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矩形折疊十大模型題解

生活 更新时间:2024-10-04 03:10:47

着上周内容,今天我們分享另外七個數學模型,幫助我們理解,并指導解決生活中的問題。

首先分享2個和國家經濟增長相關的數學模型,一個是“柯布-道格拉斯模型”,另一個是“索羅模型”。現在我們假設大寫字母O代表經濟産量,A代表技術進步,s代表儲蓄率,d代表折舊率,L代表勞動力,K代表固定資産投資。那麼“柯布”模型就表示為O與L的平方根K、平方根乘積成正比(O=常數*根号下L*根号下K)。而“索羅”模型就表示為O與A的平方、L、S/d乘積相等(O=A的平方*L*s/d)。

矩形折疊十大模型題解(猶抱琵琶半遮面)1

柯布模型能夠非常準确的拟合一個國家或者經濟體發展前期的數據,特别是解釋改革開放前30年的發展曆程。改革開放初期,國家内部大量的資金和廉價勞動力,為國家的迅猛發展提供了龐大動力。但是随着勞動力的飽和和成本增加,由于L和K均有平方根的制約,産量O的增加急劇減小,因為勞動力和固定資産是有限的,不可能無限的增加,而且固定資産還有折舊,終有一天固定資産投資将等于固定資産折舊。這就導緻經濟發展進入了瓶頸,不能夠快速增長了。如果沒有其他因素刺激,經濟就會停滞。

柯布模型告訴我們,依靠勞動力和投資拉動經濟的做法不可持久,增長終會趨于停滞。

而索羅模型則從另一個方面拟合了經濟發展數據。憑借對這個模型的研究和發展,索羅本人和另兩位經濟學家(威廉-諾德豪斯、保羅-羅默)分别獲得1987年和2018年諾貝爾經濟學獎。該模型指出,一個工廠或者企業,不僅要讓勞動力就業,還要讓工人拿了工資去投資,這樣一來就突破了柯布模型平方根的限制,實現了經濟産量和勞動力的正比關系。但是即便如此勞動力和投資作用仍然有限,畢竟勞動力和投資不可能無限增長。令人驚喜的是模型中有A的平方存在,這表明隻要有一點點技術創新,就能夠帶來巨大的增長。這個模型,充分體現了産業升級、科技創新對國家可持續發展的巨大作用。這幫助我們理解,為什麼當下社會這麼鼓勵創新,這麼強調産業升級,因為沒有創新,不但國家無法維持較高速度的發展,就連想像前些年那樣樂觀都很難做到。

你之前可能也意識到了科技創新和産業升級的重要性,也可能認為發展經濟當然要靠投資和勞動力驅動,創新和升級不過是錦上添花,殊不知今天數學模型讓你切身感受到,創新和産業升級對國家經濟而言是“生死攸關”大事!

矩形折疊十大模型題解(猶抱琵琶半遮面)2

接下來我們繼續學“模型”,來看看3個關于傳播的模型,分别為:廣播、擴散和SIR模型。

廣播模型,随處可見,比如新聞的傳播,新産品的銷售情況。它是我們從公共渠道獲取信息的重要方式。他有一個特點,那就是新聞發布的第一天或者新産品發售的第一天,收到的人數最多,關注的人數也最多。這就決定了廣播式的傳播,前期增長速度很快,越往後越慢,直到最後所有人都獲取了信息。它的公式表示為第t 1個時期的傳播量I(t 1)等于第t個時期的傳播量It,加上傳播率Pb和第t個時期的未被傳播的人數St的乘積(等于相關人群總數N減去已經傳播的人數It)。【I(t 1)=It Pb*St;St=N-It】

擴散模型,也非常常見,比如“流感”的傳染,接觸到流感病毒的人,很容易被傳染。擴散的特點就是,前期人數不多,擴散的不明顯,但是随着被傳染的人越來越多,擴散的速度也就越來越快,一旦越過了拐點,會呈現指數級增長。這個模型的運用非常廣泛,比如市場營銷擴散,明星的粉絲擴散,文章的閱讀量的擴散等等,都符合擴散模型。它的公式表示為第t 1個時期的傳播量I(t 1)等于第t個時期的傳播量,加上擴散傳播概率Pd、已傳播量It/相關人群總數N、第t個時期未被擴散的人數St等三者的乘積。【I(t 1)=It Pd*(It/N)*St】

SIR模型中則有一個關鍵因素很少被人注意,這就是“恢複概率”Pr,它最初的來源是指“傳染病的痊愈”和“流行的退潮”。簡單來說,不論是傳播還是擴散,接收到信息的人,會在一段時間内把信息忘掉。就比如流感,你被傳染了就會成為“抗原”,當被治愈了就不再具有傳染性了。這也就解釋了為什麼當下明星想通過擴大粉絲數量,或者不斷砸錢擴大傳染度獲得成功的概率幾乎為零。因為大家都是很健忘的。考慮到了回複率,SIR模型的公式就表示為“擴散模型”減去恢複率Pr和已傳染人群It的乘積。【I(t 1)=It Pd*(It/N)*St-Pr*It】

矩形折疊十大模型題解(猶抱琵琶半遮面)3

考慮到SIR模型,流行病學研究就給出了一個“基礎繁殖數”R0,等于擴散概率Pd比上恢複概率Pr。【R0=Pd/Pr】。當R0大于1時,表明某個東西可以傳播擴散出去,當其小于1時,表明某個信息将最終不能被傳播出去,過一段時間就會自行消亡。而R0就是營銷、宣傳、擴大影響率的終極因子。比如著名美國流行歌手賈斯丁·比伯的歌曲R0=24,就足以确定了他個人的魅力和傳播能力,這個數值表明他的歌曲傳染速度比“荨麻疹”傳染的都快!

