实验经济学第一讲导论.ppt

1,实验经济学第一讲： 导论,杜宁华 上海财经大学经济学院，经济学实验室 2008 年 2 月,2,实验经济学的发展历程： 1940年代，Chamberlin开始在哈佛大学的课堂上进行关于市场机制的经济实验 在Chamberlin的实验里，研究人员不向实验参加者支付实验报酬。 1950年代，Siegel等心理学家开始探究物质激励对人的行为的影响 1962年，Vernon Smith发表了第一篇关于双向拍卖市场的实验经济学论文。 在Smith的实验里，实验参加者的市场决策与其实验报酬直接相关。,3,实验经济学之缘起： 上世纪实证分析的方法取得了长足的发展，但经济学家发现，现实生活中观察到的数据往往不足以回答研究问题。 很多数据无法被研究人员直接观察到：个人的偏好，机会成本，劳资关系，等等。 一个经济现象是由多种因素造成的：究竟某一个具体因素的贡献有多大？ 基本问题： 我们能否通过实验创造出一个特殊的经济环境，在这个环境里， 研究人员能直接观察到回答研究问题所需要的数据； 研究人员能直接将与研究问题无关的因素控制起来，剥离出某一种特定因素对具体的经济现象的作用,4,讨论的要点：,“智能”市场：运用经济实验进行市场机制设计的实例 经济实验：一个微型经济系统 经济实验的应用范畴 实施经济实验的基本条件,5,“智能”市场：运用经济实验进行市场机制设计的实例,6,市场的优势：以激励为导向，使市场参与者通过交易自然地显示出各自的私有信息（比如成交价格不可能低于供应商成本，也不可能高于用户对产品的保有价格） 统一规划（特别是针对公共品提供问题、复杂的协同问题）具有协调的优势 是否存在能将两者的优势结合在一起的一种市场机制？,7,佛农史密斯和他的同事们于二十世纪九十年代初设计了以计算机为辅助的“智能”市场（见McCabe, et al. 1991）。 “智能”市场的核心思想： 在智能市场中，计算机是连接用户与供应商的平台。 用户根据自己的购买意愿和预算约束向计算机提交需要购买的数量和愿意支付的价格 供应商根据自己的生产成本和生产能力向计算机提交期望的销售量和售价。 计算机根据用户和供应商所提交的信息、通过优化算法找出使所有用户和所有供应商所得到的收益总合达到最大的价格作为市场成交价格。,8,“智能”市场的应用实例之一：美国加利福尼亚州的水资源调配问题,9,加州水资源调配现状,年度降水量极不稳定，连续几年出现干旱是常见的现象。 而主要的大城市和农业地区都位于干旱区域，常年需要从其它的州购水以满足城镇用水、工业用水和农业灌溉的需要。 近年来，出于对野生动植物的保护等环境因素的考虑，加州本地的水源进一步受到了使用限制。 与此同时，加州不断膨胀的人口意味着对水的需求不断上升。尽管州政府已经加强了对供水系统的投入，在可预见的未来加州的水资源仍然是供不应求。,10,水资源稀缺的问题很早以前就引起了经济学家的关注。 研究人员发现，供不应求不仅体现在资源的稀缺，更体现在分配效率的低下。 研究人员的主要政策建议是发展完备的水资源市场：通过市场，那些使用水资源所创造的价值最大的部门能最优先地得到水（见Easter, et al. 1998）,11,但“市场”不仅仅是一个空泛的概念，在生活中市场的形态千差万别： 有的市场里只有卖家有出价的权利，而买东西的人只能选择拒绝或接受，如国营商店； 有的市场上买卖双方能讨价还价，如自由市场上的小摊贩； 另外一些市场中，只有买东西的人能竞相出价，而卖家只能选择接受和拒绝，比如拍卖市场。 实践表明，只要市场的特征发生了一点细微的变化，就会对市场效率、成交价格带来重大的影响（见Smith 1982）。 究竟什么样的市场才能达到使水资源有效配置的目的？,12,史密斯和他的同事、学生们详细考察了加州水资源的供求情况。在实验室里，他们将加州水资源供求的状态加以简化、重现，并通过运行“智能”市场来平衡供求（见Murphy, et al. 2000）。 