新经济地理学与复杂科学的区位选择模型.pdf

文章编号 1000 8462 2005 04 0442 03 新经济地理学与复杂科学的区位选择模型 谢 燮 1 杨开忠 1 刘安国 2 1 北京大学 政府管理学院 中国 北京 100871 2 北京化工大学 经济管理学院 中国 北京 100001 摘 要 1990年代初 新经济地理学和复杂科学都对经济主体区位选择以全新的诠释 基本的不同点在于 新经济 地理学模型的基本假设是经济主体行为的完全理性 而复杂科学假设经济主体的行为为有限理性 新经济地理学 仍沿用主流经济学一般均衡的框架 而复杂科学的模型是动态和演化的过程 它们的相似之处在于都具有报酬递 增 路径依赖和事后决策和调整的特征 根据分析和比较 得出经济地理学未来的学科交叉融合趋势 关键词 报酬递增 路径依赖 新经济地理 复杂科学 中图分类号 F119 9文献标识码 A 1990年代初 西方主流经济学家包括克鲁格曼 Paul Krugman 藤田 Masahisa Fujita 等等运用主流经济学建模手 段来解释经济的区位问题 该经济学分支被克鲁格曼称作 新 经济地理学 New Economic Geography 1 他们将萨缪尔森 的 冰山 形式的运输成本融入狄克希特 斯蒂格利茨 Dix 2 it Stiglitz D S 的垄断竞争模型并建立丰富多彩的一般均 衡模型来考察产业集聚 城市集聚以及国际贸易的形成机理 从而实现了主流经济学向空间维度的扩展 克鲁格曼 2 等将 新经济地理学模型的特征归纳为 D S模型 冰山交易成本 演化和计算机技术 冰山交易成本 指的是产品在区域间运 输采用 冰山 形式的运输成本 即产品从产地运到消费地 其 中有一部分在途中 融化 掉了 这样处理运输费用 既避免 了引入运输部门所带来的复杂 同时也回避了垄断的厂商如 何定价的问题 演化 指的是劳动力跨区域迁移 调整 的比 较静态过程 计算机技术 指的是 求解新经济地理学的非线 性方程组非常依赖计算机模拟技术 通过数学模拟才可能观 察到以前没有模拟技术时所不能观察到的经济故事 与此同时 圣塔菲研究所 Santa Fe Institute 所倡导的复杂 科学声名鹊起 其代表人物之一是对经济学中的复杂现象进 行研究的布莱恩 阿瑟 W Brian Arthur 他充分认识到经济 中报酬递增的重要性及普遍性 并在与传统经济理论完全不 同的框架下建立模型来再现经济中的报酬递增 他打破了经 济学的均衡 报酬递减 完全理性的 经济人 等观点 而代之 以多重均衡 路径依赖 报酬递增 有限理性等 从而为现代经 济学开创了一个广阔的视角 他用特别的建模方式来解释厂 商的区位选择与历史偶然和报酬递增的相关关系 3 从而为 我们认识经济区位问题提供了全新的思路 比较总结二者的异同 既有助于我们对经济区位现象更 为深刻的认识 也给出了其对未来研究的启示 1 新经济地理学对经济主体区位选择的观点 1 1 新经济地理学的假设 我们以核心 边缘模型 core periphery model 4 为例来 说明 该模型假设有两个区域 每个区域有两个部门 完全竞 争的农业部门和不完全竞争的制造业部门 制造业部门生产 大量的差别化产品 消费者是完全理性的 根据其收入决定 各制造业产品的消费量以最大化其效用 消费者消费的制造 业产品是以一个综合指数出现的 这个指数中隐含了不同制 造业产品的可替代程度或差别化程度 垄断竞争使得每个厂 商只生产一种差别化产品 同时厂商的自由进出使得每个厂 商的利润为零 在这样一些假设条件下 通过建立一般均衡 模型 就可以给出在不同的参数 包括运输成本 替代弹性 人 口份额等 下不同区位制造业工人的工资等结果 1 2 新经济地理学的动态过程 上述模型实际上是静态模型 给定模型的初始参数 就 可以推导出不同区域制造业工人的名义工资 制造业厂商较 多的区域的消费者因为支付较少的运输成本 所以其消费价 格指数较低 名义工资除消费价格指数就是真实工资 不同 区域制造业工人的真实工资差异使得劳动力在区域之间流 动 以消除这种工资的差异 劳动力在区域间流动的动态过 程是 r r r 其中 r r r表示平均工资 r 表示某区域制造业劳动力占制造业总劳动力的份额 从上述 公式可以看到 当某区域制造业劳动力的工资等于平均工资 的时候 这种动态调整的过程就结束了 如藤田等 4 所说 这 种动态过程与进化博弈论中 模仿者动态 replicator dynam2 ics 相似 1 3 新经济地理学的结论 通过计算机模拟计算 在运输成本不同的情况下 得到了 差别很大的结果 当运输成本T 2 1时 制造业劳动力在两 个区域对称分布 在T 1 5时 制造业劳动力在一个区域集 中 在运输成本为中等时 即T 1 7 会呈现出多个均衡点 既 可能对称分布 也可能集聚 除了对称均衡是稳定的以外 还 有两个不稳定均衡点 整个制造业在两区域的分布随运输成 第25卷第4期 2005年7月 经 济 地 理 ECONOMIC GEOGRAPHY Vol 25 No 4 Jul 2005 收稿日期 2004 05 31 修回日期 2004 10 29 基金项目 国家自然科学基金重点项目 编号 70433002 和北京化工大学青年教师自然科学研究基金项目 编号 QN0317 共同资助 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 本变化的关系如图1 随着运输成本率由高向低下降 当到达 T B 时 