已经有证据，嫌疑人将各自被判比如1 年刑期。警察提出的规则，如下表（一）所示，是针对杀人罪的指控。为防止串供，两个嫌疑人单独审问（非合作）。2.1 传统考虑以下是迄今被大家普遍接受的对以上案例的理解和考虑。从表（一）可以看出，对A、B 双方“风险最低”或者“最合算”的选择是策略4，即大家都承认。而实际上一种理想中的最好策略是双方都抵赖，大家都只被判一年；但由于两人处于隔离的“非合作”状态，一旦对方检举，则自己将面临10 年的刑期，这样风险太大。按照亚当·斯密的理论，每一个人都是从利己的目的出发，选择承认是最佳策略-得到半年的刑期，但前

7、提是同伙不承认；这种策略是损人利己的策略。而即使两人同时承认，至多也只会出现被判5 年的情况（策略4）。所以，两人合理的选择是坦白；而原本对双方都有利的策略1(同时不承认)就不会出现。以上双方都选择“承认”的策略与结果被称为“纳什均衡”，或者“非合作”均衡。以上“嫌疑人的选择”显示：“个人利益”与“群体利益”的冲突，各人追求利己行为而导致的最终结局是一个“纳什均衡”，也是对所有人包括对自己都不利的结局。两人在承认与抵赖策略上首先想到自己，这样他们就需要服长的刑期；只有当他们首先替对方着想时，或者相互合谋时，才可得到最短刑期。“纳什均衡”首先对亚当斯密的“看不见的手”（利益最大化）原理提出挑战。

8、按照·斯密理论，在市场经济中，每一个人都从利己的目的出发，而最终全社会达到利他的效果。从纳什均衡引出了对“看不见的手”原理的一个悖论：从利己目的出发，结果损人不利己。从这个意义上说，“纳什均衡”提出的悖论某种程度动摇了西方经济学的基石。2.2 作者观点以下是作者对以上案例以及迄今被大家所普遍接受的理解的分析，主要分两个方面。以上有关“警察”审问“嫌疑人”的案例，其所具有的最直接意义（一级效应），是说明“审问规则”（规则P）所对应的法律系统不完备，这种“审问规则”本身需要完善。此外，以上案例所具有的第二种意义，是在“所有各种可能几率事件中，选择最佳方案”的案例。以下是详细分析。（1）以

9、上案例和其结果（策略4），对于一个合理、完善的社会经济或者法律体系，能提供的直接借鉴作用应该是：在一个完善的法律体系下，警察提出的审问规则将应该是嫌疑人在陈述事实的情况下，得到自己的最大利益。从而，最大程度体现法律以“事实，并且只有事实”为基础的基本理念，并鼓励嫌疑人陈述事实。同这个目标相比，其他因素比如其他人是否招供，是否考虑其他嫌疑人的利益（利己还是利他），等等，其关联性就不是很大。而以上案例,是不管事实情况如何，囚犯都只有在警察设立的规则前提下，按照统计概率的几率去承认或者否认犯罪事实，那是审问规则所对应的法律系统不完备。比如，一个嫌疑犯(A 方)即使没有杀人，但在这个审问规则下，只要另

10、外一方(B 方)指认其杀人，则将被判罪；从而A 方对自己利益最大的考虑是承认杀人；这实际上不就是诬陷吗。以上案例通过设计一种“场景”，使得一个个体必须选择一种“牺牲其他个体的利益”，从而同时使自己陷入不利境地、而得不到对自己最有利的选择，实际是“规则”制定者、或者这个“规则”所定义的“系统”的特殊性，而和人性、和“利益最大化”、以及其他社会经济现象等关联很小。以上案例的规则和相应手段即使在实际审问过程中可能被使用，但对法律系统不具有任何普遍性意义。（2）以上案例的直接意义：就是定义了一种规则，在此规则下嫌疑人只能在几种可能选择中，包括考虑另外一个人的可能选择，而选择一种（风险小、刑期短）综合考

11、虑下的最佳策略。而这种选择，正是利益最大化的体现，而不是对这个原理的背离。以上的规则，我们并没有完全核实对所有可能情况的穷尽性，而只是举几个典型的可能选择。其中，最重要的将是需要体现“事实证明”性，即一旦没有相应的事实证明，则将被宣判无罪。这是现代法律系统被普遍接受的“假设无罪、直到被证明有罪”的基本理念。基于以上讨论，纳什平衡虽然为“损人不利己”提供了一个比较直接的案例，但在此基础上，认为相关案例构成对利益最大化原理的挑战，实际上是片面的。纳什平衡对拓展经济系统的思维方式，特别是对经济活动中各方面的竞争、博弈策略的规划，起到了一定促进作用；而且，“囚徒两难”悖论也只是纳什平衡现象的很多表现形

