数学模型已被用于模拟和预测自然界中的涌现行为,如鸟类群飞、蜜蜂群集以及鱼群结队游动,但伊利诺伊理工学院的一名研究人员正在开发一个新模型,以预测社会涌现行为。
明钟(Ming Zhong),应用数学助理教授,已从橡树岭联合大学获得拉尔夫·E·鲍威尔初级教员提升奖(Ralph E. Powe Junior Faculty Enhancement Award),用于开发两种截然不同的数据驱动建模方法,旨在模拟和预测复杂系统的涌现行为。这些模型将设计用于应对市场经济、意见形成和刑事司法等社会问题。他是从174名申请者中选出的37名获奖者之一。
“能够获得橡树岭联合大学的认可,从而开展一项可能影响公民政策并对社会产生真正影响的研究项目,这令人兴奋,”明钟说,“我们还期待与国家实验室、公司和其他政府民政部门展开更多未来合作,以更好地理解我们的模型。”
研究的重点是理解社会问题建模中的涌现行为,如美国政治格局两极分化的形成。目标是提供数学见解,揭示如何通过对此类行为的建模不仅增进对美国日常生活的理解,还能为提高生活水平和提高民事治理效率做出贡献。
“集群、群飞和群集是由局部交互的主体产生的涌现模式,”明钟说,“这些主体可以是智能主体,如人类。社会行为可以呈现出某些有趣的模式,例如交通流量、市场经济、群体思维或羊群行为。政治意见的共识可以被视为一种集群形式。”
明钟说,该研究将通过变分反问题这一新数据驱动建模技术,从芝加哥公共数据库获取的实际数据中推导出更真实的模型。
“智能主体行为(如自由意志)比粒子或其他非智能主体的行为更具随机性,”明钟说,“为了更准确地建模这些行为,必须了解这些模式产生的根本原因,例如主体之间如何相互影响和交互。”
明钟说,该项目面临的最大挑战是清理用于模型的真实数据集。
“真实数据集可能存在大量噪声,在模型中呈现缺口,以及其他各种可能妨碍我们准确预测的因素,”他说。