基于多主體的輿論建模與仿真研究

劉怡君

基于多主體的輿論建模與仿真研究

劉怡君1,2

(1.中國(guó)科學(xué)院科技政策與管理科學(xué)研究所,北京 100190;2.中國(guó)科學(xué)院自然與社會(huì)交叉科學(xué)研究中心,北京 100190)

“輿論在先,動(dòng)亂在后”,已成為普遍共識(shí)的認(rèn)知.研究輿論的形成機(jī)理及其演化規(guī)律,進(jìn)而調(diào)控輿論傳播的導(dǎo)向有著重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.輿論系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng),系統(tǒng)建模與仿真分析是輿論全方位研究的有效手段.本文以物理-事理-人理系統(tǒng)方法論為指導(dǎo),以多主體建模方法為手段,以輿論可視化仿真平臺(tái)為依托,定義了輿論主體的偏好行為,模擬了輿論演化的過(guò)程,總結(jié)了輿論演化的規(guī)律.

輿論;多主體系統(tǒng);建模;仿真

輿論是人們所熟知的一種社會(huì)現(xiàn)象,大多數(shù)人都在輿論的形成及其傳播過(guò)程中扮演著各種各樣的角色.作為人類社會(huì)的一種特有現(xiàn)象,輿論是人們對(duì)事物的價(jià)值判斷的表達(dá).近年來(lái),有關(guān)輿論的科學(xué)研究十分廣泛,從人們熟知的社會(huì)科學(xué)領(lǐng)域里的社會(huì)學(xué)、新聞學(xué)、政治學(xué)及心理學(xué)等,到自然科學(xué)領(lǐng)域,用數(shù)學(xué)、物理學(xué)等去探索輿論背后的深刻機(jī)理.由于輿論產(chǎn)生、發(fā)展和變化要受到自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、文化、政治及法律等多種因素的影響,因而它的形成和演化過(guò)程具有高度的復(fù)雜性、開放性、不確定性及自組織性等特征.輿論系統(tǒng)是一個(gè)典型的復(fù)雜系統(tǒng),系統(tǒng)建模與仿真分析是輿論全方位研究的有效手段.

國(guó)外比較早的輿論建模研究是1925年伊辛提出的研究鐵磁體的一種最簡(jiǎn)單模型(Ising Model).設(shè)由N個(gè)格點(diǎn)排列成的d維周期性點(diǎn)陣,每個(gè)格點(diǎn)都有一個(gè)帶自旋的粒子,每個(gè)自旋只能取向上或向下的兩個(gè)態(tài),且只考慮最近鄰自旋相互作用,這樣的系統(tǒng)稱為伊辛模型.伊辛模型的兩種狀態(tài)實(shí)際上可以對(duì)應(yīng)著黑白、上下、左右、前后、對(duì)錯(cuò)、是非、滿空、正負(fù)、陰陽(yáng)……,所以,原則上此模型可以描述所有具有兩種可能的狀態(tài)的多體系統(tǒng)[1].伊辛模型提出后,在輿論、投票和選舉理論中又演化出幾種代表性的模型,如Sznajd模型[2-3]、Krause- Hegselmann模型[4]、Deffuant模型[4]及Galam模型[5]等.

我國(guó)國(guó)防大學(xué)胡曉峰教授及其團(tuán)隊(duì)在輿論建模仿真領(lǐng)域建立了個(gè)體間的意見(jiàn)交互準(zhǔn)則,利用Swarm或NetLogo等工具進(jìn)行輿論傳播建模研究,并將研究應(yīng)用于軍事領(lǐng)域,輿論戰(zhàn)成為從全局贏得主動(dòng),遏制對(duì)手的重要戰(zhàn)略手段[6-7].廣西師范大學(xué)劉慕仁教授等人應(yīng)用元胞自動(dòng)機(jī)進(jìn)行了大量的輿論演化仿真工作[8-9].特別值得一提的是,利用墨西哥波(Mexican Wave)模擬了人群波的形成和演化的時(shí)空斑圖及噪音對(duì)其的影響.墨西哥波是由Farkas和Herlbing等人在分析1986年墨西哥世界杯體育場(chǎng)中觀眾所表現(xiàn)出來(lái)的人群波現(xiàn)象的基礎(chǔ)上,提出的用以揭示體育場(chǎng)人群波產(chǎn)生和演化的模型[10-11].以上幾種技術(shù)均具有好的支持工具和可視化能力,所以在輿論的研究中也被廣泛應(yīng)用,華中科技大學(xué)的胡斌教授所研究的群體行為的定性模擬原理[12]將對(duì)此也有借鑒意義.

