社会计算研究现状

社会计算研究现状作为一个跨学科的新兴学科领域,社会计算近年来蓬勃发展,并得到国内外信息科学及相关交叉学科领域的高度重视

下面从社会系统建模、社会系统的实验和分析方法、相关社会学理论研究、社会计算的应用研究、以及社会计算平台与支撑环境五个方面阐述社会计算的研究状况 

社会系统建模社会系统的建模是社会计算所面临的首要问题

早期的建模方法主要是采用数学方程来描述社会规律

随着计算技术的发展,出现了一些特定社会建模方法,其中最有代表性的是基于复杂网络的社会网络建模

这种方法用网络结构图的方式对社会组织结构和个体社会关系进行描述

演化博弈建模采用演化博弈论的思想,模拟和分析现实社会的演化规律,通过大量反复的博弈过程去得到演化稳定策略

这些方法虽然都在不同程度上对传统建模方法进行了改进,但仍然局限于静态描述层面上

计算技术的广泛应用和数值方法的发展成熟,使得利用仿真的方法研究社会系统的动态特性成为现实

传统的仿真方法如离散事件仿真取得了很大的进展,尤其是在经济和政治问题的分析方面

然而,随着问题复杂性的增加,传统仿真面临的计算量和执行时间的指数级增加成为制约其实际应用的最大障碍

为了有效地解决复杂社会系统的建模问题,90年代初,兰德公司提出了人工社会的概念,至此人工社会方法开始兴起

人工社会的核心思想是基于智能体的建模方法,自底向上的构建复杂社会系统模型

在此基础上,王飞跃研究员基于复杂系统的基本假设,提出利用人工社会研究复杂系统时应采用“多重世界”的观点,即不再以逼近某一实际的复杂系统的程度为唯一的建模标准,而是把模型本身也作为实际复杂系统的一种可能的替代形式

这种复杂社会系统的建模思想在实际应用中是恰当有效的,因为一个合理的模型,即使它并未代表任何一个现实世界的情况,但它可能描述了某一种“可能”的现实

这种方法已用于包括金融、生产管理、交通、物流、生态等在内的多个领域的建模和分析

2010年IEEE《计算机》(Computer)杂志发表了封面文章“社会多媒体计算”,该杂志同期的另一篇封面文章则分析了中国特有的“人肉搜索”现象中的群体行为特点

社会网络是刻画个体间社会交往与互动关系的主要手段,社会群体的识别主要通过网络节点间的链接关系来发现潜在的社会群体

社会系统的实验和分析方法许多研究领域对社会系统的实验和分析都有其独特的研究方法

社会学领域传统的实验方法包括社会调查、问卷、面谈、参与者观察及统计等方法

在经济学领域,实验经济学主要通过模拟创造出与所研究问题实际情形相同或相似的情境,使被试验者产生处于实际情境时同样的心理活动状态,并在模拟场景下进行经济实验;而行为经济学则进一步对经济行为人的外在表现、心理及行为进行观察和调研

这些传统的实验方法侧重于人工设计实验及分析、成本高且难以重复

因此,新的计算实验分析方法应运而生

综合集成研讨厅是关于复杂系统分析和决策的方法论体系,其核心是集专家群体决策、采用智能化信息手段和人机结合的技术解决社会相关问题

综合集成研讨厅体系具有分析处理复杂社会问题的能力,但其主要适用于复杂信息处理和决策支持

为有效解决复杂社会系统的实验问题,王飞跃研究员认为可以利用人工社会中计算实验的可设计性和可重复性,对人工系统设计不同的实验方案,按不同指标体系对复杂系统进行量化的实验分析

同时可以通过人工系统与实际系统的相互对比和参照,完成对相关行为和决策的实验与评估,实现对实际系统的管理与控制

计算实验方法的提出,弥补了复杂社会系统难以进行全面和综合实验的不足,也为综合集成研讨厅体系提供了一种经济快速、虚实结合进行复杂系统实验的有效途径

另外,近年来兴起的网络游戏可以看作是一种计算实验手段

为了以可描述、可实验、可执行的手段完成复杂信息的处理和分析,使基于大数据的有用信息能够在流程内外主动、顺畅地流动,王飞跃研究员在2013提出了基于ACP 的计算辩证解析方法 

基本思想就是利用人工(Artificial)系统对复杂问题进行建模,通过计算(Computational)实验对复杂系统进行分析和评估,借助平行(Parallel)执行对复杂问题进行引导和管理; 其实质就是以Artificial, Computational, Parallel为手段,三位一体落实:1)描述解析(Descriptive Analytics),理清已经掌握的知识和情况;2)预测解析(Predictive Analytics),理清可能出现的事件和后果;3)诱导解析(Prescriptive Analytics),理清希望的目标并引导现实、促使目标的实现

相关社会学理论研究2009年David Lazer等人在《Science》杂志上提出计算社会学的概念,指出网络上的大量信息,如博客、论坛、聊天、消费记录、电子邮件等,都是对现实社会的人及组织行为的映射,网络数据可用来分析个人和群体的行为模式,从而深化我们对生活、组织和社会的理解

计算社会研究涉及如下三个相互关联的问题:人们的交互方式、社会群体网络的形态及其演化规律

这三个问题的研究可以帮助我们解答很多社会问题,如某个组织是达到了一个稳定的状态还是经常发生剧烈变化,具有创造力的团队应具有什么样的交互方式,目前社会的宏观网络结构是怎样的并将如何演变等

