什么是模型

目录

• • 什么是框架？（The Framework Thinker, Version 1）
• 所有框架都具有的三个共性特征
• 框架的主要类别
• 传染病相关框架的特点
• 框架的7大功能模块（REDCAPE）

• 逻辑推理（Reasoning）：用于分析问题的基础方法。
• 决策执行（Action）：提供战略规划的具体路径。
• 趋势预测（Predictive Analysis）：通过数据挖掘揭示潜在的趋势。
• 问题解析（Exploration）：帮助识别关键影响因素。

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什么是模型？（The Model Thinker 1）

从今天起我将启动对Scott E. Page著作《模型思考者》（The Model Thinker: What You Need to Know to Make Data Work for You）的深入解析。我的计划是结合此书、各类参考资料以及个人见解共计撰写26篇文章，并在此过程中系统学习各类模型理论。这是首篇内容,主要目的是简要介绍基本概念与核心原理。

在之前的文献中探讨过该系统，在此我可以向你解释这一概念：将模型视为我们为了研究真实世界的某个特定问题，在逻辑框架内构建的一个抽象结构。这一抽象结构则是对现实世界复杂性的一种简化表示。

模型的三个共同特征

第一，它们都要简化，剥离不必要的细节。

提炼出核心内容，并去除非必要的部分；剥离若干影响结果的因素；或者重新构建整个系统或模型。

第二，它们都是形式化的，要给出精确的定义。

数学模型往往依赖于公式而非单纯的文字表述。借助简化与精确的手段，数学模型能够构建出便于处理的空间，在这些空间中我们可以进行逻辑推理，并提出假说来设计解决方案以拟合数据。数学模型则为我们提供了一个符合逻辑的思考框架。

第三，所有模型都是错误的。

没有任何一个模型是例外的；即便是在牛顿提出的那些定律与法则下也并非如此，并且这些定律与法则仅在特定条件下成立。任何模型都是不完全正确的，并且由于它们都进行了简化处理而忽略了大量细节信息。

当我们将不同模型纳入考量时

模型的三种类型

使用具身法作为构建模型的第一种方法是一种有效的方式；其中'代表性'是一个关键概念；其核心在于从实物中提炼出关键特征或部分元素来构建模型；例如，在生态沼泽系统、立法机构与交通系统以及气候系统等领域中，都可以应用这一方法进行建模。

采用类比法作为构建模型的第二种途径，在实际应用中具有重要的参考价值

传染病模型

第三种构建模型的方法意指采用替代现实法（Alternative Reality Approach），即通过放弃对真实世界的精确描绘来创造一个替代的真实环境。其中'alternative'意指可供选择或可替代的事物，《reality》则代表真实的存在，在此语境下形成了一种替代的真实环境。此类模型可被设计为分析与计算的基础框架——模拟场。通过此类模型我们得以探索一系列可能的情况与结果。这种方法让我们能够识别出在物理与社会领域中普遍适用的原则。此类模拟框架有助于深入理解现实世界中所涉及的各种限制条件的本质以及它们之间的相互关系。如果我们能够加快大脑的进化方向……会得到什么样的结果呢？这类模拟框架还允许我们进行难以在现实中进行的（理论）实验：如果我们能够加速人类思维的发展进程……会得到什么样的结果呢？

模型的7大用途（REDCAPE）

推理： 识别条件并推断逻辑含义。

解释： 为经验现象提供（可检验的）解释。

设计： 选择制度、政策和规则的特征。

沟通： 将知识与理解联系起来。

行动： 指导政策选择和战略行动。

预测： 对未来和未知现象进行数值和分类预测。

探索： 分析探索可能性和假说。

R EDCAPE：推理reasoning

在构建模型的过程中，我们需要首先识别出最重要的主体、对象及其相关的属性。随后描述这些要素之间的互动关系。通过这一过程我们能够得出一定的结论并探讨其背后的逻辑。我们的分析将揭示可能与不可能的存在。利用该模型进行推理我们能够获得精确的结果甚至超出预期的发现。这些发现可能会让我们意识到自身直觉的局限性。例如社会学家斯科特·L·菲尔德（Scott L. Feld）运用图论模型研究社会网络并得出了一个令人深思的结果：通常情况下一个人的朋友数量会超过他自身的数量这正是广为人知的朋友悖论

该经验现象可通过科学理论提供清晰的理解框架。
在经济学领域内，则关注着价格变动及市场占有率等方面的现象。
物理学研究则可说明物体下落路径及其形态变化的特点。
生物学领域的研究则关注着物种分布的情况。
流行病学领域的理论则着重分析传染病传播速度及其演变规律。
地球物理学领域的研究则聚焦于地震强度及其发生区域分布特征。
在之前的论述中，则重点阐述了悬链线曲线形态的相关理论基础。

