第五章信息产业的系统动力学模型(信息经济学)

第五章 信息产业的系统动力学模型1系统动力学对信息产业分析的适用性系统动力学（System

Dynamics)是一门认识系统问题和解决系统问题的交叉的综合性新学科。它所要解决的，主要是如何定量地分析各类复杂系统的结构与功能的内在联系，如何定量地分析系统的各种特性等问题。第一页，共三十一页。1系统动力学对信息产业分析的适用性从系统的角度分析，信息产业具有以下特征信息产业是一种新型产业，影响因素众多而且复杂。信息产业系统的各个因素符合因果关系。信息产业系统的高阶数特性。信息产业系统的多回路特性。信息产业系统的非线性。第二页，共三十一页。2

信息产业系统动力学模型的建立2.1基本概念(1)系统与边界系统动力学是将研究对象视为一个系统来处理的。按照系统动力学的观点，系统是指由相互区别、相互作用的各部分有机地结合一起，为同一目的而完成某种功能的集合体。系统的边界是一个想象的轮廓，它把与所研究问题有关的部分均划入系统，而与其他部分（即系统环境）分隔开来。按照系统动力学的观点，我们在划定系统边界时应遵循这样一条准则，那就是把系统中的反馈回路考虑成闭合的回路。第三页，共三十一页。2.1基本概念(2)因果链及因果关联图因果链是反映系统内部变量之间因果关系的。因果链示例第四页，共三十一页。2.1基本概念反映系统内部主要变量之间因果关系的一系列因果链的集合就是因果关联图。信息商品生产的发展因果关联图第五页，共三十一页。2.1基本概念(3)反馈、反馈系统与反馈回路反馈是指信息的传输与回授。系统动力学认为在每一个系统（研究对象）中都存在着信息反馈机制，反馈是系统最基本的属性。包含有反馈环节及其作用的系统就是反馈系统。反馈回路是由一系列因果链组成的闭合回路（或称环）。在反馈回路中有一类特殊的回路，被称为耦合反馈回路，耦合反馈回路是指通过同一变量建立起来的两条反馈回路。第六页，共三十一页。2.1基本概念(4)流图前已所述，系统动力学把系统中物质和信息的运动都想象成流体的运动，流图就是为了描述系统的运动而专门设计的一套特殊的符号图。系统动力学常用的流图符号见下图所示.第七页，共三十一页。图6-3

系统动力学常用的流图符号第八页，共三十一页。2.1基本概念上述各流图符号的含义表述如下：⑴状态（level

or

state）变量：状态变量描述的是系统的积累效应。⑵速率（rate）：速率描述的是系统积累效应的变化快慢。⑶辅助变量（auxiliary）变量：辅助变量是介乎变量之间的中介变量，其主要功用是通过这些附加中介变量将变量之间复杂的多层次的关系简单化，以突出系统的某些关键环节或重要关系。第九页，共三十一页。2.1基本概念⑷表函数（table

function）：表函数的功能是通过输入自变量和因变量的一组对应数值来描述某些变量之间复杂的非线性关系。⑸常数（constant）：常数是指在建模过程中，系统内不随时间的变化而变化的参数或系数。⑹、外生变量：外生变量是指由系统之外系统环境决定的变量。第十页，共三十一页。2.1基本概念⑺物质流：即物质运动的实际通道。⑻信息链：信息链是信息从源点抽取出来流向终点（目的地）的链路，它体现了系统动力学中系统的信息反馈功能。⑼源（source)：它是指系统边界以外的环境向系统输入（提供）的一切物质的来源。⑽漏（link）：它是指系统边界以内的物质向系统环境输出的去向。第十一页，共三十一页。2.1基本概念(5)DYNAMO模型DYNAMO是专门为系统动力学的建模而设计的，用DYNAMO写成的系统动力学模型就是DYNAMO模型。DYNAMO方程式一般包含两项内容：第一项是方程式标志，该标志写于第一列的位置上；第二项是方程式的具体内容。其书写的一般格式是：标志字符 量名＝表达式第十二页，共三十一页。2.1基本概念(5)DYNAMO模型量名即为该方程待计算的量。依据量性质的不同，DYNAMO模型最常用的方程式可分为６种，即状态变量方程（L）、速率方程（R）、辅助变量方程（A）、常数方程（C）、表函数方程（T）、初始值方程（N）。除常数方程和初始值方程外，其他方程中的变量均需给出时间下标，其通式为：变量名.时间下标第十三页，共三十一页。2.1基本概念(5)DYNAMO模型时间下标可因具体情况取J、K、JK或KL。其中J表示前一时刻，K表示现在时刻，JK表示从前一时刻到现在时刻，KL表示从现在时刻到下一时刻。⑴状态方程变量：在DYNAMO中计算状态变量的方程称状态变量方程，该方程以L为标志，其标准格式为：L