通过经济实验，史密斯等回答了运用“智能”市场解决加州水供给问题的可行性、厂商对供水管道的垄断对水资源配置效率的影响等研究问题。,13,实验设计,研究人员用17个连接起来的节点来表示加州水的供求网络：有的节点表示供应商，有的节点表示用户，还有的节点表示水的传送商。 研究人员征召亚利桑那大学的本科生参与实验，在实验中每个实验参加者分别控制17个节点中的若干个节点：实验参加者分别扮演“供应商”，“用户”和“传送商”的角色。政府的角色由计算机模拟。,14,在实验中，“水”只是一种虚拟产品，实验参加者并没有真的见到水，他们只是通过对“水”的交易获利：各“供应商”的所得是成交价格与其成本之差，而“用户”的所得是其保有价格与成交价格之差。 在实验结束后，所有实验参加者在实验中的所得都以现金的形式得到支付。,15,实验中，“智能”市场的运行过程如下： “供应商”和“用户”向计算机提交销售和购买意愿，“传送商”向计算机提供节点之间的传输价格； 根据所有实验参加者所提供的信息，计算机运用优化算法，在平衡所有节点上的水的总流入量和总流出量的基础上最大化所有市场参与者的收益总和，以此来确定各个节点之间的成交价格。,16,在成交价格最终被确定之前存在交易时间段 在交易时间段内，所有实验参加者可以随时提交、更新或撤回自己的决策 计算机根据新变化即时更新反馈给每个实验参加者的信息 反馈给实验参加者的信息中包括： 在当前所有决策基础之上由计算机得到的各个节点之间的临时成交价格 自己在当前的临时成交价格下可达到的收益 自己的历史交易记录,17,交易时间段一过，在交易时间段的最后时刻所得到的临时成交价格将成为最终成交价格，所有市场参与者将按照最终成交价格结算。,18,实验结论： 研究人员征召不同的实验参加者反复进行了多次实验。结果表明 市场效率：实验表明，“智能”市场高度有效，在各次实验中所有实验参与者平均实现了可能达到的最大收益总和的90%左右，而在有些实验里市场效率高达99%。 收益的分布：在实验中“用户”的收益约占市场上总收益的70%，“供应商”的收益约占30%。实验结果表明，如果某个“供应商”垄断了传输管道，那么“供应商”的总体收益会有所提高，而“用户”的收益会下降。 价格的稳定性：实验发现，在“智能”市场上价格的波动幅度较大、稳定性较差。如何克服“智能”市场上的价格波动，将是下一步的研究问题。,19,“智能”市场的应用实例之二：电力资源调配问题,20,电网的基本特征,传输损耗：由于在输电过程中不可避免的损耗，用户所购买的电量是实际用电量与相应的输送损耗电量的总和。 传输能力限制：传输能力受到线路、电压、稳定性等诸多因素的限制。传输能力的限制是供电网络中易于产生局部市场势力的重要原因。 开关机问题：用户对电力的需求存在很大的波动性，部分时段只需要电网中的少量发电机运行就能满足用户的需求。 重新开机会给供电商带来成本。 究竟应当由谁来决定开关机？供电商还是管理机构？,21,康奈尔大学的威廉舒尔茨教授及其合作伙伴运行了大量的经济实验，以考察由史密斯等人所设计的“智能”市场解决电力资源调配问题的可行性（见Schulze, et al. 2000）。 通过实验，舒尔茨等研究人员着重回答了市场势力对电网运行效率的影响、在“智能”市场中供电商自主开关机是否可行等研究问题。,22,实验设计,研究人员征召康奈尔大学的本科生以及部分电力公司的职员参与了实验。 每次实验有六人参与，每个实验参加者分别掌握一台发电机、作为“供电商”向用户服务。网络中有30个作为“用户”的节点，每台发电机只能服务其中部分“用户”。 “用户”的用电需求由计算机模拟。在实验过程中，“用户”的需求会上下波动。,23,在实验中，“智能”市场的运行过程如下： 首先由扮演“供电商”角色的实验参加者向计算机提交供电量和单位电量的价格。 计算机将各“供电商”所提供的价格附加上传输损耗费用，再将这些调整后的价格由低到高排序： 首先由价格最低的“供电商”向用户提供服务； 如果价格最低的“供电商”的供电量满足不了用户需求，再由价格次低的“供电商”向用户提供服务，直到全部需求被满足为止。 