System Design & Management System Design & Management コンピュータモデルで 社会を観る 工学部システム創成学科 古田一雄 システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント こんな社会はイヤだ – – – – – – ダイヤ改正のたびに電車が混むようになる 年金の支払記録がなくなる 酒酔運転を厳罰にしたら轢逃げが増える イージス艦の事故が防衛大臣に伝らない 計画停電で帰宅難民が出る 救援物資がなかなか被災地に届かない • こうなるのは社会機能のデザインが杜 撰だから システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 1 System Design & Management System Design & Management 社会機能とは • 社会機能 ＝ 社会の仕組と働き – 社会を動かす組織 – 社会を動かすルール – 資財の流れ – 人々の間のコミュニケーション • 豊かな生活は現代文明のおかげ 現代文明 ＝ 社会機能 ＋ 科学技術 システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 工学と社会機能デザイン • 間違った分業意識 – 理系 ⇒ 科学技術（製品）のデザイン – 文系 ⇒ 社会機能のデザイン • 従来（文系）の社会機能デザイン – 過去の経験による修正の積み重ね – 現在の複雑化した社会では限界 • 科学技術は社会機能デザインにも 使えるのではないか システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 2 System Design & Management System Design & Management これからの社会機能デザイン • 数理社会モデリング – – – – 数理的手法による社会のモデル化と予測 理工学の分野で洗練された手法の応用 社会動態の予測の定量性と精度が向上 合理的な社会機能デザインを可能にする • 数理社会デザイン – 数理社会モデリング – 社会機能デザイン システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 従来型科学の限界 • 要素還元の成功 物質 → 分子 → 原子 → 素粒子 → クウォ－ク 生体 → 臓器 → 細胞 → 生化学 → ゲノム • 現代の難問 地球環境問題の解決 脳機能の解明 災害に強い都市造り ・・・・・・ システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 3 System Design & Management System Design & Management システムとは • 自然システム 環境 – 太陽系 – 生態系 – 人体 システム • 人工システム 要素 – 工場 – 大学 – 市場 相互作用 • 複合システム システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 複雑性・全体性の科学 • なぜ要素還元主義ではダメなのか – 相互作用を境界条件で近似せざるを得ない – システム全体としての秩序が消えてしまう – 分野ごとに研究がタコツボ化しやすい • コンピュータモデルによる複雑系の解明 – コンピュータ集積度・性能は１８ヶ月で２倍に （ムーアの法則） – 複雑性・全体性をあまり落さずに対象の「モ デル」をコンピュータ上に造ることができる システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 4 System Design & Management System Design & Management モデルとは ファッションモデル プラスチックモデル システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント モデルとシミュレーション • モデル – 人が世界で起る様々な出来事を理 解、予測するときに、対象のある重 要な特徴を抽出して表現・代表させ、 それ以外を捨て去ったもの • シミュレーション – モデルを用いることによって、複雑性・ 全体性をあまり落さずに対象の振舞 いを解明・理解するための方法論 システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 5 System Design & Management System Design & Management シミュレーションの方法と特徴 • シミュレーションの特徴 – 解析的に解けない問題が解ける – 現実に体験できないことでも試せる – 条件を変えて何度でも繰返せる • シミュレーションの方法 – 模型、プロトタイピング、模擬訓練 – 思考実験、メンタルシミュレーション – コンピュータシミュレーション システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント シェリングの分居モデル • 近所づきあいから自己組織化によ り秩序が現れる現象のモデル – 米国の大都市ではなぜチャイナタウ ンやリトルトウキョウが発生するのか • 社会科学へのマルチエージェント シミュレーションの最初の導入例 （１９６９） – チェスボード、コイン、ダイスによるマ ニュアルシミュレーション システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 6 System Design & Management System Design & Management 分居モデルの概要 1. １￠貨２３枚、１０￠貨２２枚を チェスボードにランダムに配置 2. 周囲に自分と同じコインがある 比率以上あればそのまま 3. そうでなければ空いているマスに ランダムに移動させる 4. 2～3を繰返す ※ 「ある比率」がそれほど高くなくて も分居が進む システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 分居の進行 システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 7 System Design & Management System Design & Management アクセルドッドの文化変容モデル • コミュニケーションによって文化を 共有するコミュニティが形成される モデル – 文化は社会に流布するのになぜ社 会は画一的にならないのか • コンピュータシミュレーションを社会 科学に適用した代表的研究 （１９９７） システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 文化変容モデルの概要 • Ｎ×Ｎの升目に個人が配置された 世界を社会とする • 各個人はｍ桁の数値で表される 文化を持っている – 各桁は文化を特徴付ける異なる要 素を表す – 同じ値を持つ要素（桁）の割合によっ て文化の類似度を定義する • 各個人は上下左右の隣人と相互 作用する システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 8 System Design & Management System Design & Management 文化変容モデルの動作 1. 社会の全個人にランダムに文化 を割振る 2. ランダムに個人を選び、さらにそ の隣人をランダムに１人選ぶ 3. 隣人の文化との間で値が異なる 桁をランダムに１つ選ぶ 4. 文化類似度の確率で、選んだ桁 を隣人と同じ数に書き変える 5. 2～4を変化しなくなるまで繰返す システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 文化の変容（普及） ９２７６３ ０１２３６ ６２０４７ ９２７６３ ０１２３６ ６２０４７ ７３４５７ ０３７５４ ８２７４６ ７３４５７ ０３７１４ ８２７４６ ８１０３７ ５３９１４ ９３７１２ ８１０３７ ５３９１４ ９３７１２ 確率 ０.４ システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 9 System Design & Management System Design & Management 安定したコミュニティの形成 • 全員が同じ文化を共有するクラス タ（コミュニティ）が出現する • 収束状態では隣接するクラスタ間 に文化的共通要素が全くない • 文化を特徴付ける要素数（桁数） が少ないほど、各要素あたりの多 様性が大きいほど、生残るクラス タ数は多くなる システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 今日のまとめ • 世の中の困った問題の解決には、 数理社会デザインのアプローチが 有望 • 社会システムが全体として示す挙 動や秩序は、相互作用のルールか ら必ずしも自明ではない • コンピュータモデルは、こうした創 発的現象を理解するための有力な ツール システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 10 System Design & Management http://www.cse.sys.t.u-tokyo.ac.jp /furuta/teaching/dis/ システム創成Ｂ システムデザイン＆マネジメント 11
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