LEVEL.K=LEVEL.J＋DT*(INFLOW.JK－OUT_FLOW.JK)式中，LEVEL为状态变量，INFLOW为输入速率，OUT_FLOW为输出速率，DT为J时刻与K时刻之间的时间间隔（步长）。第十四页，共三十一页。2.1基本概念(5)DYNAMO模型⑵速率方程：计算速率的方程称速率方程，该方程以R为标志。⑶辅助变量方程：计算辅助变量的方程称辅助变量方程，该方程以A为标志，主要功能是可以帮助建立速率方程。⑷常数方程：该方程赋予常数一给定不变的参数值，其方程标志是C。⑸表函数方程：该方程赋予表函数一组数值，其方程标志是T。⑹初始值方程：该方程的主要功能是为状态变量方程赋予初始值，以N作为方程的标志。第十五页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立模型建立是信息产业系统动力学研究很重要的一个步骤。这里采用刘晓敏博士的方法建立信息产业的系统动力学模型。按照信息产业的主要因果关系，我们可以建立包含3个主要方程的信息产业系统动力学模型（DYNAMO）模型。该模型如下：第十六页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立L

人口(RK.K)=人口(RK.J)+(DT)[出生人口(CSRK.JK)-死亡人口

(SWRK.JK)]R

出生人口(CSRK.KL)=人口(RK.K)×出生系数(CSS)R

死亡人口(SWRK.KL)=人口(RK.K)×死亡系数(SWS)A

国民收入(GMSR.K)=国民收入(GMSR.J)×国民收入指数(GMSRZS)A

居民收入(JMSR.K)=国民收入(GMSR.K)×居民收入系数(JMSRS)/人口(RK.K)第十七页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立L

学龄人口(XLRK.K)=学龄人口(XLRK.J)+(DT)[出生人口

(CSRK.JK)-小学入学人口(XXRXRK.JK)]R

小学入学人口(XXRXRK.KL)=学龄人口(XLRK.K)×小学入学率

(XXRXL)L

小学在校生(XXZXS.K)=小学在校生(XXZXS.J)+(DT)[小学入学人口(XXRXRK.JK)-小学毕业人口(XXBYRK.JK)]R

小学毕业人口(XXBYRK.KL)=小学在校生(XXZXS.K)*小学毕业率(XXBYL)第十八页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A

小学毕业就业人口(XXJYRK.K)=小学毕业人口

(XXBYRK.JK)×[1-小学毕业生升学率(XXSXL)]L

初中在校生(CZZXS.K)＝初中在校生(CZZXS.J)+(DT)[初中入学人口（CZRXRK.JK)-初中毕业人口(CZBYRK.JK)]R

初中入学人口(CZRXRK.KL)=小学毕业人口(XXBYRK.JK)×小学毕业生升学率(XXSXL)R

初中毕业人口(CZBYRK.KL)=初中在校生(CZZXS.K)×初中毕业率(CZBYL)第十九页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A

初中毕业生就业人口(CZJYRK.K)=初中毕业人口

(CZBYRK.KL)×[1-初中毕业生升学率(CZSXL)]L

高中在校生(GZZXS.K)=高中在校生(GZZXS.J)+(DT)[高中入学人口(GZRXRK.JK)-高中毕业人口(GZBYRK.JK)]R

高中入学人口(GZRXRK.KL)=初中毕业人口(CZBYRK.JK)×初中毕业生升学率(CZSXL)R

高中毕业人口(GZBYRK.KL)=高中在校生(GZZXS.K)×高中毕业率(GZBYL)第二十页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A