最终市场上的统一电价将是所有能向用户提供服务的“供电商”中出价最高的“供电商”的调整后的价格。 如果某“供电商”的调整后的价格高于统一电价，该“供电商”将无法向用户发电。,24,实验结论： 研究表明，“智能”市场能很好地解决自主开关机问题。 研究人员用供电网络的最低运行成本与供电网络的实际运行成本之商来表示市场运行效率。 在绝大多数“供电商”自主开关机的“智能”市场实验中的市场运行效率都接近100%。 研究还表明，“供电商”在局部电网上的市场势力是造成电价波动、阻碍市场有效运行的重要原因。,25,经济实验：一个微型经济系统,26,实验经济学运用实验方法，探究一定显性或隐性规则所规范的社会背景下的、被特定因素所激励的人的交互决策行为。 佛农史密斯,27,“实验方法”并非计算机模拟或单纯的问卷调查，而是在实验室可控的市场环境内观察并探询一定激励导向下的实验参加者的交互决策。经济实验是真实的经济活动。 “显性规则”可被实验者控制，例如分配法则。 “隐性规则”往往不可控，例如社会习俗与社会传统。,28,经济实验的本质，就是在实验室内构建一个微型经济系统。,29,微型经济系统是研究人员根据自己的研究问题所构建出来的系统，它描述了参与交易的人的特征和交易环境的特征。 微型经济系统由市场参与者所处的经济环境和市场机制共同构成,30,经济环境是指市场参与者，市场参与者所交易的商品以及市场参与者的基本特征： 市场参与者：集合1,2,N表示N个市场参与者 厂商，消费者，中间商 商品：集合0,1,K表示K+1种可用于交易的商品 货币和其它产品（通常用第0种商品表示货币） 市场参与者的基本特征：向量ei = (ui,Ti,wi)描述第i个市场参与者的基本特征 ui为i的效用函数 Ti为i的技术禀赋 wi为i的初始资源禀赋 ui，Ti和wi分别为定义在K+1维商品空间上的函数,31,我们用向量e = (e1,e2,eN)来描述微观经济系统中的经济环境： 向量e概括了N个市场参与者的基本特征 而每个市场参与者的每一种特征都分别依赖于K+1种不同的商品。 经济环境所描述的是市场参与者在参与市场活动前就已经被决定的特征，这些特征不会在市场交易过程中发生变化。,32,以运用“智能”市场进行水资源调配的实验为例 市场上有“供应商”，“用户”和“传送商”三类参与者。 市场中只有两种商品，虚拟产品“水”和货币。 “供应商”的特征包括生产每单位“水”的成本以及生产能力限制，“用户”的特征包括对“水”的保有价格（即购买每单位的水，用户所能承受的最高价格）以及对“水”的需求量。对“水”的传送成本是“传送商”的特征。,33,在微型经济系统中，市场机制定义了市场参与者赖以交流的一系列约定和赖以交易商品的一系列规则。市场机制包括市场语言和市场规则。,34,市场语言：市场语言是市场参与者赖以交流的全部市场约定的集合，由集合列表 M = (M1,MN)表示。 集合Mi为市场参与者i所能运用的全部市场语言 信号mi是Mi中的元素 卖方标价 买方竞价 买方接受标价的权利，卖方接受竞价的权利。 m=(m1,mN)表示市场约定,35,以运用“智能”市场进行水资源调配的实验为例 “用户”向“智能”市场（即信息处理中心）发送三类信号，向哪个供应商购买，购水量以及愿意支付的单价； “供应商”也向“智能”市场发送三类信号，向哪个用户销售，销量以及售价； 而“传送商”则提交各个节点之间的运送价格。 当全部市场参与者都已经向“智能”市场提交了各自的信号之后，所有这些“智能”市场上被提交的信号就构成了市场参与者之间的市场约定。,36,市场规则：市场规则是市场参与者赖以交易商品的规则的集合，包括分配法则，成本法则和决策的时序法则。 分配法则：分配法则是从市场语言到交易结果的函数，用向量H = (h1(m),hN(m)表示。 成本法则：向量C = (c1(m),cN(m)为成本法则。 函数ci(m)所描述的是从市场约定m = (m1,mN)，到第i个市场参与者所承担的货币成本（或所得到的货币收益）之间的映射。 