经济由对称状态转变为集聚状态 T B 被称作破裂 点 随着运输成本率由低向高上升 当到达T S 时 经济由集 聚状态转变为对称状态 T S 被称作持续点 图1 运输成本与集聚的关系 4 Fig 1 The relationship between transport costs and agglomeration 2 复杂科学对经济主体区位选择的观点 一些理论学家杜能 克里斯塔勒和廖什等将产业的空间 秩序看作是先天决定的 过去的历史事件并不起作用 所观 察到的产业空间形式是确定的空间经济问题的唯一 解 早 期的偶然事件不会影响产业的区位选择 另外一些地理学家 将产业的区位看作是路径依赖的 路径依赖的主要的驱动力 是集聚经济 接近其他厂商或产业的益处 这样 在初期 厂商的区位决定可能是由于一个地方地理因素的吸引 但后 来厂商的区位选择则与地理无关 阿瑟的模型 3 其实是将这 两方面的因素都涵盖进去 我们来看看他的建模方法和结论 2 1 复杂科学处理主体区位问题的基本假设 有I种类型的厂商和N个区域 厂商是一个接一个地 根据其偏好概率和收益 填 入区域的 厂商i选择区域j的 净收益为 i j g y j 其中 i j代表地理因素所引致的收益 g yj 代表厂商集聚所引致的收益 某一类型的厂商出现的概 率为pi 区域j被选择的概率则为qj pk k K 其中K为 所有 i j g yj i m g ym 的厂商类型 这样 对于N个 区域 就有一个被选择的概率向量q q1 q2 qN 在这 样的假设下 设初始每个区域的厂商数为零 随着厂商逐个被 填 入区域 就会形成产业在不同区域的分布结构 2 2 模型推演的结果 如果每个区域被选中的概率是给定的 则在不考虑集聚 经济的情况下 厂商的区位分布收敛于这个预先给定的概率 比如 对于三个区域的情形 给定它们被选中的概率为0 5 0 25和0 25 在当厂商数达到197的时候 它们在三个区位 分布的份额为0 528 0 221和0 251 接近预先给定的概率 在此情况下 历史的偶然事件对结果不会有影响 必然性占主 导地位 模型的模拟结果如图2 如果仅考虑偶然因素所起的作用 即每个新厂商选择某 个区域不受以前厂商的影响 也不会影响以后厂商的选择 则 模型推演的结果如图3 虽然随着厂商进入 每个区域的产 业份额会趋于稳定 但每次演化所呈现的结果都是不同的 四次演化的结果有很大差异 由此我们可以看到 偶然性对于 产业集聚的影响力 图2 概率给定情况下厂商区位选择结果 3 Fig 2 Pure necessity location under independent preferences 图3 仅考虑偶然因素时厂商区位选择结果 3 Fig 3 Pure chance location by spin off 在同时考虑偶然与必然的情形下 所得到的结果如图4 图4的左上角显示了地理的偏好所起的作用 图4右上角和 左下角显示了厂商集聚所起的作用 图4右下角显示了另一 次模拟所推出的结果 在此情况下 无限的产业集聚过程一 定会发生 也就是说 随着厂商的进入 某个区域的厂商会越 来越多 最后居于压倒多数的地位 但我们事先又不知道哪 个区域最终会胜出 所以历史的作用也相当重要 如果一个 区域对多种类型的厂商都有地理的吸引力 则该区域最终更 有可能发展成为厂商集聚的核心 图4 考虑偶然因素和集聚效应厂商区位选择结果 3 Fig 4 Chance and necessity location under agglomeration economies 3 两种区位选择模型的异同 3 1 两种区位选择模型的差异 3 1 1 假设条件 新经济地理学首先假设经济主体的完全 理性 这与主流经济学的传统一脉相承 消费者采用柯布 道格拉斯型的效用函数 隐含了消费者的完全理性 即满足微 观经济学关于消费者偏好的所有假设 另外 劳动者的迁移 3444期 谢 燮 杨开忠 刘安国 新经济地理学与复杂科学的区位选择模型 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 决策也是完全理性的且只受区域间工资差异的影响 其实 在新经济地理的模型中 虽然有经济的参与者 但他们都是无 差别的 不存在某个个体的决策过程 而是通过总体的变化来 体现决策的结果 复杂科学的特征之一是 自下而上 有很 好的微观基础 每个厂商的区位选择都是在考虑偏好和集聚 所带来的收益后的结果 而且这种偏好以一种概率的形式出 现 从而摒弃了经济主体完全理性的前提 阿瑟从认知科学 的角度出发 详细地阐述了人类决策过程的有限理性 他认 为 在复杂性存在的情况下 完美或演绎理性 deductive ration2 ality 将不复存在 阿瑟用 归纳推理 inductive reasoning 来 描述人类行为的有限理性 5 即人类决策是动态的学习过程 从另一方面来讲 复杂科学所建立的模型缺乏经济学基础 在我们惯常的经济学训练中 约束条件下的最大化或者最小 化问题似乎是不变的真理 而对于复杂科学的模型处理方法 还有些不习惯 经济学具有庞大的理论体系和内在的自恰 性 而复杂科学的内在结构则比较松散 3 1 2 均衡 新经济地理学仍然恪守传统经济学的一般均 衡观念 其人口流动的动态实际上是一种比较静态过程 即 由给定的初始条件 计算出相应的真实工资 如果区域间工 资有差异 则按照一定规则调整初始参数 人口 看调整后的 参数所得到的结果是否有使工资差异减小的趋势 直至这样 的调整使工资差异为零为止 