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神经元网络的经济学?  

2008-07-26 13:40:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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神经元网络的经济学?
汪丁丁
为什么是2008年10月5日发表的?应是至少五年前发表的。

效率与稳定是世间万物得以维持其秩序的“对立统一”,这对核心范畴也是塞缪尔森以来经济学的现代主题。

这题目是个问题,因为还没有这样一门经济学,但我想到这题目,因为我觉得马上就会有这样一门经济学。

与人类行为相比,单个细胞和单个神经元的行为更接近经济学关于行为的“自利”假设。再往原始时代追溯,就连真核细胞(eukaryotic cells)自身,也可以被认为是其重要组成部分之间的生存竞争所达到的一种特殊的均衡状态,即共生系统(symbiosis)。

个性使然,我喜欢追究经济学或者其他任何学科的根本问题。经济学的根本问题是可观测的经济行为在多大程度上和在哪些方面表现为“理性选择”问题。经济学的边界是由“可以实证研究的理性选择行为”这句简单的话加以定义的。在任何一个领域里,沿任何一个方向往前走,只有到了边界处,你才会理解这个领域的整体意义。

无需索引临床观察,读者也会大致同意:人的理性寓于人的“脑”。丧失了大脑功能,哪怕只是一部分功能,人就很难表现出理性选择的能力。对于理性选择能力缺失的人,我们从经济学角度不妨称之为“它”,而不是“他”或者“她”。作为“它”,其行为不再满足我们认可的“理性行为”的最弱假设,即所谓“弱一致性”假设。这一假设要求我们,在从可供选择的各种方案的集合里所选择的方案,并不因可供选择的方案集合的缩小而改变。如果你走进一家副食店,在付款买了一瓶老陈醋后,发现这家商店的芝麻酱卖完了,你便马上后悔你买了老陈醋。这在经济学里叫做“非理性行为”。人家芝麻酱卖完了,跟你的老陈醋有什么关系?可是如果你叫真儿,非追究这二者间的关系,也未尝不可以“后悔”。你可以争辩说:你原本是打算烹制一碗山西味道的四川凉拌面的,所以既需要老陈醋又需要芝麻酱。这家店只有老陈醋而无芝麻酱,你何不改去另一家副食店,同时可以买到这两种佐料且节省走路的时间呢?这在经济学里叫做“理性行为”。

这样看来,行为的理性或非理性,绝非抽象原则可以界定,一定要观察行为由以发生的具体场合。严格符合经济学理性假设的个体行为,必须是这一个体从降生到死亡,在每一可能发生的场合中,对全部可供选择的方案的最优选择。这些最优选择构成了这一个体从生到死的全部可能的行为,通过这些最优的行为,个体最大化自己的“生命效用函数”(life-long utility)。

关键在于没有谁,没有哪个“个体”,有能力预先知道每一可能发生的场合以及对应于每一可能场合的全部可供选择的方案及其后果。对经济学“理性假设”的这一批评来自主张“有限理性”假设的学派。有限理性,按照首倡者西蒙(Herbert Simon)教授的阐释,是一种基于“过程”的理性——个体为了解决某一具体问题而进行探索和寻优。过程理性的基本特征不再是目标函数的最优化,而是达到决策者预期的满意程度。

“过程理性”很容易便连接到了“行为学派”,因为二者都主张局部的优化过程,都拒绝承认生物个体有“全局优化”的理性能力。自从2001年的诺贝尔经济学奖至少部分地授予了阿克劳夫(George Akerlof)所代表的行为经济学以来,喜欢追随“主流”的经济学家们开始重视行为学派了。

可是行为学派的研究,追根溯源,都是基于单个神经细胞的“刺激-反射”行为的研究,经典者如我反复引用过的“韦伯定律”。所以,行为经济学从冷门转变为热点,迟早会把经济学家的眼光带到“神经元网络的经济学”这一问题上来。