如果我们用x0i表示交易完成后，市场参与者i对货币的最终占有量，则 x0i = ci(m)。 决策时序法则：G = (g1(t0,t,T),gN(t0,t,T)。 gi(t0,t,T)描述了第i个市场参与者在贸易阶段t发出信号的次序。,37,以运用“智能”市场进行水资源调配的实验为例 其分配法则由信息处理中心根据优化算法完成：信息处理中心在平衡所有节点上的“水”的总流入量和总流出量的基础上最大化所有市场参与者的市场收益总和，以此来确定各个节点之间的成交价格以及各节点之间的“水”的流量。 在有效交易时间内，“智能”市场的参与者可以随时提交、更改或撤回自己的信号。,38,综上所述，市场机制对市场参与者i的行为激励可被Ii = (Mi, hi(m), ci(m), gi(t0,t,T)所描述。向量I = (I1,IN)则定义了微型经济系统中的市场机制。 最后，我们用S = (e, I)表述经济环境与市场机制共同构成的微型经济系统。,39,市场参与者在微型经济系统中的行为 市场参与者在微型经济系统下的行为（或决策），是指在特定的市场机制下，具有一定特征的市场参与者对市场语言中某个具体信号的选择。 当所有市场参与者都完成了决策之后，市场上的全部信号就构成了市场参与者之间的市场约定。 我们用函数mi = i(ei|I)刻画市场参与者i的行为。市场参与者的决策是从经济环境到市场语言的函数：经济环境中所刻划的市场参与者的特征是函数的自变量，而市场机制是函数的约束条件。 引入对市场参与者行为的描述，微型经济系统就成了从经济环境到市场语言、再从市场语言到交易结果的闭合系统。,40,以运用“智能”市场进行水资源调配的实验为例 实验中“用户”所选择的具体购买量和具体愿意支付的价格、“供应商”所选择的具体销量售价等，都是市场参与者所做出的决策。 “用户”的决策依赖于“用户”的保有价格和需求量，而“供应商”的决策依赖于“供应商”的成本和生产能力。 同时，所有市场参与者的决策都要受到“智能”市场上各种规则的约束和激励：比如，决策必须在有效交易时间内提交（决策背后的约束），而有效交易时间内市场参与者向“智能”市场所发送的信号与市场参与者所得到的货币报酬有直接的关联（决策背后的激励）。,41,经济学所回答的基本问题，在于如何运用有限的资源、尽可能满足群众的需要。 放在微型经济系统下，这个问题就成了给定市场参与者的基本特征（即经济环境），究竟达成什么样的分配结果，才能使市场参与者的社会福利达到最大？ 寻找衡量分配方案“优劣”的社会福利指标是福利经济学的基本任务；而市场机制设计的任务是给定某个预设的分配方案，究竟通过什么途径能实现这个方案。,42,在现实生活中独立经济个体数量庞大。即便存在某个“最优”的分配方案，该方案既不可能被所有市场参与者通过讨论、投票选择，也不可能被某个社会规划者强制执行。 可行的办法，是通过一定的市场机制实现期望的分配方案。 市场机制通过激励手段引导市场参与者的决策（即市场参与者在一定经济环境下对市场语言中的某个信号的选择），在此基础上通过市场规则实现分配方案。,43,（市场机制的激励）,44,市场机制设计的基本问题：究竟什么样的市场机制能有效地激励、引导市场参与者，以实现预期的分配方案？ 实验经济学的发展为回答这一问题提供了最直接的、强有力的工具。,45,对实验运行过程的简单描述： 在实验室里，研究人员营造出特殊的实验市场环境，征召实验参加者进入实验室； 在实验开始前，实验参加者将阅读实验说明，在实验说明中研究人员对实验市场的环境和规则进行详尽的描述； 按照实验说明中所描述的规则进行交易，实验参加者将获得货币回报； 最后，研究人员通过分析实验所产生的交易数据回答自己的研究问题。,46,实验室里的市场也完全是以激励为导向的市场，是真实的市场（这一点单纯的计算机仿真无法做到）。 但实验室里的市场又是特殊的市场，因为其环境和规则有别于生活中的市场。