复杂性经济学的基础

常规，新古典主义经济学假设面对明确的问题的完美理性代理（公司，消费者，投资者），并在与均衡 - 在均衡 - 这种行为引起的整体结果一致的最佳行为。这种理性的平衡系统产生了优雅的经济学，但是限制性的，并且通常是不现实的。复杂性经济学放松了这些假设。它假设代理商有所不同，他们有关于其他代理商的不完美信息，因此必须尝试理解他们所面临的情况。代理人探索，反应并不断改变他们的行为和战略，以回应他们相互创造的结果。得到的结果可能不处于平衡状态，并且可以显示不可见的模式和突出现象来平衡分析。经济成为没有给予的东西，而且不断形成一组发展的行动，策略和信念 - 没有机械师，静态，永恒和完美而是有机的，始终创造自己，活着，充满凌乱的生命力。

在过去的150年里，经济理论已将经济（公司，消费者，投资者）视为完美的理性决策者，面临着定义的问题，并达到与均衡的最佳行为 - 这种行为均衡的结果。这个观点带来了很多洞察力。但许多经济学家1,2,3,4,5,6,7已经指出，部分地基于为数学便利性选择的假设，而多年来，对其是否普遍适用的疑虑提出了怀疑。自20世纪90年代以来，经济学家已经开始将经济作为一种不断变化的复杂系统，而且这种探索已经出现了不同的方法 - 复杂性经济学。

复杂性经济学看到经济 - 或者利息的部分 - 不一定在均衡，其决策者（或代理人）不是超理性的，他们面临的问题不一定明确地定义，经济不作为一个完美的嗡嗡声，但作为相应的信仰生态，组织原则和行为。现已在整个经济学界面传播的方法，在20世纪80年代后期，它在Santa Fe Institute（SFI）的主要原因。但复杂性经济学的基本思想在经济学中具有更长的历史。即使在Adam Smith之前，经济学家们指出，经济中的总成果，如贸易模式，生产和消费的商品的数量，从个体行为以及个人行为反应地对这些聚集成果做出反应。有一个递归循环。

这是这种递归环，使经济成为复杂的系统。复杂性，整个主题8,9,10,11，因为我看到它不是一种科学，而是科学中的运动，它在20世纪70年代在布鲁塞尔，安娜堡和斯图加特的思维中有根源。它研究了元素在系统中交互的方式如何创建整体模式，以及这些模式的方式，又会导致元素改变或适应响应。该元素可以是细胞自动机中的细胞，或者在交通中的汽车，或免疫系统中的生物细胞，它们可以对相邻的细胞的状态或相邻的汽车或B和T细胞的浓度作出反应。无论哪种情况，复杂性都要求单个元素如何对当前模式的反应，它们相互创建，以及依次的模式。

我将描述的经济学下降降低了均衡和合理性的假设。但它并没有尝试丢弃标准假设，而是来自思考经济如何实际工作的途径。因此，除了提供正式的描述，我将根据我自己的经验，给出个人陈述这一经济学的到来。我也不会试图调查现场数百个研究。相反，我会讨论复杂性经济学如何，它是基于的，它是什么逻辑，它的主要主题是什么以及如何与复杂性和物理联系起来。我将讨论想法而不是技术性，并从自己和其他12,13,14,15,16,17,18,19,20,21之间的早期构建，以说明关键点，注意到这种方法具有变体22 ，23岁，25岁，25岁，并归功于Thorsten Veblen 1，Herbert Simon 2和Friedrich Hayek 26的早期工作。

