模型思维

Model Thinking

你将在本课程中学习如何运用模型来思考,并利用它了解我们身边的复杂世界。 课程概述 我们生活在一个繁杂的世界,不…

密歇根大学

经典课程

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模型思维
  • 分类: 社会经济
  • 平台: Coursera
  • 语言: 英语中文

你将在本课程中学习如何运用模型来思考,并利用它了解我们身边的复杂世界。

课程概述

我们生活在一个繁杂的世界,不同的人、企业和政府相互交织,他们的各种行为结合起来,共同产生新颖、意想不到的各种现象。为此,政治起义、市场崩盘和永无止境的社会趋势浮现在我们眼前,我们如何理解它们呢?运用模型。证据表明,具备模型思维的人表现要优于那些没有这种思维的人。此外,运用大量模型来思考的人,其表现优于只运用一种模型思考的人。 为什么模型会让我们成为更好的思考者? 模型帮助我们更好地组织信息,理清互联网上多如乱麻的数据。模型帮助我们提高准确预测的能力,帮助我们做出更好的决策,采取更有效的策略,甚至可提高我们设计机构和程序的能力。本课中,我将会介绍一组入门模型:首先介绍临界点模型,然后是解释群众智慧的模型,解释有些国家富有而有些国家贫穷的原因的模型,以及帮助企业和政治家作出战略决策的模型。本课涵盖的模型将为后续社会科学课程奠定基础,无论是经济学、政治学、商学或社会学领域。掌握这些材料将为你学习这些进阶课程提供很大帮助。此外,这些模型还能在生活中给予你帮助。 课程的安排方式: 对于每个模型,我会提供简短、易理解的概述讲座。然后,我会深入挖掘每个模型的技术细节。这些技术讲座不要求微积分知识,但会涉及一些代数内容。所有讲座都有对应问题,此外还有一些小测验,甚至期末考试。如果你决定深入研究,并完成所有测验和考试,你将获得结业证明。如果你决定只上入门讲座,以初步了解模型,也是可以的。这门课程是完全免费的,但能助你成为更好的思考者!

课程大纲

本课程有二十节课。随着课程的进行,我会逐一补充主题说明和阅读材料。

第1节:简介:为什么我们要学习模型?
在这些讲座中,我会列出人们需要上模型课程的原因。这些原因分为四大类:
1、成为一个聪明有才智的世界公民
2、成为思维清楚的思考者
3、了解并使用数据
4、能更好地决策、筹划和设计

本节有两项阅读材料,需要在第一个视频后或所有视频完成时阅读。
模型思考者:序言、导言和第1章
为什么我们要学习模型? 作者乔舒亚·爱普斯坦

第2节:分类和同群效应
现在,我们直接进入模型主题。我们对比解释了同一个现象的两种模型,即人们更喜欢和自己形象、观点和行为相似的人生活和交流。接受入门讲座后,我们将介绍解释这些现象的谢林和格兰诺维特的著名模型。然后我们会介绍一个有趣的有关起立鼓掌的模型,这个模型是由我和我的朋友约翰·米勒共同编写的。

在第二节课中,我会用NetLogo计算谢林的隔离模型。Netlogo是由美国西北大学编写的免费软件。在本课程中我会多次用到NetLogo软件,软件可在这里下载:
NetLogo
我使用的谢林模型可点击“文件”选项卡,然后进入“模型库”。在模型库目录中,点击社会科学文件夹旁边的箭头,然后下拉点击隔离模型。

本节的阅读材料包括谢林模型的一些简要说明,以及格兰诺维特、米勒和佩吉的学术论文。我不要求你们把这些论文读完,但强烈建议你们细细品读这些论文,便于了解这些社会科学家是如何搭建和解释这些模型的。
谢林模型说明
格兰诺维特模型
米勒和佩吉模型

第3节:聚合
本节中,我们将了解聚合,即事件累计的秘密。我们先从数字合计方式开始,主要讲解中心极限定理。然后,了解规则累计,并讲解生命游戏和一维细胞自动机模型。这两种模型都展示了一些简单的规则怎样组合在一起,产生有趣的现象。最后,讲解聚合偏好。在这里,我们看到个人偏好可以是合理的,但聚合偏好无需如此。

网上有很多有关中心极限定理、二项分布、六西格玛、生命游戏等内容的资料。我给了一些链接,便于你们开始学习。细胞自动机和多元化偏好的阅读材料分别来自我的书 《复杂自适应社会系统》 和 《区别》 中的简短摘录。
中心极限定理
二项分布
六西格玛
细胞自动机1
细胞自动机2
多元化偏好

第4节:决策模型
本节中,我们将学习一些有关人们如何作决策的模型。我们先从多准则决策开始,然后介绍决策空间模型和决策树,最后学习信息价值。

多准则决策阅读材料是我讲解密歇根州民权提案的指导材料,对如何使用本技术提供了案例研究。对于空间投票和决策模型,网上有很多PPT演示和论文。决策树资料来自亚利桑那州立大学克雷格·柯克伍德的著作。
多准则决策案例研究
空间模型
决策理论

