实验管理与行为科学的未来

第1章 进化计算与人工智能研究的画廊：我们从何而来，又将往何处去

1.1 即将来临的爵士乐形态：引言

爵士中音萨克斯演奏家奥内特·科尔曼于20世纪50年代末期开始了“自由爵士”活动。当时，人们认为奥内特的演奏毫无爵士乐理论依据，只是胡闹，听众也无法接受这种音乐。然而，这种爵士乐历史记载，奥内特是一位出色的演奏家，能够生动地演绎查理·帕克的即兴音乐，仿佛查理·帕克本人在世一般。此外，他的活动在爵士乐文献中也逐渐流行起来（塞格尔 2005年）。

与爵士乐历史相似，人们往往难以理解某些科学研究（如物理学或数学）中的本质意义：量子力学、非欧几里得几何以及近期的经济物理学都是这类领域的典型例子。起初，人们通常认为这些新理论平淡无奇或荒谬可笑；他们忽视它们，但随后由于新证据的出现，却逐渐接受了这些新理论。我相信基于实验的方法在管理与社会科学研究（EBMS）中应遵循这种新兴科学与实践活动的传统。在这篇短文中，我想通过引用一些（较为）流行（爵士）音乐的标题，勾勒出未来EBMS的发展轮廓。

1.2 一个孩子诞生了：当实验方法开始时

“A Child is Born”由爵士小号手萨德·琼斯创作并演奏。

据文献记载，管理或社会科学领域的实验方法始于20世纪60年代西尔特和马奇的开创性工作（Cyert 和 March 1963）。此外，科恩等人提出的垃圾桶模型（1972）也广为人知。这类早期工作的存在尤为引人注目，因为传统的用于数值与符号计算的编程语言FORTRAN和LISP也正是在1960年开发出来的。然而，由于当时计算机性能的限制以及编程技术的不成熟，对于非计算机科学领域的研究人员，特别是社会科学家而言，这种方法在当时并未取得成功。

EBMS的第二次飞跃出现在20世纪90年代初。当时，分布式人工智能领域的研究人员开始对基于智能体的方法产生兴趣。基于智能体的建模（ABM）或基于智能体的仿真（ABS）在当时是一种新的建模范式（Axelrod 1994；Epstein 2006）。它将关注点从全局现象转向模型中的个体，试图观察具有个体特征的“智能体”作为群体将如何行为。ABM/ABS的优势在于它介于案例研究和数学模型之间。它使我们能够通过运行程序来验证社会理论，同时结合研究对象的描述和严格的理论发展。

有趣的是，基于智能体的社会仿真或实验管理科学方法的运动在全球范围内自发兴起（Terano 2007年）。在欧洲地区，他们发起了SIMSOC（模拟社会）会议，随后发展为ESSA（欧洲社会仿真协会）和JASSS（人工社会与社会仿真杂志）的活动。在北美地区，COT（计算组织理论）研讨会在AAAI和INFORMS会议启动，之后又发展出CASOS（社会与组织系统的计算分析），CMOT（计算与数学组织理论期刊、北美计算社会与组织科学协会（NAACSOS）以及美洲计算社会科学学会（CSSSA）的活动相继展开。

在日本，我们组织了PATRA（多智能体理论与研究）小组，随后继续举办由PAAA（亚太社会系统科学的基于智能体方法协会）主办的AESCS（经济与社会复杂系统的基于智能体方法）系列研讨会。

因此，总而言之，我们在EMBS方面已经有了很长的历史。

1.3 现在或永不：为何不现在

《现在或永不》（“Now or Never”）由爵士钢琴家上原裕美子创作并演奏。

现在，由于以下两个原因，我们必须在广大受众面前发展、扩展并最终建立EBMS研究：

1. 计算机与网络技术的近期快速发展使我们能够轻松实现基于计算机的仿真模型。此类模型有助于我们使用机器智能体和人类受试者开展EBMS。此外，利用这些模型，我们能够将传统管理科学中的概念和思维方式操作化。所谓操作化，是指（i）通过人类实验和计算机模拟来观察社会与组织系统，以及（ii）借助机器与人类可读的文档，使管理科学相关的专家和学生能够全面且一致地理解这些系统。