标准经济学，称为新古典主义经济学，研究代理行为的经济中的结果如何，而且，它选择了几个标准假设：

完美的理性。它假设代理每个都使用完全合理的逻辑解决一个明确的问题来优化他们的行为。

代表性代理人。通常，通常，该代理与彼此相同 - 它们是“代表性” - 并落入代表类型的一个或少数（或分布）。

常识。它假设所有代理都有精确的这些代理类型的知识，其他代理商是完全理性的，它们太分享了这种共同的知识。

平衡。它假设聚合结果与代理行为一致 - 它没有给予代理商来改变行动的动机。

这些假设绝不是完全僵化的，但它们构成了一个接受的标准。他们是不是因为理论家必然相信他们是真的，而是因为他们大大简化了分析。

特别是均衡假设是基本的新古典主义理论。一般均衡理论要求消耗和生产的商品的价格和数量将与经济市场的总体价格和数量的整体模式符合 - 即，不会对这些整体模式进行改变的激励。古典博弈论询问一名球员的策略或移动将与他们的竞争对手的策略一致，也可以选择 - 即，这将是该球员的最佳行动方案。理性期望经济学询问与所带来的这些预测方法的结果一致的预期方法符合哪些预测方法 - 即在统计上，平均地将通过结果验证。

总的来说，这种均衡方法工作得很好。这是一种自然的方式来检查经济中的问题并开放这些达到数学分析，它阐明了各种经济学问题。我很佩服它的优雅;它屈服于Paul Samuelson的话语27，这是一种“AUSTERE审美恩典”。但它严重限制了可以看到的东西。通过其定义，均衡为建立新产品或新安排的均衡，为探索新的策略，对于触发新颖事件的事件，确实为历史本身而言，对新的策略进行了新的策略。所有这些都必须从理论中丢弃。 “在二十世纪均衡理论的稳定进步，”大卫辛普森说，“无遗憾地消除了所有不适合其假设的所有想法。”在过去的120年中，经济学家如Thorstein Veblen 1，Joseph Schumpeter 7，Friedrich Hayek 29，Joan Robinson 5,30等4,31,32,33,34,35已经反对平衡框架，每个框架自己的原因。

这是1987年的这个背景，那么新的SFI召开了会议，汇集了十大经济理论家和十名体力理论家，以探索经济作为不断发展的复杂系统。会议成功，一年后，这些初步探索成为SFI的第一个研究计划8,36,37,38.我被要求领导这个计划，并且在许多讨论之后，我们意识到我们一直在回到同样的问题：如果我们超越标准假设，经济学看起来像什么？

对于一件事，代理商不同39.小说市场中的公司可能有不同的技术，不同的动机和不同的资源，他们可能不知道他们的竞争对手是谁或者确实是他们如何思考的竞争对手。他们受到经济学家称之为基本的不确定性40.担任John Maynard Keynes于1937年描述了这一点，“欧洲战争的前景......兴趣率二十年来......关于这些问题没有科学的基础，可以形成任何可计算的概率。我们根本不知道。“ 41结果，代理面临的决策问题未逻辑定义，因此，它不能具有逻辑解决方案。因此，没有明确定义的理性行为。因此，没有“最佳”一组动作，没有最佳行为。面对这一点 - 基本的不确定性，玷污的问题和未定义的理性 - 标准经济学理解地停止。这并不明显如何进一步进一步。

然而，人们确实在判定了虐待的情况下行事，他们经常这样做。作为一个具体的例子，考虑EL Farol Bar问题42.一百款代理商在周四晚上每周尝试一次，以预测他们最喜欢的酒吧，在圣达菲的El Farol。如果他们认为酒吧太拥挤 - 有超过60人，说 - 他们不会去;如果他们相信少于60人会出现，他们走了。他们将如何行动？

演绎逻辑没有帮助。代理商的预测，对别人预测的思想依赖于他们的想法，这取决于他们对他人预测的想法，并且有一个无限的回归。此外，如果存在共享的Rational预测模型，它将很快否定自己：如果预测少数将参加，那么都会去;如果预测许多人会出席，那么没有人会去。因此，代理人面对基本的不确定性：他们不知道其他代理商如何决定他们的预测，并且然而，这些知识决定了出席。问题是不明定义的。