高中毕业生就业人口(GZJYRK.K)=高中毕业人口

(GZBYRK.JK)×[1-高中毕业生升学率(GZSXL)]L

大学在校生(DXZXS.K)=大学在校生(DXZXS.J)+(DT)[大学入学人口(DXRXRK.JK)-大学毕业人口(DXBYRK.JK)]R

大学入学人口(DXRXRK.KL)=高中毕业人口(GZBYRK.JK)×高中毕业生升学率(GZSXL)R

大学毕业人口(DXBYRK.KL)=大学在校生(DXZXS.K)×大学毕业率(DXBYL)第二十一页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A通信水平指数(TXSPZS.K)=[电话普及率(DHPJL.J)/电话普及率初始值(DHPJLN)]×[函件邮发指数(HJYZS.J)/函件邮发指数初始值(HJYZSN)]L电话普及率(DHPJL.K)=电话普及率(DHPJL.J)+(DT)[电话普及率增长率(DHPZL.JK)]R电话普及率增长率(DHPZL.KL)=电话普及率增长系数(DHPZS)×电话普及率(DHPJL.K)A函件邮发指数(HJYZS.K)=TABHL[函件邮发指数(HJYZST),电话普及率(DHPJL.K),电话普及率最小值,电话普及率最大值,电话普及率增量值］第二十二页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A电报发送指数(DBFZS.K)=TABHL[电报发送指数(DBFZST),电话普及率(DHPJL.K),电话普及率最小值,电话普及率最大值,电话普及率增量值］L

居民人均邮电费支出(JMJYF.K)=居民人均邮电费支出

(JMJYF.J)+(DT)[居民人均邮电费支出增长率(JMJYFL.JK)]R

居民人均邮电费支出增长率(JMJYFL.KL)=居民人均邮电费支出增长系数(JMJYFS)×居民人均邮电费支出(JMJYF.K)A

传媒影响度(CMYXD.K)=电视人口覆盖率(DSGL.J)×传媒影响度的广播媒介乘子(GMCZ)×传媒影响度的报纸媒介乘子(BZCZ)/电视人口覆盖率初始值(DSGLN)第二十三页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立A

电视人口覆盖率(DSGL.K)=电视人口覆盖率系数(DSGLS)×电视机拥有量对电视人口覆盖率影响因子(DSGLYZ)×电视机拥有量(DSL.J)L

电视机拥有量(DSL.K)=电视机拥有量(DSL.J)+(DT)[电视机拥有量增长速度(DSLZS.JK)]R电视机拥有量增长速度(DSLZS.KL)=电视机拥有量增长速度表函数变量(DSLZSB.K)A电视机拥有量增长速度表函数变量(DSLZSB.K)=TABHL[电视机拥有量增长速度(DSLZST),电视机拥有量(DSL.K),电视机拥有量最小值，电视机拥有量最大值，电视机拥有量增长值]第二十四页，共三十一页。2.2信息产业系统动力学模型的建立上述模型包含一系列参数（常数、表函数等）。如出生系数、死亡系数、国民收入指数等，其值可以通过一些常用的参数估计方法进行估计，这些方法主要有：⑴经调查获得第一手材料确定参数值。⑵从模型中部分变量间关系中确定参数值。⑶分析已掌握的有关系统的知识估计参数值。⑷根据模型的参考行为特性估计参数值。第二十五页，共三十一页。2.3信息产业系统动力学模型的应用应用信息产业系统动力学模型进行信息产业政策分析是指借助信息产业系统动力学模型分析研究信息产业政策的作用，以及信息产业政策实施结果对改善信息产业系统中待解决问题的行为的影响。应用信息产业系统动力学模型进行信息产业政策分析最常用的方法就是通过调整或改变信息产业系统中的某些参数——政策参数——来分析比较政策方案。第二十六页，共三十一页。2.3信息产业系统动力学模型的应用调整常数政策参数以分析比较政策方案下表列出了信息产业系统动力学模型中部分常数政策参数及其提高的政策涵义。调整表函数政策参数以分析比较政策方案与常数类似，在信息产业政策分析中，这些表函数值的调整也意味着相应的信息产业政策的变动，因此，通过调整表函数的取值，可以达到分析比较政策的目的。第二十七页，共三十一页。2.3信息产业系统动力学模型的应用（3）改变CLIP函数某一项取值以分析比较政策方案除了调整常数和表函数的取值外，在政策分析中，系统动力学还提供了改变CLIP函数中某一项取值以模拟分析比较政策的极其有用的工具。CLIP函数的功能为：第二十八页，