第5节:人类模型:电子思维方式
本节中,我们将学习社会科学家塑造人类模型的不同方法。我们会学习并对比三种不同的模型,分别是 理性行为者 、方法,行为模型 和 规则模型 。课程会介绍后续许多模型的背景。本节讲座没有具体的阅读材料,但是我在课程中提及的有关行为经济学的一些书籍可用作参考。此外,若你觉得竞次游戏很有趣,可在搜索引擎里键入“罗丝玛丽·纳格尔竞次理论”,就可得到相关链接,你还可以通过同样的方法在网上找到“零智能交易者”的相关介绍。

这里提供一个链接,是行为经济学的初级读本,里面有更多参考资料。
《行为经济学初级读物》

第6节:线性模型
本节主要介绍线性模型,先从分类模型开始,分类模型中的数据按类别分级。我们用这个简单的框架介绍一些量值,如均值、方差、R平方,然后进入线性模型主题,讲解线性模型的作用,如何读取回归输出(宝贵技能!)以及如何用线性模型匹配非线性数据。这些讲座的目的旨在向大家介绍线性模型是如何使用的,并可能激励你参加此类主题课程。本节最后会讲解大系数思维和新现实思维之间的区别。本节的阅读材料包括2篇我的短论文,但是你可在网上找到更多有关线性模型、R平方、回归和循证思维的资料。
分类模型
线性模型

第7节:临界点
本节主要从两种模型上讲述临界点,一种是银行使用的物理学上的渗流模型,另一种是疾病传播模型。疾病模型较复杂,所以我分成两部分讲解,第一部分是扩散,第二部分是恢复。本节的阅读材料包括我写的有关模型书籍的两篇摘录,一篇关于扩散,另一篇关于临界点。此外,我还给出了一个链接,上面有一篇临界点技术论文,是我和PJ·兰伯森共同编著,并将在 《政治学季刊》上出版,让你大概了解社会学技术论文的一些基本情况。你不必全篇阅读,但我强烈建议你仔细阅读导论,里面有一份非常好的参考文献列表。
临界点
扩散和SIS
兰伯森和佩吉:临界点(只读导论)

第8节:经济增长
本节课程将涵盖增长的几种模型,首先介绍指数增长的一个简单模型,然后是经济学模型,主要讲述索罗的基本增长模型,去除了劳动部分简化这种模型。这些模型帮助我们区分两种增长方式,即资本积累增长以及创新增长。
增长模型

第9节:多样性与创新
本节课程涉及解决问题的几种模型,旨在展现多样性对创新的重要性。我们将了解到不同的观点(问题陈述)和启发如何促使团队表现超过个体表现。此外,我们还将引进一些新的概念,如“崎岖的风景”和“局部最优”。在最后一个讲座中,我们将见识重组的威力及其对增长的作用。本节阅读材料包括由普林斯顿大学出版社出版的我编著的书籍 《区别》 的摘录。
多样性和问题解决

第10节:马尔可夫过程
本节课程主要讲马尔可夫过程,它可从固定状态集中获取动态过程,例如:我们将讨论有些国家在民主统治与独裁统治之间的过渡过程。要实现马尔可夫过程,需要从一种状态过渡到另一种状态,且两种状态之间变化的可能性随时间推移保持不变。若这些假设成立,那么这种过程将存在一个独特的平衡,换句话说,历史将变得不重要。这种结果称为马尔可夫收敛定理。此外,我们还将了解到如何将这个基本框架用于其他用途,如决定文本的著作权以及药物协议的有效性等。
马尔可夫过程

第11节:李雅普诺夫函数
模型可帮助我们确定系统产生结果的性质:系统是否会造成平衡、循环、随机或复杂性?本节课程中,我们将讲解李雅普诺夫函数。这种技术可帮助我们鉴别哪些系统走向平衡,同时还可限制达到平衡的速度。本节课中,我们学习李雅普诺夫函数的形式化定义,并了解如何将其运用到各种设置中。此外,我们还会研究其不适用的范围,甚至学习使人们不能判断系统是否能走向平衡的问题。
李雅普诺夫函数

第12节:协调和文化
本节课程中我们将学习有关文化的几个模型,首先从文化是什么以及文化对社会科学家重要的原因开始。先从一个非常简单的称为纯协调博弈的游戏开始分析。在该博弈中,玩家只有选择相同的动作时,才算赢。不管他们选择的哪一个动作,只要他们选择的是同一个动作便赢。例如,在公路上,你选择在左边开车还是右边开车,这不重要,重要的是你和其他人开车的方向是否一致。然后,我们再讲解多人协调博弈中的情景并研究文化的出现。在最后的模型中,将学习一个模型所产生的文化一致性和协调性,这些文化同样出现在现实世界数据中。本节的阅读材料包括我对协调博弈的说明,以及贝德纳尔等人的学术论文。在那篇论文中,你将了解到我们是如何使用马尔可夫过程学习模型。本课程还提供了阿克斯德罗Netlogo模型链接。
协调博弈
2010年贝德纳尔等人
阿克斯德罗Netlogo文化模型