人们可以通过禁止禁止采取代理人来模拟这种情况：每个人都会创造自己的一组合理的假设或预测因子，并且每周都会对他们目前最准确的预测因子作用。换句话说，研究经济的框架应该涉及形成个人信仰或假设的代理人 - 内部模型（可能是几个同时） - 关于如何应对他们所在的情况。

这些代理商可以实施为可能有所不同，探索和学习智能的小型个人计算机程序。他们如何做到这一点 - 他们如何变得聪明 - 这是由计算机科学家John Holland的工作的启发，他们已经花了很多职业发展方法，通过该方法可以学会玩跳棋/草稿或国际象棋。荷兰的算法可以“识别”游戏的当前状态，并学会与它联系起来。举措将是相当随机的，从而开始，而不是非常有用，但是，在许多游戏中，该计划将学习哪些动作在哪些情况下工作，“探索”新动作和丢弃的新动作，它会变得更聪明。在经济问题中，代理商可以从他们自己的任意选择或随机的信仰开始，了解哪些人偶尔会努力工作和探索新的人，从时刻的下降，那些没有表现良好，并用新的替代他们尝试尝试42,43，以这种方式，他们可以在一个不明意的环境中运营和探索，并在获得经验时变得更加聪明。

注意这件框架的两件事。首先，它是动态和开放的新行为，通常是未成文的。系统可以在许多情况下融合到均衡，在其他情况下，它可能不会 - 它可能永远发现新的行为。因此，一般来说，我们有一个非正式经济学。其次，探索机构承担的局势改变，这要求他们重新探索和适应，这改变了这种情况。我们在一个复杂的世界。

在EL Farol的情况下，计算实验表明（图1）该栏中的出勤（以及采取行动的预测的收集）自组织成均衡模式，围绕舒适的60级。原因是，如果长期超过60人，低预测将有效，很多人会来，否定这些预测;如果漫长的时间里，较少，就会出现。所以对这个水平的吸引力出现了。但是，虽然平均预测人口支持这种舒适的水平，但使用的实际预测不断变化。结果有点像森林，其形状不会改变，而是一个人的种类树。请注意，没有假设这个问题的均衡，它出现 - 自组织 - 因为它是一种自然吸引子。

代理人参加，如果他们认为那些周的总出勤率将不超过60人。每个人都会创造出自己的合理假设或出席者的预测，而且每周，他们目前最准确的行为行为。数字转载了REF的许可。 12，AAAS。

EL Farol问题是使用我们的Santa Fe方法的早期研究，其他人遵循45.不可避免地，我们被要求命名这种方法，并在1999年的科学论文12中，我标记了“复杂性经济学”。在我们的方法中，我们的方法是通过“有道理”或认识到他们的某些方面，并相应地选择他们的行为，策略或预测的案件。建模的方式现在已经大幅扩大了。行为经济学46对真正的人类代理人在我们正在寻求的背景下进行洞察。人工智能或神经网47可用于模拟代理如何响应他们所获得的信号。进化编程可以创建新颖的无法预料的策略（如alphago零）。现代心理学向我们展示了代理商如何使用叙述，想象力和计算，在48,49岁的情况下在不明显的情况下进行意义。

复杂性经济学中的一些模型使用数学（如非线性随机过程），但通常，跟踪多个代理的决策过程的纯粹复杂性需要使用计算机。然后，我们围绕代理的单个行为构建模型，因此，基于代理的建模出现自然50.基于代理的模型51,52,53,54,55现在使用全部经济学。有些人有几百个代理商;最近一个有1.2亿56.一些人考虑了法律和监管机构。有些人旨在模拟现实 - 2008年次级抵押贷款崩溃或2020年Covid-19大流行的经济学。一些调查理论问题 - 金融资产定价。但是，无论这些研究的设计如何，在所有经济学中的想法是探讨如何从假定的行为遵循的结果。