一个神经元(neuron),从生到死,其行为始终贯穿着三个主题:第一,寻找资源(营养);第二,分工、专业化、与其他神经元交流和协调;第三,改善资源配置的效率(包括“自杀”)。

上述第二个主题非常关键。现代的神经元理论与古典的神经理论之间,一个重要的区别就在于,前者视神经系统为“离散系统”,故神经系统的信息处理方式是分布式的,而后者视神经系统为“连续系统”,故缺乏众多神经元之间的社会交往过程。有了众多神经元之间的交往,便有了所谓的神经元网络。

围绕这三大主题,神经元网络——由大量分工和协调着的神经元生成的系统——必须不断为自己的生存寻找“理由”,即它对组织整体的贡献和边际贡献,在效用上是否继续大于或等于它所消耗掉的资源。

通常,至少在生命之初,有机整体并不专门依赖某个特定的神经元网络的正常运行。生命的维系和发展是由许多平行的神经元网络通过竞争实现的,那些找不到自己的分工和无法专业化的神经元网络,会在效率竞争中逐渐丧失优势,从而因缺乏营养而死去,或被迫“自杀”。当生命成熟的时候,不错,淘汰多余的神经元网络的竞争基本结束,维系生命的每一功能都依赖于特定的神经元网络,但生命体并不就此允许那些竞争成功的神经元网络实现垄断,因为它还保留着相当强大的代偿能力。许多著名的案例都表明:人类的左脑和右脑虽然随年龄的增长而衰减,但始终保持了在一定限度内相互替代的能力。

生物的代偿能力相当于工程学所说的通过增加“冗余”部件来改善系统的“可靠性”,又相当于1980年代初由鲍默尔(William Baumol)等人提出的“contestability”概念。这个词的直译是“可竞赛性”,它的经济学含义,根据鲍默尔的解释,是指场内的垄断者因害怕场外的潜在竞争者入场,而不得不保持完全竞争的市场价格。事情当然不会这么简单,场内竞争的胜利者往往靠了高度的专业化使其单位产品的成本降低到足以把其他竞争者驱逐出场的程度。而高度的专业化往往伴随着大量的固定资本投入,故构筑了所谓的“进入壁垒”——场外的潜在竞争者必须在入场后可能分享的利润与入场时必须投入的巨大的固定资本之间进行权衡。

另一著名案例告诉我们,假如儿童在视觉发育阶段偶然因“针眼”这类小毛病而用纱布遮住了一只眼,比如左眼,哪怕只遮住一个星期,也会造成儿童后天视力的严重失衡——右脑视觉区神经元大量死亡。原因如上所述,遮住左眼意味着分工处理左眼视觉信号的右脑视觉区(尤其是V1区域)的神经元“失业”了。在视觉发育阶段,“失业”一个星期就足以导致大量神经元被迫死亡,因为允许神经元闲置就等于降低有机体的运行效率。人类大脑所消耗的能源,平均而言占了人体所消耗的全部能源的1/4。故一个有效率的大脑不得不“杀死”那些多余的、哪怕只“失业”一个星期的神经元。

生存竞争达到均衡便出现了“功能”,即神经元网络的专业化。有机体把各个部分加以专业化,其代价是系统的稳定性会有所下降,因为系统不得不承认单个神经元网络的垄断地位。以人体为例,有些器官是存在冗余的,如眼、耳、手、脚、肾、肺、睾丸。还有一些器官则几乎彻底取得了垄断地位,如心、肝、脾。最后,还有些器官正处于“过渡阶段”,例如消化系统的胃与肠之间的关系,既有互相代偿的能力又有各自功能的专业化。

大致而言,动物的生理学主题只有两个:第一,有机体利用能源的效率;第二,有机体运行的稳定性。效率与稳定,这是世间万物得以维持其秩序的“对立统一”。不例外的,这一对核心范畴也是塞缪尔森(Paul Samuelson)以来经济学的现代主题。

依此类推,不难推出整个神经系统的经济学理论。这篇文章算是开了个头,篇幅限制,以后再写吧。

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