第13节:路径依赖
我们会在本节研究路径依赖。我们将应用一些罐子模型,其中最著名的是波利亚过程。这些模型尽管简单,却可以帮助我们剖析路径依赖背后的逻辑。我们还把路径依赖与递增收益、临界点联系在一起。本节的阅读材料是我发表在 《政治科学季刊》上的论文。
路径依赖

第14节:网络
本节,我们会研究网络。我们会讨论网络的形成方式和结构——尤其是网络的一些通用措施——以及网络功能。我们通常会说网络功能自然浮现,意指由于网络本身的结构而出现的意想不到的功能。本节阅读材料为史蒂夫·斯托加茨的一篇小论文。
斯托加茨

第15节:随机性和随机游动
我们会在本节讨论随机性及其各种来源,接着讨论效能如何依赖技术和运气(此处运气被模式化为随机性)。然后学习基本随机游动模型;此模型被应用于有效市场假说,此假说认为市场价格涵盖了所有相关信息,余下的就是随机性。最后,我们将讨论可应用于模型竞赛的有限存储器随机游走模型。本节的阅读材料是迈克尔·莫布森的一篇区别技能和运气的论文。
莫布森:技能与运气

第16节: Blotto上校赛局
我们在本节研究Blotto上校赛局,一款研究多线作战的游戏,如今被广泛应用于运动、法律、恐怖主义等。我们先讨论上校赛局的基本要素,做更加深入的分析,然后对比上校赛局与上节的技能运气模型。本节的阅读材料为我的一本书名为 《差异》 的节选和我跟卡内基梅隆大学的拉塞尔·戈尔曼合作的一篇论文。在此,只需要阅读戈尔曼论文前四页。
《差异》 中的上校赛局
戈尔曼:上校赛局

第17节:囚徒困境和集体行动
我们本节会研究囚徒困境、集体行动和公共池塘资源问题。我们会先讨论囚徒困境,并演示个体激励是如何催生不良社会后果的。然后我们会讲述产生合作的七种方式,而瓦克和西格蒙德的下列论文会涵盖其中的五种。最后,我们将讨论集体行动和公共池塘资源问题,以及解决这些问题的深入、仔细的思考方式。诺贝尔奖获得者埃莉诺·奥斯特罗姆就此有一篇精彩的文章。
《斯坦福哲学百科全书》 中的囚徒困境
《合作的五种方式》瓦克和西格蒙德著
《超越万灵之方》奥斯特罗姆著

第18节:机制设计:拍卖
我们会在本节研究机制设计。我们先研究一些基本问题:如何克服隐藏行动和隐藏信息,然后是应用更广泛的问题:如何设计拍卖。最后,我们讨论如何就公共项目使用机制作出决策。本节阅读材料包括埃里克·马金斯的一篇文章和V·S·撒布汉曼尼的一些有关拍卖的幻灯片,埃里克·马金斯因为在机制设计方面的贡献而获得诺贝尔奖。马金斯的论文读到最后会有点艰深,不需要深入理解全部内容,掌握大意即可。
《机制设计》马金斯著
V·S·撒布汉曼尼的拍卖幻灯片

第19节:学习:模仿者动态
我们将在本节研究模仿者动态及费希尔基本定理。模仿者动态已经被用来解释学习和演变。费希尔定理演示了匹配速率是如何随变动量改变而增加的。最后,我们将介绍如何用六西格玛和偏差缩减理解费希尔定理和我们得出的结果。本节阅读材料很短。关于费希尔定理的第二篇材料更偏技术性。文章均摘自 《多样性和复杂性》
《模仿者方程式》
费希尔定理

第20节:众多模型思考者:多样性和预测
在最后一节中,我们将介绍进行预测时,建造智慧人群用到的能力和多样性的价值。我们会先介绍分类模型和线性模型,以及如何用它们进行预测。然后我们会介绍多样性预测定理,该定理为集体预测提供了基本知识。最后,我们会讨论使用多种模型的价值。本节的阅读材料为多样性预测定理的简短解释。
多样性预测定理

背景知识

学生应该可以熟练使用基本代数。不需要微积分,但是对用导数求出某点斜率的概念性理解会对课程学习非常有帮助。

参考资料

《差异:多元化的力量如何建立更好的团体、企业、学校和社会(新版)》,斯科特·E·佩吉著。
《复杂适应系统:社会生活的计算模型简介(普林斯顿复杂性研究)》,约翰·米勒和斯科特·佩吉著。
《社会科学模型简介》,珍妮·拉弗和詹姆斯·马奇著。

授课形式

本课将讲解多个模型,对于每个模型,会为学生提供大约10分钟的介绍性讲座。之后会有进阶讲座,讲解模型的细节、使用以及可能的扩展。这些更详细的讲座中,大多数会包含一些综合性问题,可以用来自我检测对材料的理解。视频讲座之外会有一些小测验。我预计每周讲解两个模型,每个模型的视频时长大约为1小时。

常见问题

我是否需要购买一本教材?
不需要。我会尽力在课程网站上免费提供所有必要的阅读材料。

学完这门课程后我会得到结业证明吗?
会。顺利完成本课程的学生会得到由讲师签名的结业证明。

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