这种新兴理论将对社会计算研究和应用起到至关重要的作用

社会人口学主要研究人口与社会发展相互关系及其变化规律、人口因素对社会结构和社会发展的影响和制约等

社会心理学能揭示社会心理的形成机制及其发展的基本规律,常用于剖析一些特殊的社会心理现象和重大社会问题的民众心理因素

社会分层理论揭示社会结构的转型与变迁,研究社会分层对社会资源配置和流动动态变化过程的影响,及其对社会矛盾和问题产生过程的影响

社会动力学能定量描述人类社会随机和不确定的动态过程,分析社会发展过程中的关键因素,预测群体组织发展的动力和方向及社会动态过程的发展趋势

在考虑涉及人的社会网络组织和团体形成的影响因素时,社会物理学理论极为重要 

我国学者率先提出社会物理学三大理论,即“社会燃烧理论”、“社会激波理论”和“社会行为熵理论”

社会科学的理论和方法为社会计算提供了坚实的理论依据,而社会计算本身延伸和促进了社会科学的研究与发展

社会计算的应用研究社会计算的应用近年来取得了长足的发展,围绕社会安全、经济、工程和军事领域,社会计算已得到广泛应用

在社会安全领域,中科院自动化所情报与安全信息学研究团队构建的“天网工程”,以开源情报的获取和处理为基础,对社会媒体和舆情信息进行实时监控、分析和预警,全面实现了面向多领域的关键信息处理和辅助决策支持

由于万维社会媒体能够充分体现人们的价值取向和真实意愿,往往做出比传统媒体更为迅速、灵敏、准确的反应,开源信息在辅助应急预警中也发挥了重要的作用

此外,利用计算技术来研究文化冲突和变迁,分析不同文化国家或组织的决策过程,探寻其行为所依赖的文化因素的社会文化建模方法已开始应用于安全和反恐决策预警中

金融市场是信息技术应用最早和最为广泛的社会经济领域之一

由于金融市场的复杂性特征,采用社会计算方法探索金融风险和危机的动态规律和管理方式的研究思路逐渐显现出其在方法论和研究工具方面的优势

美国圣塔菲研究所建立了首个人工股票市场的社会计算模型

此后许多发达国家都在政府资助下启动了研究项目,如美国Sandia国家实验室的ASPEN、欧盟EURACE、英国的E-Lab,都是政府资助的大型多市场金融经济社会计算模型,并在国家宏观经济政策制定中起到日益重要的作用

国内天津大学张维团队在自然科学基金资助下较早开展了计算实验金融学研究,建立了基于我国市场特征的单市场社会计算模型与实验环境

工程应用领域的一个核心的问题就是如何尽可能避免事故隐患,实现安全节能有效的长周期生产

由于人和生产组织结构对安全生产过程重要影响和制约,如何在企业安全生产管理中加入社会计算模型,对生产过程中的生产和管理提供有效的决策和技术支持,成为目前工程领域应用研究的一个关键问题

2009年,由中科院自动化所自主研发的平行管理系统在中石化茂名公司乙烯生产过程中成功上线,标志着平行系统理论在大型企业的生产管理中得到实际应用 

在情报科学领域,继机械化、电气化、信息化、网络化之后,人类已迈入虚实互动的平行化智能技术发展阶段

中科院自动化所王飞跃研究员在2015年提出,与智能同根同源的情报科学与技术也将继人员情报、信号情报、图像情报、网络情报,迅速地进入平行情报这一新的历史发展时期,即情报5.0时代 

在这一新的情报时代,情报就是封装的智能,而智能就是开放的情报,情报将是整个社会,从军事国防、社会经济到个人服务的核心与关键,主要特征就是实时、在线、交互的社会信号、社会情报、社会智能,主要方法将是基于ACP的平行理论与系统技术

实际上,平行情报是现有情报方法的自然延伸,就是情报的自动化与主动化;也是其功能的深入,使情报能够在线嵌入于决策和行动;更是其方式的变革!变为实时、引导、闭环、反馈、交互的情报

社会计算平台与支撑环境社会计算虽然在理论和应用上都取得了一些研究成果,但由于社会系统的复杂性,在社会计算领域仍存在着许多难以解决的问题

其中一个比较重要的制约因素是缺乏研究大规模社会计算所需的计算平台支撑,包括计算环境、各种应用工具、分析方法和建模仿真环境

构建社会计算系统往往需要大规模计算环境的支持,如:维吉尼亚生物资讯研究所基于所开发的千亿万次计算平台SPACES,对大型社会接触网络模拟分析传染病传播过程、评价多种传染病防治策略的优劣

国内中科院自动化所初步建立了社会计算环境,支持“天网”工程基础设施

目前主流的计算环境是云计算

云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够获取所需的计算资源、存储空间和各种服务

社会计算平台的应用工具为用户提供个体活动管理及群体协作管理等服务,包括支持交互的各种社会软件,如即时通讯工具、视频会议工具、计算机支持协同工作工具、及可视化工具等

社会计算平台的建模仿真环境能很好地帮助社会系统的建模

著名的多主体建模工具集有Swarm、Repast和Netlogo

这些传统的建模工具往往限于特定领域的小规模模拟,无法满足对复杂社会系统的全方位模拟需求

为帮助实际系统开发人员便捷有效地实现其建模意图,构建社会计算建模与实验的专用编程语言及编程环境是亟待解决的研究课题

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