2. 由于全球近期的经济状况危机以及日本大地震的悲剧，我们必须深入理解人类社会的机制。我们必须发展设计和实施社会的新原则。与物理科学领域不同，管理科学领域没有第一性原理。因此，实验方法对于揭示人类社会的秘密是不可或缺的。

1.4 拾起碎片：什么是元素

《拾起碎片》主要由坎迪·杜尔弗的融合音乐团体演奏。她既是一位歌手，也是一位萨克斯演奏者。

为了构建新的实验管理与行为科学架构，我们的实验室已经拥有各种现成的工具和技术。其中一些工具和技术在本书的其他论文中有所列出。实验管理与行为科学中基于智能体建模最重要的两个思想是：第一，在基于智能体建模中，智能体交互与环境条件之间的微观‐宏观联系，如图 1.1 所示；第二，揭示智能体之间微观、中观和宏观层次相互作用的架构，如图 1.2 所示。

在图1.1中，智能体指作为软件组件的人类、企业或对象的模型，该模型具有内部状态、决策规则和信息交换机制。智能体在微观层面交互的结果，涌现出宏观可观测现象。此外，由于每个智能体都能够观察到此类宏观层面现象，它可能会改变自身的决策和行为。从而在它们之间可能产生复杂的微观‐宏观联系。

这些现象出现在近期复杂的现实世界问题中的经济行为、社交网络行为以及群体决策中。在基于智能体的建模/基于智能体的仿真中，个体的行为和状态研究人员将智能体编写成程序。他们还在环境中实现信息与分析系统，因此模型本身可能非常简单。即使智能体的数量或种类增加，仿真描述的复杂性本身也不会大幅增加。（Axelrod 1997年）强调，基于智能体建模的目标是丰富我们对可能出现在各种应用中的基本过程的理解。

在图 1.2中，我们在微观层面（成员/客户）与宏观层面（市场/行业）之间引入了一个中观结构。业务流程和组织管理方面的问题具有如下困难：（a）问题在层次结构中涉及众多因素而表现出复杂性；（b）各层级的行为强烈依赖于成员的认知与决策。这类复杂系统通常从微观‐宏观循环的视角进行描述，因为商业/组织问题存在于中观层面，在该层面中，其规模差异不足以忽略企业内客户/员工的独特性或异质性。另一方面，尽管近期服务科学和经济物理学的研究采用了实验经济学或行为经济学的成果，但它们往往仅从微观层面的客户或投资者出发，将其视为同质化的智能体集合或粒子，来解释宏观层面现象。

图 1.2还从微观、中观和宏观层次之间的相互作用角度说明了这些困难。

箭头“A”表示微观层次（成员/客户）的众多因素影响中观层次（企业/组织）的状态。箭头“B”显示了中观层次对微观层次行动者的意识和决策的影响。

引入微观层面智能体认知/决策的多样性且不进行尺度缩放，同时引入中间层次结构，能够探索企业管理中组织偏差与改善的涌现。实际的商业和行政流程均包含“A”和“B”两类层级间交互。这两类交互层次的存在导致了商业问题的低可重复性，我们此前已指出单一实验无法有效探究此类问题。因此，我们需要针对“A”和“B”分别采用适当的基于实验的方法。

我们认为，首先应提出将自下而上仿真与实验的正交设计相结合，作为应对 “A”的方法；接下来，还应提出将游戏/叙事方法与实验的正交设计相结合的方法，用于应对“B”。

我们当前在EBMS中的研究内容包括：（i）利用进化算法和网格计算机探索广阔参数空间的基于智能体的仿真技术（Yang等，2012年）；（ii）组织的自下而上仿真与正交实验设计的结合；（iii）一种通过整合商业游戏与漫画/叙事商业案例来测量认知的新实验方法；（iv）针对业务流程中人类决策与行为的可视化技术；（v）结合人物角色和/或组织画像的联合分析技术；（vi）智能体的语义网络的抽象技术；以及（vii）基于实验设计概念的虚拟场景与案例集生成技术。有关这些内容的详细说明，请参阅其他地方发表的论文。