在EL Farol问题中，代理商的预测方法在依赖其他代理商预测的情况下vie有效 - 他们竞争预测的“生态”。实际上，复杂性经济学中的一般特征是代理人的信念，战略或行动在某种情况或生态内进行生存，以至于这些信仰，战略或行动在一起创造。它们以类似物种，不断竞争或相互适应和共同发展的方式行事。结果，突出了一个不同的生物进化主题。

这是一个例子。在经典的研究57中，建立了一个计算机化的锦标赛，其中策略在随机选择的对中竞争，以扮演重复的囚犯的困境游戏。 （没有必要了解囚犯的困境的细节;只要通过当前的策略收集，重复游戏就像一场反对一样的实验。）每个策略是一套关于如何采取行动的固定说明它及其对手战略的立即过去行动。如果策略在许多遭遇中表现出色，则它们会复制。如果他们做得很差，他们就会死亡并被删除。每种情况经常，现有的策略可以使他们的指示变异，而且偶尔可以通过具有立即移动的漫长的存储器来加深。在锦标赛开始时，Tat-For-TAT等简单的策略占主导地位，但随着时间的推移，更复杂的策略显示出来的爆炸性。及时，仍然更复杂的策略出现利用这些和更简单的爆发，以及相对瘀滞与动态动态动态变速的时期（图2）。人们可以将每种策略类型视为物种，定义和与其他物种的不同，偶尔会突变以产生新物种。进化以自然的方式进入，从策略相互竞争以获得生存和突变。

随着时间的推移，策略可以基于其他策略施加的压力来发展。标签的长度表示策略的内存深度，即他们考虑到的游戏中的有多少移动。数字转载了REF的许可。 139，eleslyvier。

每次运行时，计算机化锦标赛的结果都随机不同。在某些过程中，出现了一种进化稳定的策略（一个不能被一些新的战略侵入的战略）。在其他运行中，结果无限期地不断发展。在某些情况下，复杂的策略早期出现，在其他人中，他们才出现。但是，尽管存在这些变化，但实验表明了一致的现象：通过其他策略的策略开采策略，策略之间的出现，策略突然崩溃和通过小说的收购，痉挛的时期随后是动荡的变化。整体场景看起来像古生学时间的物种竞争。

这种结果与经济的复杂性很常见。什么构成'解决方案' - 模型的结果 - 通常是一种生态学，其中策略或行动或预测竞争;可能永远不会安定下来的生态，并且显示了可以定性和统计学研究的属性。

这位愿景与阿尔弗雷德马歇尔在1890年的着名的令人叹为观如上，“经济学家的麦加位于经济生物学中。” 58.

除非解释所接受的框架不能解释的现象，否则科学的新理论框架并不真正证明自己。复杂性经济学是否可以提出这项索赔？我相信它可以。

标准，新古典主义的金融市场理论61假设理性期望：相同的投资者采用平均值，平均验证的相同预测模型是他们预测的价格的统计验证。该理论令人信服地令人信服地解释市场价格如何以及如何反映随机收益流。但它有一些关键的缺点：对于一个，在这个理论市场中，没有任何交易。原因很简单。投资者是相同的，所以如果其中一个想买，都想购买，没有卖家;如果一个人想卖，他们都想出售，没有买家;股票价格只是调整以反映这些现实。此外，该理论不能考虑实际市场现象，如市场心理学，价格泡沫和崩溃，繁重的技术交易（基于近期价格模式历史的交易）62和高挥发性（价格变化）。

在SFI，我们创建了一个不同版本的标准模型。我们在计算机内部建立了“人工”股票市场，我们的“投资者”是较小的，智能计划，可能彼此不同。他们不需要分享自我实现的预测方法，而是以某种方式学习或发现预测。我们允许投资者随机生成自己的个人预测方法，尝试有希望的方法，丢弃不起作用的方法，并定期生成新方法来取代它们。他们基于目前最准确的方法和股票价格从这些 - 最终从我们的投资者的集体预测中制定了股票的投标或提供的招标或提供。我们包含一个调整

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