最後繼續分享最後的2個關于“改變”的模型,一個是“馬爾科夫過程”,一個是“路徑依賴”。

馬爾科夫過程,是說如果你想一次性的采取一個行動改變某件事,結果必将徒勞無功。不管你怎麼努力改變,最終都仿佛受到了“隐形之手”力量的束縛,回歸老樣子。馬爾科夫模型,讓我們從數學原理明白“江山易改本性難移”的深層邏輯。

馬爾科夫過程滿足四個條件:第一,系統中有有限的狀态;第二,狀态之間的切換概率是固定的比例;第三,系統具有遍曆性,即從任何一個狀态出發,都能找到一條路線切換到任意一個其他狀态;第四,過程之中沒有循環。

矩形折疊十大模型題解(猶抱琵琶半遮面)4

舉一個例子,非常有趣。比如現在一個教室為一個系統,系統内有兩類學生,一類是“認真”的,另一類是“溜号”的。系統中兩類學生的轉換概率固定,今天認真的學生,明天繼續認真的概率90%,10%的學生會溜号,而今天溜号的學生中,明天繼續溜号的概率是70%,剩下的30%概率會變成“認真”的學生。每天的轉換概率都不變。現假設共有100名學生,今天認真和溜号各占一半兒,那麼經過一天以後,認真的學生就會變成60,溜号的學生變成40,第三天66個認真的,34個溜号的,以此推演,最終系統就會趨于穩定,達成認真的學生75人,溜号的學生25人,并不再随着時間發生變化。因為此時下一天将有7.5個人從認真變成溜号,也有7.5個人從溜号變成認真。這個過程就叫做“馬爾科夫過程”。

這個模型告訴我們,一個酗酒、吸煙上瘾者,你可以看着他一周甚至一個月戒煙戒酒,但是這并不會影響他繼續酗酒、抽煙的概率;還告訴我們逢年過節去慰問敬老院裡的老人,為他們表演節目,搞形式多樣的慰問,并不會影響老人們的長期精神狀态。想要有所改變,就要改變系統,讓另一個馬爾科夫過程取代現有的過程。馬爾科夫模型解釋了為什麼曆史總存在怪圈,因為它本身就是一個馬爾科夫過程,臨時性的措施往往不能解決根本問題,想要改變曆史,就要改變系統本身。

而“路徑依賴”模型說的是,過去發生的時間,會在一定程度上改變事件未來發生的概率。比如以數學家波利亞·哲爾吉命名的“波利亞罐”,一開始裡邊隻有一個白球和一個黑球,如果你去随機摸球,摸到了白球,那麼接下來就放入罐中兩個白球,此時罐子裡有兩個白球和一個黑球;然後再次随機摸球,如果你再次摸到了白球,那麼接下來再放入兩個白球,此時就會有三個白球和一個黑球。剛開始黑白被摸到的概率各自都是50%,可是等到第二次摸白球時,白球被摸到的概率就變成了75%,黑球的概率變成了25%。你摸到了什麼球,将直接影響你下次還摸到它的概率,這就是“路徑依賴”。

現實生活中,比如QWERTY鍵盤,就是經典的例子,雖然有人認為這種鍵盤非常不符合人手的結構,也有人專門設計了新的鍵盤。但是鍵盤發明之初就是這個樣子,當初人們之所以選用這樣的鍵盤,就是為了降低打字的速度,防止老式打字機的鍵杆相互碰撞。然而今天沒有鍵杆了,卻沒有人願意改變打字的習慣,再重新學習一種打字的技能了。當初鍵盤出現時的小因素,決定了當下鍵盤發展的路徑,後人不得不沿着前者的路徑繼續走下去。再比如微軟的操作系統,1979年黨IBM公司研發出第一台個人電腦時,沒有操作系統,微軟從别人那裡買來的DOS拿下了為個人電腦做操作程序的訂單,緊接着比爾蓋茨又連續在“波利亞罐”中摸到了白球,由于DOS操作系統的兼容性好,他能夠開發各種應用程序和遊戲,還開發了自己的Office辦公軟件和遊戲平台。這些應用再次連續摸到白球,創造出了一整套電腦市場,到如今個人電腦仍然要依賴于微軟的“路徑”。

矩形折疊十大模型題解(猶抱琵琶半遮面)5

好了,今天的7個模型分享就到這裡了,希望你看的過瘾,有所收獲,同時祝願您中秋節快樂!這是與您分享的第474篇文章,歡迎您的閱讀,我們下周再見。

注釋:本文專業資料來自得到APP萬維鋼精英日課。

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