该种工具还能够为系统规划提供一个清晰的架构模式，在特定条件下唯有建立在正确架构之上才能够深入探讨各项选择的本质意义。
工程领域的人们利用模型来规划供应链；
计算机领域的专家借助模型来构建Web协议；
社会学领域的人则运用模型来规划制度结构。
我在之前的文章中已经介绍过火箭科学家是如何通过建立多级火箭模型来进行研究工作的：

基于创建了一种统一的表现形式,该系统有望显著提升信息传递效率.为了规范描述各要素间的相互作用关系,研究者们必须建立严格的理论框架,从而实现了精准的信息表达.通过构建专门的信息框架,该系统不仅能够有效降低信息误解风险,而且便于实现准确的内容分享.

REDC A PE：行动action

弗朗西斯·培根曾如是写道："人生的伟大目标不在于认知而在于行动。"一个成功的行为建立在良好模型的基础上。无论是政府企业还是非营利组织在制定策略时都必须依赖model.无论是提高价格（包括降价）开设新分部并购他家企业提供全民医疗或支持课外活动等行为在制定这些决策时都必须依赖model.对于那些具有深远影响的关键决策在制定策略时必须依赖多个复杂化的model.

例如，在2008年金融危机的关键时刻, 美国财政部 timely intervention, 购买了AIG's assets, 从而避免了该机构发生破产, 维持了其生存. Where does the U.S. government’s logic lie? The following graph illustrates a model developed by the International Monetary Fund (IMF) during that period, which maps out the interconnections among various financial institutions.

各机构间的联系线象征着它们之间的联系强度；线条宽度与关联程度呈正相关，在这张关系网络中作为核心枢纽发挥着关键作用；有多家金融机构选择了购买AIG提供的资产保险套餐；当这些机构的资产价值出现下滑时；AIG将提供相应的保障支持；在金融危机结束后；作为一家关键金融企业；AIG随后被美国政府出售；这场交易不仅带来了直接收益；也在间接影响着整个金融市场的稳定运行；可以说当初选择援助AIG的行为无疑是一种明智决策

REDCA P E：预测predict

该系统具有广泛的应用性，并被广泛应用于多个领域中。“他们包括气象预报员、研究人员以及来自各国央行的专业人士”。例如，在气象领域，“他们利用气象学知识建立数学模式来预估天气变化”。而在地质研究方面，“地球物理学家通过分析地质数据来预估地震风险”。公共卫生领域的流行病学家则运用统计学方法预估特定流感病毒在未来季节内的传播趋势。“随着数据获取的便利性和计算能力的提升，“基于模拟能够实现现象模拟与趋势分析”的方法在多个领域得到了广泛应用。”

气象模型

REDCAP E：探索explore

随后, 我们将通过建立数学模型来模拟人类直觉的表现形式, 并探讨其背后的规律性机制. 以下是一些值得思考的问题: 如果将所有城市公交系统设计为免费运行, 乘客流量和交通效率会出现怎样的变化? 如果学校允许学生自由使用电子设备进行学习, 这会对教学效果产生什么影响? 如果在全球范围内实施一小时无电政策, 这些措施能否有效缓解能源短缺问题? 基于理论分析和实验验证的方法下, 我们可以提出许多合理的假说. 此外, 利用数学模型还可以探讨那些超越常规认知的假设空间. 在这种假设下可能发生的各种情景包括: 全球性能源危机、城市交通网格lockdown 或者是全球性的信息传播中断. 为了彻底突破常规思维模式的限制, 我们可以暂时抛开现实世界中的种种限制条件. 这种做法不仅能够激发创新思维, 而且能够帮助我们更好地理解未来可能出现的各种可能性. 比如许多经典科幻作品通过构建奇异的场景设定来激发读者的想象力, 其中就包括《三体》中的黑暗森林法则: 在这个充满敌意与信任共存的世界观里, 各个文明之间的博弈构成了宇宙间最复杂的生存游戏.

整个宇宙就像一个巨大的黑暗森林每一处角落都充满着生命的气息每一个文明都是一支装备精良的军队他们如同幽灵一般潜伏于林间小心地避开枝叶交错处尽量保持行动时不会发出任何声响连呼吸也都要小心翼翼当他们察觉到其他生命的存在他们别无选择只能开枪将其消灭这种残酷的画面构成了宇宙文明的独特图景这也是对费米悖论的一种合理解释一旦被发现生存下来的就只剩下一方或者全军覆灭