12、式的一种具体案例。但因为这个案例所具有的同经济现象的某种对应性，我们希望通过对这个案例的详细分析，引申出对经济系统某些基本现象和规律更具普遍性的描述手段和方式。社会系统是一个多元系统，我们几乎可以构造无穷多的模型，来和这个系统的某些特征来对应。而我们需要注意，社会系统（包括经济、法律、意识结构等等）的目标、手段（规则）、过程本身等，都是系统的独立元素，需要单独考虑；并同其他元素一样，需要进行评估和优化。针对纳什平衡的具体问题，虽然警察审案的目标和意愿是好的、合理的、正确的，但其方式和手段是错误的。所以，以上案例只能说明法律系统不完备，需要逐步优化。3. 经济系统中个体相互作用与边界条件4. 开

13、放系统与优化下面我们对具有相互作用以及边界条件制约下的多体系统的优化和动态平衡，提供具体的案例分析。4.1 项目招标模型复杂系统的招标项目：比如世界博览会馆项目，其中招标方一个，应标方多个(N 个)。为了保证招标方的利益最大化，即防止应标方（项目承担方）之间因为相互沟通而共同提高项目造价，招标方要求应标方之间采取“非合作”模式即没有信息沟通。非合作模式的优势：可以提高竞争性，有利于招标方降低项目造价；非合作模式的劣势：无法实现应标方的资源共享，造成一定程度的资源浪费。（实际上，合作模式的选择，不但取决于整体的优化，也同时取决于招标与应标方的竞争势力均衡）。标的：“非固定目标”式的招标项目，项目

14、的目标比如项目性能、价格等，不是固定的；对于固定“标的”的项目招标，可以选择在“性能”确定的情况下，取造价最低的方案；或者造价确定的情况下，取性能最好的方案；即所谓“取极值规则”（最大或者最小规则）。非固定“标的”项目：项目只有一个大致的方向，比如，造一个会馆，但没有特定的具体指标，比如没有固定价格，没有固定性能，以上参数只有大概的范围；需要根据应标方提供的方案，并根据一定的“系统规则”来遴选出“最好”的方案；其中，系统方案的筛选“规则”将可能随方案的不同而变化。我们参考如下的（性能、价格）的二维（x,y）分布图。把每个应标方提供的各自认为性能、价格从低到高的几种方案（比如N 个应标方各提供M

15、 个方案），画在一张坐标图上。在分布图上，我们假设，性能和价格呈现大体的线性关联，如图1 所示。按照“同一性能下造价最低，或者同一造价下性能最高”的“极值原理”（Q）筛选规则，我们可以把图1 的分布简约化成一个“子集合”分布，即保留右下角落的所有点，如图2 所示。经过以上“极值原理”的筛选之后，留下来的点都是“相互独立”的点，即任何两个不在同一格子中的点之间，在价格和性能上都没有重复 - 即相互正交。但这些点不一定完备，即某些“格子”上不一定有点存在。在以上“质量重心”筛选规则(Ph-1)基础上，我们可以根据资金量的大小，而对“质量重心”规则做高级加权因子（或者调节因子分布函数）的修正。比如，

16、如果资金量比较充足，则可以在高性能端加大求平衡的权重；而如果资金量比较紧张，则可以在低性能端加大求平衡的权重。而一旦考虑到权重因子，一个直接的问题就是筛选的公平性问题。需要防止招标方在实施过程中，因为同应标方的潜在利益关联，而通过修改加权因子来影响筛选结果。另外，当以上的迭代过程进行到大体收敛时，如果仍然有几个应标方可以提供类似的方案，则可以考虑让这几个应标方进行整合，形成一个项目共同体。从而利用应标方的资源整合优势，来优化项目总体的造价与性能。因为，开始招标时，为了防止应标方沟通合作而采取“非合作”模式，在对招标方具有造价优势的同时，存在几个应标方无法资源共享的劣势。（c）如果在分布图上，我

17、们假设各种方案的分布点没有特定的规律，而是几乎杂乱无章地分布在一定区间内，那么，性能和造价没有明显的函数关系（或者关联）。在这种情况下，如果发标方对方案（比如造价和性能）又没有特殊的倾向性，我们或者可以采用“几率均等”原则，通过随机抽样来决定采用哪个方案（从而实现公平性）；或者，可以利用”极值原则”进行筛选最佳方案。如果分布图上，我们假设性能和价格的分布点，出现有极值点，那么我们同样可以考虑选取极值点做最佳方案。从以上分析可以看出，社会经济所对应的开放式动态优化体系，是一个目标、规则、甚至系统模式（比如合作，或者非合作）都在随系统的发展而在逐步完善和优化的系统。系统模式：合作，非合作，二者动态结合，等。系统的模式（合作，非合作，或者兼容模式）也是一个动态的优化以及竞争过程。比如，如果应标方具有多年的合作关系，并具有整体同招标方抗衡的实力，那么完全可