而复杂科学建立的模型不是均 衡的概念 而是按照一定规则不断演化的过程 演化的结果 纷繁多样 既依赖历史的选择 又依赖集聚的力量 3 2 两种区位选择模型的相似之处 3 2 1 报酬递增 报酬递增是这两个模型的共同特征 尽 管采用报酬递增来解释经济现象的历史由来已久 但真正将 其融入一般均衡框架的尝试并不多 新经济地理学之所以能 够较为容易地为主流经济学所接受 其原因是他承袭了经济 学的传统 经济学垄断竞争模型的出现 1977年 及其在国 际贸易和内生增长理论方面的应用 1980年代的新贸易理论 及其后的新增长理论 为新经济地理学的诞生做了铺垫 所以 其思想容易被主流经济学所接受 而阿瑟对于经济学的观点 更像一场革命 不过 阿瑟认为 他的报酬递增的思想并不会 破坏标准的经济学理论 而是补充它 3 2 2 推演结果都有路径依赖的特征 两个模型的结果都 包含了路径依赖的特征 新经济地理模型的结果显示 在多 重均衡的情况下 哪个区域将发生制造业的集聚并不可知 而一旦建立了某个地区的优势 则该优势便不可逆转地导致 该区域成为经济核心 复杂科学模型的结果显示 模型每次 演化的结果都是不同的 这与初始的随机性相关 但某个区 域优势的建立仍然是集聚效应被强化的结果 因此 路径依 赖在模型中体现为一定的初始 偶然 与报酬递增的结合所呈 现的结果 3 2 3 事后决策或者调整 两个模型都忽略了预期的作用 即 决策者只对过去和现在的信息感兴趣 新经济地理模型的人口 迁移是针对于当前的工资差异的 其人口流动不包含预期的作 用 所以 其动态过程类似于进化博弈论中 模仿者动态 当然 由于新经济地理学决策个体无差异 决策的过程是黑箱 最后只 给出了决策的结果 所以用演化博弈来解释这种人口的动态有 些牵强 阿瑟的模型也是一个调整的进化过程 厂商的决策与 现有的厂商分布相关 所以是一种 现实的理性主义 因为对未 来没有完全的认识 所以是现实的有限理性 4 结语 新经济地理学 体现了经济学与地理学的融合 虽然这 一融合过程还存在很多困难和不足之处 但它毕竟开创了一 个崭新的途径 地理学家认为 新经济地理学所做的工作不 过是区位理论和区域科学的重新数学化而已 其不过是将克 里斯塔勒与廖什的旧思想放入了新古典框架 它既不新 仅仅 对过时的早期经济地理学家思想的复述 也不是经济地理学 因为它对现实的经济地理不做解释 6 而且 模型包含了 太多不可靠的假设 传统的经济地理学在经历了1960 1970 年代大规模的数量化阶段之后 已经将关注的重点转移到了 对现实问题的解决上 对新经济地理学 新瓶装老酒 的方法 并不感兴趣 我们认为 新经济地理学的贡献在于 试图通过 主流经济学理论搭起经济学与地理学之间的桥梁 长期以 来 主流经济学忽略了对区位问题的关注 甚至经济学教科 书也通常不包含关于区位 区域的内容 而经济地理学家对 经济学家的不切实际的假设条件和繁琐的推演也不屑一顾 新经济地理学的出现可以认为是主流经济学与经济地理学对 话的开始 不管其后 新经济地理学 被称为 空间经济学 4 还是 地理经济学 7 都表明了这种经济学与地理学对话与 融合的趋势 自1980年代以来 区域科学工作者开始应用复杂科学 sciences of complexity 的理论和方法来研究和分析区位问题 及时空演化的内在规律 其内容涉及到不同空间尺度 不同层 次上的结构和功能以及相应的动态过程 非线性动力学方 程 非线性微分方程 元胞自动机 分形 人工神经网络 多主 体等复杂科学方法也逐渐被城市与区域研究者所认识和应 用 复杂性思维及复杂科学方法已成为区域科学领域研究的 热点和前沿 复杂区域科学 的概念应运而生 8 阿瑟的模 型也是这方面的尝试 综上所述 在当前学科大融合的背景之下 各学科的长足 发展以及相互的交流与融合为我们开辟了新的研究视野 经 济学向经济空间维度的拓展以及复杂科学对经济区位的探讨 都是这一背景下的积极产物 新经济地理学和复杂科学的成 果为我们提供了新的视角 使我们的思想不再囿于某一个学 科领域 各学科的综合与交融必将为经济地理学的发展开拓 一个崭新的局面 参考文献 1 KRUG MAN PAUL Space the final frontier J The Journal of Econom2 ic Perspectives 1998 12 2 161 174 2 KRUG MAN PAUL Where in the world is the new economic ceogra2 phy A CLARK G ORDON L FELDMAN MARY ANN P GERT LER MERIC S The Oxford handbook of economic geography C New Y ork Oxford University Press 2000 49 60 3 ARTHUR BRIAN W Increasing returns and path dependence in the economy M The University of Michigan Press 1994 99 110 4 FUJITA MASAHISA KRUG MAN PAUL VENABLESANTHONYJ The spatial economy cities regions and international trade M London The MIT Press 1999 61 77 下转448页 444经 济 地 理 25卷 1995 