背景知识点:什么是存量和流量?什么是调节回路?什么是增强回路?
理解系统行为的动态性,就是要搞懂系统存量和流量的动态性,存量指在任何时刻都能观察、感知、计数和测量的系统要素。存量会随着时间的变化而不断改变,使其发生变化的就是“流量”。
调节回路:保证系统稳定平衡并渐近设定的目标
增强回路:要么越来越好要么脱缰野马
一个存量、一个增强回路以及一个调节回路的系统,以人口和工业经济为例。
人口受一个增强回路(出生)和一个调节回路(死亡)的影响:增强回路决定新出生的人数,受出生率的影响,导致人口数量增长;调节回路影响当期死亡的人数,受死亡率的影响,导致人口数量减少。
如果出生率和死亡率是常数(在真实情况下很少如此),这一系统的行为就很简单:它将以指数方式增长或减少。至于变化的方向,取决于决定出生人数的增强回路和决定死亡人数的调节回路谁的主导地位更强。
如果出生率和死亡率不是常数,都会随着时间变化,事情就变得更有趣了。过去,联合国在进行长期人口预测时,通常会假设随着经济的发展,各国的平均出生率会下降;一直到最近,人们通常会假设死亡率也会逐渐降低,但降低的速度会慢很多,因为世界上大部分国家的死亡率已经比较低了。
受流量(新生和死亡)变动的影响,系统中存量(人口)的行为也会随时间而变化,但变化曲线是不规则的。如果全球的出生率稳步回落,到2035年与死亡率持平,并且二者在此后均保持稳定,世界总人口变化将趋向平稳:每年新出生的人数刚好等于当年死亡的人数,达到动态平衡。
这一行为是反馈回路之间“主导地位转换”的例子。“主导地位”是系统思考中的一个重要概念,当一个回路相对于另外一些回路居于主导地位时,它对系统的行为就会产生更强的影响力。虽然系统中经常有好几个相互矛盾的反馈回路同时在运作,但只有那些居于主导地位的回路才能决定系统的行为。
当不同调节回路的相对优势发生改变时,系统常会出现一些复杂的行为,由一个回路主导的某种行为模式会变为另外一种。
对于只有一个增强回路和一个调节回路的简单系统来说,可能性就那么几种。如果增强回路居于主导地位,与增强回路和调节回路相关联的存量就会呈现指数级增长;如果调节回路居于主导地位,存量就逐渐衰退(趋向于一个目标);如果两个回路势均力敌,存量就会维持在一个特定水平上。如果两个回路的相对优势随时间而变化,出现“轮流坐庄”的局面,系统就会波动。
我们选取了一些极端的人口情景,以展示模型中的一些要点以及它们所产生的新情景。当你面对某个情景时,例如听到经济预测、公司预算、天气预报、未来气候变化以及股票经纪人关于某只股票价格走势的预测等,你可以思考下列问题,以帮助你判断这些表述是否真实有效地反映了系统潜在的结构。
1) 各种驱动因素会不会以这种方式发挥作用?例如,出生率和死亡率可能处于什么样的水平?
2) 如果驱动因素这样发挥作用,系统将以何种方式应对?例如,出生率和死亡率真的会像我们想象的那样影响人口存量的变化吗?
3) 影响各种驱动因素的又是什么?例如,什么会影响出生率,什么会影响死亡率?
通过系统分析,人们可以进行一系列情景测试,以便观察当各种驱动因素处于不同状况时,系统状况如何。这通常是系统分析的一个目的。但是,你仍然需要拟订各种情景,并判断哪种或哪些情景可能发生,需要认真分析。
动态系统分析的目的通常不是预测会发生什么情况,而是探究在各种驱动因素处于不同状况时,可能会发生什么。
测试模型价值的问题
1)各种驱动因素会不会以这种方式发挥作用?
2)如果驱动因素这样发挥作用,系统将以何种方式应对?
3)影响各种驱动因素的又是什么?
