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Nature评论:预测危机?设计机制?社会物理学助你一臂之力!

当下,信息和通讯技术的大量使用,使得我们几乎能够从任何人身上收集到可追踪的数据。我们认为,这些数据提供了一个构建“社会物理学”(physics of society)的机会。
 
它能像描述一个物理系统那样,描述由许多相互作用的异质实体(人、企业、机构)所组成的社会。 尽管必须考虑到相关的道德伦理后果,但是发展这样的一门社会物理学的好处依然是巨大的。
 
实际上,它能帮助我们理解并预测未来的社会趋势和人类的行为反应,以及它们之间的不确定性,或是处理全球网络危机在其中发挥作用的社会挑战。一个很好的例子是现代流行病学以及它在预测传染病的大范围传播中所取得的成功。
 
但是,发展这样一门社会物理学并非易事。
 
面临挑战
 
人类并不是理想气体分子。用社会动力学( social dynamics )的话说,我们不知道适用于人类个体的“牛顿定律”是否存在。我们也并不清楚,需要多少变量、以及究竟是哪些变量,才能够确定并预测一个集体的、可观测的宏观现象。
 
同时人类具有适应能力,这也增加了一定程度的不确定性,这在处理疾病传播等许多富有挑战性的问题上,是不可忽略的。这意味着我们要处理的基本变量必须来自于行为数据。
 
然而,行为又带来了新的困难:并不是所有个体都是一样的。
 
实际上,代表性个体(representative agent)——作为一个典型的完全理性并且无所不知的个体,这个概念自从被引入经济学后就饱受批评。
 
而且,社会变化也许会被一小部分关键个体所触发——这称为"少数定律"( law of the few )。这意味着,即使我们能够合理地描述个体的行为,也不能直接推广到一群个体,因为这样的话相对平均值的涨落将会非常大。
 
实际上,这正是数据告诉我们的:一群个体的统计规律服从肥尾分布( fat-tailed probability distributions )。例如,收入的分布服从帕累托法则,社交网络中朋友数量的分布服从幂律分布。这些服从肥尾分布的变量在某些情况下涨落非常之大,以至于谈论平均值是相当不准确的。
 
 
换句话说,借鉴热力学的思想,我们当然想找到一些类似于压强的变量,但是,因为个体并不服从麦克斯韦玻尔兹曼分布,这一愿望是无法实现的。
 
尽管如此,我们认为物理学依然能在从人类相互作用的模型发掘社会动态规律性的任务中发挥关键作用。
 
这样一个部分由人类交互通过信息和通信技术所介导的社会技术系统,涌现出了大量动力学,而且往往是非平衡的。它们还涉及许多时空尺度,受非线性效应的控制,能够适应外部和内部的扰动。对于这样一个非平衡的复杂系统,物理学能为其研究能提供方法和工具。
 
如何着手
 
第一步,按照最好的物理学传统,需要理解数据。
 
从这些数据中挖掘模式的最希望的方法是在人工智能领域发展发展起来的方法,如机器学习。这些方法已经在传统的物理学的领域里得到了应用。
 
但物理学不仅仅是收集、挖掘和分析数据,它也是对现象的建模,例如(新闻、疾病、财务困境)传播,集群(如政党、贸易区)的形成。事实上,尽管数据分析方法能有效地从数据中抽取信息,但它们缺乏解释的能力,并不一定会加深我们对世界的理解。
 
因此第二步,物理学应该发展第一性原理方法。
 
这些方法对于像大规模疾病爆发的"假设"情景是至关重要的。通过对模型的定义、校准和验证,建模的艺术在物理学上已经无懈可击。
 
之后,它可以与社会科学合作,用于发展机制和理论模型,从而有助于更好地了解(技术介导的)人类交互和社会动力学。这些理论的发展需要历经整个研究周期,包括检验理论的预测。
 
最终,目标是从微观层面和宏观层面找到描述社会和社会技术动态的相关变量,并相互联系起来,正如热力学那样,从最小尺度(个体)到最大尺度(社会)。
 
 
总之,物理的愿景和思维模式不但大有裨益,而且我们认为在处理社会问题上也是必要的。一个例子是对寨卡病毒流行病的数据驱动的随机微观模拟。它有助于我们理解全球和社会相关的动态,同时也有助于解决描述无序介质中的扩散这一更为传统的问题。
 
愿景
 
然而,只有当物理学家准备离开他们的传统舒适圈,并与其它领域的研究者(计算机科学家,社会学家,经济学家以及数学家)建立合作,建立社会物理学的希望才能结出果实。
 
 
我们认为,这种愿景和议程只有在像欧盟这样的国际组织的支持下才有可能实现,这些组织通过未来与新兴技术(Future and Emerging Technologies)的倡议,能够引发相关领域的发展。他们旨在发展整个欧洲的财团活动,而不是个人研究。
 
继续这样做,将为多学科和跨学科领域提供必要的支持,能够丰富和利用现有的方法,为未来的统计物理学铺平道路,这将有助于发展一个全新的人类相互作用和社会动态的理论计算的知识体系。
 
通过利益相关者和公民的参与来确定价值观和目标,我们认为,这一知识体系能够成功地设计出一个可持续的和公平的未来社会。
 
翻译:刘晶
审校:刘培源
编辑:王怡蔺
原文地址:https://www.nature.com/articles/s41567-018-0266-x
 
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