复杂投入产出流网络研究
经典经济学建立在一般均衡(general equilibrium)假设的基础上，所谓一般均衡是指商品市场倾向于收敛于均衡状态上，所有的商品和要素的产量和价格由市场均衡解决定，而均衡解则由边际效率相等得出;一般均衡是理解错综复杂的各种经济联系的最重要的指导思想，是经典经济学的数学分析基础。但是一般均衡的本质是一种简单化和绝缘化的理想模型经济学，非常类似于物理学中的孤立系统热力学模型，因此其数学形式虽然优美但是却脱离实际。 经典经济学世界中不容忍非均衡、摩擦、涌现等现实世界特征或者复杂系统特征的存在，否则其均衡在机制上无法实现。比如，非均衡被认为是短期的，买卖各方最终会通过不停的修正达到一个各方均满意的最完美的均衡状态;而突变则被解释为由偶然的外部冲击导致的，系统的内部是惰性的，它最终还是会回到均衡态并围绕均衡状态小幅涨落，因此内部是不具备产生突变的数学基础的;而摩擦的存在会使得系统的能量不停地耗散，会导致系统的不可逆以及路径依赖，这对经典经济学来说是不可想象的，因此在经典经济学世界不会承认摩擦的存在，交易费用都是为零的。经典经济学总是假定系统可以不停地修正达到完美均衡状，而市场就像一只“看不见的手”，这只手是促使系统到达均衡态的保障，因此从这个意义上来说，经典经济学是可以与理想热力学系统完美融合在一起的。尤其是在1954年，通过不动点定理，阿罗-德布鲁证明了一般均衡的解的存在性、唯一性和稳定性，使得均衡分析成为一门与数学完美结合的分析艺术，与其他学科一样，经济学中的公理化方法流行了起来。公理化的结局和代价是数学化越来越时髦，而模型与现实越来越脱节，经济学变成了一门追求自洽的学术玩物。 在这样的主流的均衡经济学思维的图景下，为了达到简化求解一般均衡解的困难，产生出了微观经济学的局部均衡理论分析和投入产出分析两种简化的均衡分析思路，他们正是一般均衡的经济学的两个杰出代表。微观经济学的局部均衡理论是马歇尔的作品，而投入产出分析是里昂惕夫创立的。按照一般均衡理论，所有的产品或者要素的产量和价格最终都会由均衡解确定，经济学的目标就是寻求最优解，并按照最优解去生产和消费，因此，马歇尔的微观经济学的目的就是分析微观主体如何生产和消费以达到效用的最大化，这奠定了后来主流经济学的分析基础;只不过由于全局均衡解牵涉到的商品和要素千千万万，因此将是一个庞大的难以完成的求解过程，因此马歇尔采用局部均衡代替全局均衡来分析问题。投入产出分析则是一般均衡的具体延伸，其目的是想在经验上研究错综复杂的产品数量之间的相互依赖关系，以及其达到一般均衡的过程。 但是现实经济的大量现象和实例显示一般均衡假设与真实经济状况的背离;经济系统本质上是一个从环境吸取物质和能源，并将其耗散到环境中去的耗散系统，并且还存在自组织、临界、自适应等复杂现象，这也是经济系统从无到有、从简单到复杂的推动力，而这是一般均衡理论框架所不能解释的。尤其是在复杂系统科学、非线性科学、自组织理论、生物演化理论等兴起后，人们对经济系统作为复杂系统的认识越发深刻，一般均衡假设的局限性越来越突出，但是由于不能数学化，复杂性经济学依然被排除在正统经济学分析之外，而正统经济学也试图放宽一般均衡的假设条件，通过诸如动态均衡这样的数学观念来弥合一般均衡假设与现实复杂性特点之间的鸿沟，但是动态均衡本质上依然是均衡，它依然不能解释经济系统的复杂性自适应进化特征。 复杂网络研究的兴起使得复杂系统研究达到了一个高潮，通过复杂网络建模来研究经济系统也进入了一个新的境地。而投入产出系统由于其本质上就是一个天然的复杂网络，使其成为复杂网络科学和经济学的交叉点具有得天独厚的优势。但是国内外通过复杂网络方式来研究投入产出系统仅仅限于其拓扑结构的分析居多，虽然这对拓宽传统的投入产出分析有一定的帮助，但是没有在观念上形成突破;复杂性依然未能与经济学模型很好地结合。正是基于此原因，本文强调投入产出网络本身作为一个流网络而存在，突出了流的开放性非平衡特征，打破了一般均衡的价值循环图景，并在此流网络的基础上，引入耗散、生长、涌现、自组织临界性等复杂系统规律和特征，来研究复杂性科学和经济学的结合，以深化复杂性经济学这一主题。通过研究投入产出流网络的耗散、演化、自组织临界性等复杂性特性，或许能改变人们对经典经济学的看法，并推动复杂性经济学的研究。 文章的结构安排如下:首先确立了投入产出系统作为一个流网络而存在，以与主流经济学的价值循环模型相对立，并在流网络的基础上，分析了流网络的耗散结构特征、异速标度率和耗散率指数，发现经济系统越成熟，能量和物质使用效率最高;在异速标度率的研究中，构造了投入产出流网络的代谢速率指标，并得到异速标度指数为0.819，与生物系统的3/4指数非常相近，暗示经济系统完全具有类似于生命系统的复杂性特征。 在投入产出网络的生长方面，文章经过统计发现了无标度特征，为了解释这个现象，文章做出数学解析解，此数学解明显要求系统必须具备涌现和创新特征来满足观察到的指数现象，而这一点是平衡态经济学所不能想象的，在物理机制上，尽管形式上模型的假设与经典投资理论中的加速数模型类似，但是其本质决然不同，加速数模型假设来自于经济均衡性的要求，而我们的假设来自于随机加涌现性。 其次，探讨了投入产出网络中自组织临界性(SOC)形成的机制，并将这组规则与经典的自组织临界模型相比较，讨论在中观层面上，经济系统作为一个自组织临界系统而存在所带来的复杂性特征。以美国经济波动为基础，解释了经济系统波动的分布特征，这促使我们相信，经济系统与自组织临界性密不可分。 总之，本文是采用复杂系统方法来研究投入产出系统的一个尝试，具有一定的创新性，但是面临的不足也很多，比如，未能形成一个完整的非平衡流体经济学的数学框架，希望未来进一步的研究能客服这些缺点。
投入产出分析;流网络;一般均衡;微观经济学;复杂系统
中国科学技术大学
博士
理论物理
汪秉宏
2014
中文
F223
86
2015-05-20（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）