相对于第一个问题,第二个问题更为科学,而这取决于模型的质量。如果模型质量高,能够反映系统特有的动态性,我们就可以更好地解释,当某种或某些驱动因素以一种方式变动时,系统可能以何种方式应对。
系统动力学模型可探究未来的多种可能性,让我们进行“如果……会怎么样”这样的思考。
模型的价值不取决于它的驱动情景是否真实,而取决于它是否能够反映真实的行为模式。
第三个问题“影响各种驱动因素的又是什么”,指的是什么东西会影响流入量和流出量。这是与系统的边界有关的问题,需要认真研究,看看哪些驱动因素是完全独立的,而哪些是系统内部的变量。
在经济系统的核心,也存在一个“增强回路+调节回路”的系统,其结构与人口系统类似,因此这两个子系统也具有类似的行为模式。
与人口系统类似,经济系统中也有一个驱动增长的增强回路(外部投资)和一个导致衰退的调节回路(折旧)。
在经济系统中,实体资本(如机器设备和工厂等)的存量越大、生产效率(即单位资本的产出)越高,产量(产品和服务)也就越大。而产量越大,就可以有更多的投资形成新的资本。这是一个增强回路,就像人口系统中新出生人数所在的那个回路。
另一方面,实体资本会由于折旧和磨损而逐渐消耗。这是一个调节回路,类似于人口系统中死亡人数所在的回路。
如果我将上面提到的经济系统与人口系统叫做同一类“动物”,不知道你是否会感到奇怪?一个是关于工厂设备、进货出货和经济往来的经济系统,另外一个是关于婴儿出生、长大、再生儿育女、逐渐变老并最终逝去的人口系统,二者在表象、运作等多个方面似乎都有很大差异。但是,从系统的角度看,它们之间有一个很重要的共同点:相同的反馈回路结构,即都有一个存量,受到一个推动成长的增强回路和一个导致消亡的调节回路的影响,也都有一个老化的过程,无论是用钢筋水泥建造的工厂,还是车床、汽轮机,都会像人一样慢慢变老,并最终寿终正寝。
我们之前讲过,我们所观察到的系统行为主要是由其自身所引起的。同样,系统理论的另外一项核心见解是,具有相似反馈结构的系统,也会产生相似的动态行为,即使这些系统的外部表现是完全不同的。
总结
在单存量、单增强回路和单调节回路的系统中,当一个回路相对于另外一些回路居于主导地位时,它对系统的行为就会产生更强的影响力。虽然系统中经常有好几个相互矛盾的反馈回路同时在运作,但只有那些居于主导地位的回路才能决定系统的行为。
极端的人口情景中,通过动态系统分析,可以进行一系列情景测试,以探究在各种驱动因素处于不同状况时,可能会发生什么。
测试模型价值的问题:1)各种驱动因素会不会以这种方式发挥作用?2)如果驱动因素这样发挥作用,系统将以何种方式应对?3)影响各种驱动因素的又是什么?
第二个问题取决于模型的质量。如果模型能够反映系统特有的动态性,就可以更好地解释,当某种或某些驱动因素以一种方式变动时,系统可能以何种方式应对。系统动力学模型可探究未来的多种可能性,让我们进行“如果……会怎么样”这样的思考。模型的价值不取决于它的驱动情景是否真实,而取决于它是否能够反映真实的行为模式。
第三个问题指的是什么东西会影响流入量和流出量。这是与系统的边界有关的问题,需要认真研究,看看哪些驱动因素是完全独立的,而哪些是系统内部的变量。
经济系统与人口系统叫做同一类“动物”,相同的反馈回路结构,即都有一个存量,受到一个推动成长的增强回路和一个导致消亡的调节回路的影响,也都有一个老化的过程。
系统理论的另外一项核心见解是,具有相似反馈结构的系统,也会产生相似的动态行为,即使这些系统的外部表现是完全不同的。
摘取自 邱昭良博士翻译的德内拉·梅多斯的《系统之美》,也是第二遍读这本书