本文是基于系統(tǒng)建模與仿真分析的輿論研究,將以物理-事理-人理系統(tǒng)方法論為指導(dǎo),以多主體建模方法為手段,以輿論可視化仿真平臺(tái)為依托,定義輿論主體的偏好行為,仿真意見(jiàn)的交互過(guò)程,完善和把握輿論形成及其演化的機(jī)理及其規(guī)律.

1 物理-事理-人理系統(tǒng)方法論及其對(duì)輿論研究的整體認(rèn)識(shí)

1.1物理-事理-人理系統(tǒng)方法論

人們從事各種實(shí)踐活動(dòng)遵循著一定的規(guī)律和法則,物理、事理和人理這3個(gè)名詞常用于表述對(duì)于不同對(duì)象或不同領(lǐng)域下適用的規(guī)律和法則[13].1994年,顧基發(fā)研究員赴英國(guó)合作研究系統(tǒng)方法論,在此期間提出了“物理-事理-人理”(Wuli-Shili-Renli,WSR)系統(tǒng)方法論.

WSR系統(tǒng)方法論中,物理指 “事情的本源,要求盡可能了解研究對(duì)象的現(xiàn)有資源情況,獲取必需的數(shù)據(jù)信息或系統(tǒng)運(yùn)行狀況等”;事理指“做事的道理、如何做事,設(shè)計(jì)和選擇多種方案、方法或模型弄清研究對(duì)象的關(guān)系準(zhǔn)則等”;人理是“回答最好怎么做,首要是配合物理、事理層面,另外對(duì)工作過(guò)程中在實(shí)施或系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)中諸多方面的觀點(diǎn)、理念和利益群體關(guān)系的協(xié)調(diào)等”.WSR系統(tǒng)方法論的內(nèi)容易于理解,而具體實(shí)踐方法與過(guò)程應(yīng)按實(shí)踐領(lǐng)域或考察對(duì)象靈活變動(dòng).

1.2 WSR系統(tǒng)方法論對(duì)輿論研究的整體認(rèn)識(shí)

依據(jù)WSR系統(tǒng)方法論視點(diǎn)把握輿論的整體認(rèn)識(shí),可具體體現(xiàn)在:物理,即學(xué)科層,應(yīng)從社會(huì)學(xué)、心理學(xué)、管理學(xué)及系統(tǒng)學(xué)等多學(xué)科交叉角度作為輿論研究的理論基礎(chǔ);事理,即工具層,可考慮復(fù)雜適應(yīng)理論中的多主體仿真系統(tǒng)、定性模擬中的元胞自動(dòng)機(jī)等提供技術(shù)支撐;人理究其輿論的本質(zhì),是個(gè)人對(duì)某一事件的意見(jiàn)/情緒/態(tài)度等經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間所表現(xiàn)出的大范圍的共識(shí).因此,在物理與事理的基礎(chǔ)上,對(duì)輿論的整體認(rèn)識(shí)和把握,可構(gòu)建4個(gè)層次.第一層(最底層):個(gè)人的意見(jiàn)/情緒/態(tài)度;第二層:個(gè)人與個(gè)人之間交互/沖突/協(xié)作;第三層:群體與群體之間談判/妥協(xié);第四層(最高層):大范圍的共識(shí)---輿論形成.如圖1所示.

2 多主體系統(tǒng)仿真建模方法

多主體系統(tǒng)(multi-agent system,MAS),有時(shí)被簡(jiǎn)化稱為基于agent建模(agent-based modeling,ABM)或被直接稱為多主體仿真(multi-agent simulation,MAS).MAS是一類計(jì)算機(jī)模型,用于在微觀層次上構(gòu)造個(gè)體行為,進(jìn)而觀察這些個(gè)體行為經(jīng)過(guò)行動(dòng)或交互所涌現(xiàn)出的宏觀效應(yīng),是一種自下而上(bottom-up)的研究方法,可直接模擬組成系統(tǒng)的主體,以及主體與主體之間的相互作用,從而研究系統(tǒng)的整體行為.