,47,通过物质激励，研究人员对实验室内的经济环境、市场机制（包括市场语言和市场规则）进行控制 在实验中，研究人员对实验参加者的决策、实验的交易结果进行观察 通过比照实验的交易结果与“理想”的交易结果，研究人员对市场机制作出评价,48,蓝色：被实验所控制的对象 红色：被实验所观察的对象 黑色：被实验所评价的对象,（市场机制的激励）,49,实验经济学与理论经济学之间的关系：“数学证明”能否检验经济理论的成败？,理论的内在逻辑结构的严密性是理论成功的前提 冯海耶克曾在与佛农史密斯的讨论中指出，数学证明本身已经对逻辑结构进行了检验。经济学家不能从实验中得到比“数学证明”更多的东西。,50,经济理论除了对经济环境的结构性假设外，还有许多对市场参与者行为的假设。 例如： 厂商自觉运用优化过程，寻求利润最大化。 消费者自觉运用优化过程，寻求效用最大化。 “理性预期”，市场参与者充分有效地运用全部所掌握的信息。,51,所有这些行为假设，都是理论逻辑结构的出发点。 理论经济学家所“观察”到的从经济环境到市场语言的映射，是基于这些行为假设的条件映射。,52,经济实验在实验室内对经济环境进行控制，对市场语言与市场规则作出规定与描述。 经济实验记录实验参加者所作出的全部市场决策，从而得以检验从经济环境到市场语言的全部映射。 经济实验过程中，研究人员不对实验参加者的行为进行任何规定，所检验的是无条件映射。,53,“数学证明”不能检验理论，而经济实验是检验理论的重要工具。 通过对实验参加者的行为的分析，研究人员能探究理论失效的原因、启发新的理论，并设计进一步的实验对新的理论进行检验。,54,实验经济学与其它实证方法（如应用计量经济学）之间的关系： 能否用实际数据检验理论？,计量经济学在上个世纪取得了巨大成功。运用计量方法和现实世界的实际数据进行理论检验，是当前应用计量经济学的重要方向。 然而，由于现实经济环境不可控，所需的实际数据往往不能被研究人员观测到。实验数据是实际数据的有效补充。,55,例子：,理论假说：“消费者对同质产品的搜索成本越高，该产品的价格就越高。” 研究人员观察不到消费者在现实生活中的搜索成本，从而难以用实际数据检验上述理论。 经济学实验可以在实验室的经济环境中预定义消费者搜索成本，从而观察到搜索成本，并进行理论检验。,56,经济实验的应用范畴,57,通过对实验市场环境和实验市场规则的控制，研究人员能进行 经济环境比较 市场机制比较 在环境比较和市场机制比较的基础上，研究人员可以运用经济实验 进行理论检验，探询理论失效的原因，启发新的理论 进行政策评价 进行市场机制设计,58,经济环境比较,经济学的重要任务之一，是进行静态比较分析；即参数变化（例如生产成本上升）对决策变量（例如产量）和均衡解（例如均衡价格）的影响。 经济学实验可在同一市场机制下比较不同经济环境 比如，某市场机制在市场参与者贫富差距不大的情况下高度有效；我们可以通过实验检验该机制在市场参与者贫富差距扩大的情况下是否仍然有效。,59,经济环境：实验变量 市场机制（市场语言和市场规则）：在实验中被控制不变的常量,（市场机制的激励）,60,市场机制比较,经济学实验可在同一经济环境下，比较不同市场机制的特性。 例子： 给定竞价者的保留价格分布，实验者可以比较英式拍卖、荷式拍卖、第一价格拍卖及第二价格拍卖对拍卖者收益的影响。 针对相同的厂商，拍卖排污许可证和向排污厂商征税两种办法，究竟哪种办法能更好地解决企业过度排放污染的问题？,61,经济环境：在实验中被控制不变的常量 市场机制（市场语言和市场规则）：实验变量,（市场机制的激励）,62,理论检验,利用实验寻找理论成立的边界条件 在比照实验结果与理论预测结果时，研究人员通过变化报酬的规模、实验参加者的经验以及实验参加者的其它特征（性别、文化程度等）来检验实验结论的适用范围。 如果多次实验都发现实验结果与理论预测不符，研究人员可以通过进一步实验探询理论失效的原因，并启发新的理论。,63,政策评价,经济学实验可在实验室内预检验政策变化对国民福利、市场效率的影响。 如果新政策在实验室内的经济环境里取得成功