1.5 聚焦之地：我们应关注何处

“Place to be”由爵士钢琴家上原裕美子创作并演奏。

利用这些成果，我们正在解决社会、组织和/或经济领域中的多个关键问题。近期的列表可在我们的GEAR网站（GEAR 2018年）上找到。它们被分为以下几类：

1. 先进知识系统的研发，包括数据挖掘、市场营销、教育、社交网络、推荐以及制造任务领域问题
2. 基于智能体的社会系统科学应用，包括组织、商业、历史、教育和金融任务领域
3. 游戏与案例方法的整合，包括市场营销、商业竞争、金融、漫画案例以及人机参与的游戏任务领域
4. EBMS理论，包括双层结构网络、混沌控制、行为金融和博弈

根据GEAR网站的信息，我们已在英语和日语中发表了超过1000篇论文，合著者约320人。合著者网络的网络结构如图1.3所示，显然体现了复杂网络理论中的无标度特性。

这些任务领域位于经济学、组织科学、统计物理、运筹学、人工智能、计算机科学和系统科学等传统学术领域的交叉边界。为了应对EBMS，我们不仅需要关注其他地方讨论的传统实验方法中的原则性方法，还必须重视智能体技术，该技术以智能体的内部状态、问题解决与决策功能以及交互能力为特征。

1.6 表现得成熟点：该何去何从

《表现得成熟点》由戈登·古德温与其大胖乐队创作并演奏。他是一位爵士钢琴家和萨克斯演奏者。

在EBMS领域恰当地践行我们的时代使命，我想强调以下三点：

1. 架构（Hamano 2008）与代码（Lessig 2006） ：架构一词通常指建筑物，一种典型的人造物体。然而，我们所构建的一些人造系统往往表现出涌现特性。互联网和社交网站就是典型的例子。在这些人造系统中，它们常常变得自主且失控。代码一词指的是由法律、文化及习俗所决定的隐性规则，这些规则决定了我们的有意识和无意识行为和/或信念。架构与代码的概念对于EBMS的发展至关重要，因为我们对社会系统的实验深受这些概念的影响。

2. 控制与驾驭（Axelrod 和 Cohen 2000年） ：关于复杂适应系统，书中指出它们是不可控制的，而应当被驾驭。所谓驾驭，是指利用自然力量来处理事物；因此，与控制相比，驾驭是一个非常平和的概念。为了驾驭（社会和组织）系统，Axelrod 和 Cohen 强调了生命进化的原理：复制、重组与选择。他们的观点与 EBMS 高度一致，因为我们的实验策略在很大程度上依赖于进化计算技术。

3. 东方医学中的针灸穴位 ：在东方医学中，针灸穴位是向他人传递治疗知识的重要概念。如果没有这些概念，针灸和艾灸的治疗方法将难以实施，因为这些治疗本身需要大量的默会知识和经验。据说，针灸穴位的概念是在某个时期被发明出来的。为了明确这些穴位的名称和位置，治疗方法才得以传播。

我们的EBMS模块具有类似的特性。借助这些模块，我们能够以清晰的解释将EBMS的研究成果翻译并传递给各个领域的普通人。

1.7 Adios Nonino：结束语

《再见，诺尼诺》由拉丁音乐家阿斯托·皮亚佐拉创作并演奏。这首曲子创作于阿斯托的父亲去世之时，旨在为其亡父祈祷。然而，这首曲子非常优美，几乎感受不到因父亲离世而带来的悲伤情绪。

在这篇短文中，我讨论了EBMS的基本原理和关键思想。EBMS是一个刚刚起步的科学与实践新领域。然而我相信，EBMS在不久的将来将成为应对现实世界社会问题的主要领域。有趣的是，塞格尔在其著作中（Segell 2005）强调了音乐界新社区中群体网络的重要性。为了推动EBMS的发展，我想请求您及其群体参与其中。

作为带回家的核心信息，我将用以下陈述来结束本文：

– 智能体模拟是一种帮助我们看清现实的谎言（原句：艺术是一种帮助我们看清现实的谎言，巴勃罗·毕加索）。
– 一旦你了解了智能体模拟，某些事情可能就变得显而易见了（原句：一旦你知道了答案，一切都很明显，出自邓肯·J·瓦茨的书名）。