多主體系統(tǒng)仿真的描述可用四元組的方式,即{agent(主體)+interaction(交互)+environment(環(huán)境);t(時(shí)間)}.agent是系統(tǒng)抽象出的對(duì)象,分布在一定的環(huán)境里,通過(guò)定義agents間或agent與環(huán)境間的交互規(guī)則,利用agent的自主性(autonomous),在演化時(shí)間(迭代步驟)內(nèi),最終涌現(xiàn)出不同的宏觀特性[14].

圖1 依據(jù)WSR系統(tǒng)方法論視點(diǎn)對(duì)輿論研究的整體認(rèn)識(shí)Fig.1 WSR endeavors in the meta-synthesis research system for opinion

a.主體:具有適應(yīng)能力的、主動(dòng)的個(gè)體.這種主體在與環(huán)境的交互作用中遵循一般的刺激---反應(yīng)模型,所謂適應(yīng)能力表現(xiàn)在它能夠根據(jù)行為的效果修改自己的行為規(guī)則,以便更好地在客觀環(huán)境中生存.

b.交互:定義agents之間或agent與環(huán)境之間的互動(dòng)規(guī)則.某種程度上說(shuō),規(guī)則的定義就是具體建模的過(guò)程,其范圍可以是從簡(jiǎn)單的一階謂詞邏輯算法,到組成復(fù)雜關(guān)系的成千上萬(wàn)行的代碼.最基本的交互需要定義以下3條:

(a)初始條件.用于定義agent初始行為狀態(tài).初始狀態(tài)至少需要指定兩點(diǎn),一是agent本身的一些屬性;二是agent的數(shù)目和位置,一般情況下,agent的位置采用隨機(jī)分布.

(b)演化規(guī)則.定義在每一次迭代步中,agents間或agent與環(huán)境互動(dòng)的規(guī)則.規(guī)則定義通常是一系列的,即具有不同屬性的agent,隨著演化過(guò)程,會(huì)動(dòng)態(tài)地選擇或建立適應(yīng)自己的規(guī)則.

(c)結(jié)束條件.經(jīng)過(guò)每一步長(zhǎng),agent的屬性會(huì)發(fā)生變化,如agent的能量值會(huì)增大或減小,當(dāng)能量值高于或低于一定數(shù)值,agent就停止.

c.環(huán)境:是一個(gè)容納agents及其不斷運(yùn)動(dòng)的容盤.環(huán)境可以定義是“活”的,即它可以隨時(shí)與agent進(jìn)行交互,通過(guò)交互,而改變自身的狀態(tài).例如,定義讓agent在它的世界(環(huán)境)里到處“聞”,根據(jù)在它所在的點(diǎn)上聞到的“氣味”來(lái)決定它的行為.

3 基于多主體系統(tǒng)的輿論建模與仿真

3.1 輿論建模的基本假設(shè)

設(shè)在時(shí)刻t,N個(gè)輿論主體(agent)對(duì)某一個(gè)焦點(diǎn)事件持有n種意見(jiàn)(n=1,2,…,N),則有如下的意見(jiàn)矩陣

定義另一個(gè)概念---意見(jiàn)距離u,其中,u=.u是一個(gè)閾值,一般而言,u值的設(shè)定要反映主體意見(jiàn)轉(zhuǎn)移時(shí)的心理變化,例如,若兩個(gè)輿論主體持有截然相反的意見(jiàn),即完全同意的意見(jiàn)O+和完全反對(duì)的意見(jiàn)O-,當(dāng)設(shè)定的u值較大時(shí),主體的意見(jiàn)可以從一個(gè)極端到另一個(gè)極端轉(zhuǎn)移,但這并不符合一般主體的心理或思維變化;當(dāng)u=0時(shí),意見(jiàn)無(wú)轉(zhuǎn)移.對(duì)于連續(xù)數(shù)據(jù),意見(jiàn)距離的定義還將有助于定量計(jì)算一個(gè)主體的意見(jiàn)的轉(zhuǎn)移值,如對(duì)于agent p來(lái)說(shuō),當(dāng)u=1時(shí),有αpi=αpi+p Oijαpj;當(dāng)u＞1時(shí),則有αpi=αpi+(1/u)p Oijαpj.