2005 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co Ltd All rights reserved 巨大的调整成本 参考文献 1 KRUG MAN P The role of geography in development J International Regional Science Review 1999 22 2 142 161 2 HARRIS C D The market as a factor in the localization of production J Annals of the Association of American Geographers 1954 44 315 48 3 PRED A R The spatial dynamics of US urban industrial growth 1800 1914 M MIT Press Cambridge MA 1966 4 WEBER A Theoryof the location of industries M Chicago University of Chicago Press 1909 5 CHRISTALLER W Central places in southern Germany M Jena Fis2 cher Verlag 1933 6 L SCH A The economics of location M Jena Fischer Verlag 1940 7 SAMUELSON P The transfer problem and transport costs J Economic Journal 1954 64 264 289 8 NEARYJ P Of hype and hyperbolas introducing the new economic ge2 ography J Journal of Economic Literature American Economic Asso2 ciation 2001 39 2 536 561 9 KRUG MAN P Increasing returns and economic geography J Journal of Po2 litical Economy University of Chicago Press 1991 99 3 483 499 10 KRUG MAN P History versus expectations J The QuarterlyJournal of Economics MIT Press 1991 106 2 651 667 11 KRUG MAN P VENABLES ANTHONYJ Integration specialization and adjustment J European Economic Review Elsevier 1996 40 3 5 959 967 A REVIEW OF THE NEW ECONOMIC GEOGRAPHIC MODELS LAUNCHED BY KRUGMAN SONGDe yong HU Bao zhu School of Economics Huazhong University of Science new economic geography model review 作者简介 宋德勇 1966 男 湖北松滋人 华中科技大学经济学院教授 博士生导师 研究方向为发展经济学 转型经济学 和区域经济学 上接444页 5 ARTHUR BRIAN W Inductive reasoning and bounded ration2 ality J American Economic Review 1994 84 406 411 6 MARTIN RON The new geographical turn in economics some critical reflections J Cambridge Journal of Economics 1999 23 1 65 91 7 BRAK MAN S G ARRETSEN H MARREWIJK CHARLES VAN An introduction to geographical economics trade lo2 cation and growth M New Y ork Cambridge University Press 2001 16 18 8 杨开忠 薛 领 复杂区域科学 21世纪的区域科学 J 地球科学进展 2002 17 1 5 11 INDUSTRY LOCATION CHIOCE MODELS IN NEW ECONOMIC GEOGRAPHY AND SCIENCES OF COMPLEXITY XIE Xie 1 Y ANG Kai zhong 1 LIU An guo 2 1 School of G overnment Peking University Beijing 100871 China 2 College of Economics and Management Beijing University of Chemical Technology Beijing 100001 China Abstract At the beginning of 1990 s industry location