3.2 輿論建模的演化規(guī)則

3.2.1 從利行為

從利,是指人們外在的利益驅(qū)動(dòng)及偏好選擇和內(nèi)在的價(jià)值取向與認(rèn)知情感.由于輿論客體的多樣性,涉及到輿論主體的層次廣泛,其主動(dòng)性,即驅(qū)利傾向往往在輿論演化過(guò)程中扮演著主導(dǎo)作用.

3.2.2 從上行為

從上,又叫遵從,是指在他人的要求或權(quán)威影響下的服從行為.從上行為包括從權(quán)和從望兩種類型.從權(quán)多指分布著等級(jí)性的輿論環(huán)境中,輿論的主體,即社會(huì)公眾受到的權(quán)力制約.它不以被控者的接受為前提,不論被控者情愿與否(當(dāng)然思想上自愿接受更好),都必須接受這種制約,遵從這種約束,并在其約束下行使自己的權(quán)力.從望行為與從權(quán)行為的不同之處在于,社會(huì)民眾不具有強(qiáng)制的服從性.從望多指那些有威望的人自覺(jué)地吸引著社會(huì)大眾的行為選擇,在輿論演化過(guò)程中,這些人稱為輿論領(lǐng)袖,具有榜樣的力量.

3.2.3 從眾行為

從眾,是指他人從事某一活動(dòng)時(shí)自己也去從事這一活動(dòng),按群體中多數(shù)人的意見(jiàn)行事,自己不另搞一套.社會(huì)心理學(xué)指出,個(gè)體在群體中常常會(huì)不知不覺(jué)地受到群體的壓力,從而在知覺(jué)、判斷、信仰及行為上,表現(xiàn)出與群體中多數(shù)人一致的行為傾向,這就是從眾現(xiàn)象,或稱為從眾行為.

結(jié)合從輿論形成及其演化過(guò)程中梳理和剖析社會(huì)公眾的行為特點(diǎn),即從眾、從上和從利.具體可以定義3種意見(jiàn)轉(zhuǎn)移規(guī)則.

a.從眾:在意見(jiàn)距離范圍內(nèi),取所有鄰居們的意見(jiàn)的算術(shù)平均;

b.從上:兩個(gè)比鄰的輿論個(gè)體持有相同意見(jiàn)時(shí),在意見(jiàn)距離范圍內(nèi),可以說(shuō)服所有的鄰居;

c.從利:在一個(gè)時(shí)間步長(zhǎng)內(nèi),每個(gè)輿論個(gè)體隨機(jī)選擇一個(gè)對(duì)話的伙伴.當(dāng)他們的意見(jiàn)Oi和Oj相差不超過(guò)意見(jiàn)距離時(shí),他們相互的意見(jiàn)會(huì)按照一定的比例更接近一些,但無(wú)需意見(jiàn)完全一致.

3.3 輿論建模的仿真試驗(yàn)

初始條件,設(shè)時(shí)刻t=0時(shí),輿論主體(agent)數(shù)N=10 000;意見(jiàn)數(shù)n=2;初始a pi=0或1,其中,意見(jiàn)1(紅色)=1;意見(jiàn)2(綠色)=0;意見(jiàn)距離u=1,即主體持有的意見(jiàn)在一個(gè)相鄰意見(jiàn)間可以轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)移概率p Oij=p Oji=0.1;初始時(shí)刻狀態(tài)如圖2所示.

圖2 意見(jiàn)分布的初始狀態(tài)Fig.2 Initial status of agents’distribution

演化規(guī)則.基于從眾、從上和從利這3種意見(jiàn)轉(zhuǎn)移規(guī)則.

結(jié)束條件.迭代100步后,停止.

圖3～5反映的是隨著輿論不斷演化的二維空間演變狀態(tài)圖,圖6則是兩種意見(jiàn)持有的輿論主體數(shù)目隨著時(shí)間的演變狀態(tài)圖.

結(jié)論觀察.從上行為規(guī)則的模型(圖3(a),圖4(a),圖5(a)),在輿論主體(agent)持有兩種意見(jiàn)的情況下,當(dāng)初始隨機(jī)狀態(tài)下的一種意見(jiàn)持有人數(shù)大于另一種意見(jiàn)持有人數(shù)時(shí),則輿論演化的最后狀態(tài)是朝著意見(jiàn)持有人數(shù)多的一派意見(jiàn)靠攏,在試驗(yàn)一中,紅色所代表的意見(jiàn)1最終占了上峰.

從眾行為規(guī)則的模型(圖3(b),圖4(b),圖5(b)),因僅有兩種意見(jiàn)且意見(jiàn)距離為1,一個(gè)輿論主體(agent)的意見(jiàn)將會(huì)在兩種意見(jiàn)中不斷取平均值,演化的較慢,在相同的仿真步驟下,無(wú)法斷定輿論的導(dǎo)向.

圖3 t=10的意見(jiàn)分布形式Fig.3 When t=10,the agents’distribution

圖4 t=50意見(jiàn)分布形式Fig.4 When t=50,the agents’distribution

圖5 t=100意見(jiàn)分布形式Fig.5 When t=100,the agents’distribution

圖6 隨時(shí)間演變的不同輿論主體數(shù)目Fig.6 Agents’count varying with time

從利行為規(guī)則的模型(圖3(c),圖4(c),圖5(c)),兩種意見(jiàn)且意見(jiàn)距離為1的條件下,紅色所代表的意見(jiàn)1遇到與己相同的意見(jiàn)或不同的意見(jiàn)(綠色所代表的意見(jiàn)2)都會(huì)按照相應(yīng)的意見(jiàn)轉(zhuǎn)移概率進(jìn)行意見(jiàn)偏移,與“從上”行為規(guī)則模型的演化結(jié)果相反,在試驗(yàn)一中,初始占多數(shù)的意見(jiàn)1最終經(jīng)過(guò)“利益”的誘惑,最終輿論卻統(tǒng)一于意見(jiàn)2.

4 結(jié) 論

以WSR系統(tǒng)方法論視角整體認(rèn)識(shí)和把握輿論研究,基于多主體系統(tǒng)方法,梳理了輿論主體行為,如從利(利益)、從眾、從上(權(quán)力、威望)等幾個(gè)方面,分析了個(gè)體偏好的選擇,在形成輿論主體間意見(jiàn)交互規(guī)則的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了輿論研究的建模仿真試驗(yàn),初步得到了一些輿論演化的運(yùn)動(dòng)規(guī)律.

輿論具有守望社會(huì)的功能,是社會(huì)穩(wěn)定與和諧與否的晴雨表、風(fēng)向標(biāo).因此,認(rèn)識(shí)和把握社會(huì)輿論形成及其演化的機(jī)理和規(guī)律,其目的是對(duì)突發(fā)公共事件和社會(huì)安全識(shí)別過(guò)程中政府對(duì)正面輿論的引導(dǎo)與調(diào)控提供幫助.作者進(jìn)一步將研究如何借鑒和提取墨西哥波以及軟控制思想,將其改進(jìn)并運(yùn)用于輿論的引導(dǎo)與干預(yù)中,定量建模與仿真,設(shè)定和試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷牟煌瑓?shù)和條件,得出不同情景下政府引導(dǎo)和干預(yù)的措施和方案.

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Modeling and simulation of public opinion based on multi-agent system

LIU Yi-jun1,2
(1.Ⅰnstitute of Policy and Management,Chinese Academy of Sciences,Beijing 100190,China;
2.Center forⅠnterdisciplinary Studies of Natural and Social Sciences,Chinese Academy of Science,Beijing 100190,China)

“Public opinion comes before the unrest”has become a consensus.Understanding and capturing the essential mechanism of opinion formation and infection will provide help for forecasting and macroeconomic regulation.Public opinion is an open complex giant system,in which studying opinion based on modeling and simulation analysis is a more comprehensive and effective means.The paper presents one overall model of methodology-method-technology-simulation from the view of systems science besides going through the definitions of Wuli-Shili-Renli and multiagent system,then summarizes the individuals'behaviors such as“conformity”,“power”,“egoism”,etc.,analyzes individual choices and constructs three interaction rules.The opinion evolution process was simulated quantitatively and some primary conclusions were obtained.

public opinion;multi-agent system;modeling;simulation

N 94

A

1007-6735(2011)04-0331-06

2011-07-30

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(91024010);中國(guó)科學(xué)院創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(KACX1- YW- 1011)

劉怡君(1978-),女,副研究員.研究方向:輿論動(dòng)力學(xué)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略.E-mail:yijunliu@casipm.ac.cn