herbert simon (1955) - a behavioral model of rational...

Herbert Simon (1955)

-

A Behavioral Model of Rational

Choice

Giovanni Casini

17 Febbraio 2010

Giovanni Casini Herbert Simon (1955) - A Behavioral Model of Rational Choice

In questo articolo, Simon propone una nozione di agenteeconomico alternativa a quella tradizionale, che si basa su unanozione di razionalità troppo idealizzata (global rationality).

La sua intenzione è sviluppare un tipo di modello dei processideliberativi che renda maggiormente conto del comportamentodegli agenti reali (choosing organisms), e che possa quindirisultare una base più solida su cui costruire una teoriaeconomica.


Struttura dell’articolo.

L’articolo è cos̀ı strutturato:Introduzione: vengono presentati il problema(l’inadeguatezza della nozione di razionalità tradizionale),il tipo di modello che si vuole sviluppare (che siacompatibile con i vincoli che caratterizzano gli agentireali) e gli assunti metodologici su cui si basa (comeutilizzare il dato osservativo).I - Some general features of rational choice: siguarda ai modelli deliberativi tradizionali, andando avedere le caratteristiche che li accomunano.II - Essential simplifications: vengono introdottealcune semplificazioni nei modelli tradizionali, e vengonoproposti due nuovi modelli “statici” dei processideliberativi.


Struttura dell’articolo.

III - Existence and uniqueness of solutions:inserendo i modelli “statici” all’interno di una strutturadinamica, possiamo introdurre procedimenti per garantirel’esistenza e l’unicità della soluzione di alcuni tipi diproblemi decisionali.

IV - Further comments on dynamics: contiene alcuneproposte per raffinare ulteriormente il modello grazieall’inserimento in processi dinamici.

V - Conclusions: l’articolo termina con una valutazionesul ruolo di questo tipo di modelli che definiscono unarazionalità “limitata”.


Introduzione

Il problema.

Il tipo di razionalità che caratterizza l’ “homoeconomicus” della teoria economica tradizionale(razionalità globale) si basa su una serie di assunti moltoforti:

L’agente ha una conoscenza di tutti gli aspetti rilevantidell’ambiente (se non completa, comunque chiara evoluminosa).L’agente ha un sistema di preferenze ben organizzato estabile.Non si tiene conto dei limiti computazionali dell’agente.


Introduzione

Sono stati posti dubbi sul fatto che un tale modello sia unabase appropriata per costruire una teoria economica.Simon non discute questa esigenza di revisione del modello, laassume come punto di partenza, e vuole suggerire possibilidirezioni per tale revisione.

Finalità: rimpiazzare la nozione di razionalità globale sucui si basano i modelli di deliberazione con una nozione dirazionalità compatibile con

l’accesso all’informazione ele capacità computazionali

degli organismi nei loro ambienti.


Introduzione

Osserviamo gli ‘organismi’ reali.

“[. . . ] actual human rationality-striving can atbest be an extremely crude and simplifiedapproximation to the kind of global rationality that isimplied, for example, by game-theoretical models.

[. . . ] it is probable that a great deal can belearned about possible mechanisms from anexamination of the schemes of approximation thatare actually employed by human and otherorganisms.” (p.101)


Introduzione

Rivolgendo la nostra attenzione ai processi deliberativi degliagenti reali, che ruolo può svolgere una disciplina osservativacome la psicologia nella definizione di questa nuova nozione dirazionalità?Simon ritiene che, al momento, la conoscenza dei processi diapprendimento e decisione da parte della psicologia sia cos̀ıdistante dalle esigenze di una teoria economica eamministrativa da non poter trovare un punto di incontro.Ciononostante, il riferimento alla realtà osservata resta centralenello sviluppo dei modelli, ma, dichiaratamente, le modalità ditale apporto non sono regolate in maniera non rigorosa.


Introduzione

“Lacking the kind of empirical knowledge of thedecisional processes that will be required for adefinitive theory, the hard facts of the actual worldcan, at the present stage, enter the theory in arelatively unsystematic and unrigorous way. But noneof us is completely innocent of acquaintance with thegross characteristics of human choice, or of thebroad features of the environment in which thischoice takes place. I shall feel free to call on thiscommon experience as a source of the hypothesesneeded for the theory about the nature of man andhis world.” (p.100)


Introduzione

Quale punto di vista?

L’indagine su cosa sia il comportamento razionale di unorganismo nel suo ambiente può essere affrontata partendo dadue distinte direzioni:

Possiamo partire analizzando le proprietà dell’organismodeliberativo.

Possiamo partire analizzando il suo ambiente, e leinterazioni fra questo e l’organismo.

Qui Simon sceglie la prima opzione, riservandosi in seguito disviluppare anche un’analisi che prenda le mosse dall’altropunto di vista.


Introduzione

In breve:

L’indagine di Simon parte dal presupposto che i modellitradizionali di deliberazione siano basati su una nozionedi razionalità inadeguata, troppo idealizzata.

Per ottenere modelli che siano basi solide per lo sviluppodi teorie economiche, è necessario riferirsi ad unanozione di comportamento razionale che renda conto deilimiti informativi e computazionali degli organismi cheoperano in ambienti reali.


Introduzione

Queste esigenze si traducono nella modifica dei modellitradizionali di deliberazione, introducendo assunzioni eprocedure più vicine a quelle degli organismi reali.

Il dato empirico entra nella teoria di Simon non permezzo dei modelli della psicologia, ma in maniera nonregolata, facendo riferimento all’esperienza comuneriguardante i nostri processi deliberativi.


I - Some general features of rational

choice

La strategia di Simon consiste quindi nel prendere inconsiderazione i modelli di deliberazione tradizionali, eapportare opportune modifiche per ottenere una nozione dirazionalità che sia un fondamento adeguato alle sviluppo diteorie economiche.

Il primo passo è un’analisi dei modelli tradizionali dideliberazione, identificandone le caratteristiche comuni.



choice

Un classico problema di scelta razionale viene definito, prima di

tutto, per mezzo di alcuni elementi che non sono oggetto del

calcolo razionale, ma che lo vincolano. Tre sono gli ingredienti

principali che concorrono a definire un problema di deliberazione:

Un insieme di possibili condotte alternative A.

Un insieme di possibili futuri stati di cose S .

Una funzione di pay-off V che associa un valore ad ognielemento di S .

Il modo in cui vengono definiti tali vincoli (la forma specifica che

viene data loro, le scelte riguardo quali opzioni inserire e quali

respingere. . . ) definisce ciò su cui può operare l’agente con le sue

scelte, ciò che è oggetto di ottimizzazione.Giovanni Casini Herbert Simon (1955) - A Behavioral Model of Rational Choice


choice

Andando più nello specifico, tutti i modelli tradizionali sonodefiniti su tutti o alcuni dei seguenti elementi:

1 Un insieme A delle possibili azioni.

2 Un sott’insieme di A, Ă, che definisce quali possibili azionil’agente “considera” o “percepisce”.

3 L’insieme S dei possibili outcome, i possibili stati di cosefuturi.

4 Una funzione di pay-off V , che definisce il valore/utilitàdegli outcome: V : S → R.



choice

5 Informazioni riguardanti quali outcome in Soccorrerebbero se una particolare a ∈ A venisse scelta.Abbiamo cioè una mappatura di A (o almeno di Ă) suisott’insiemi di S . Sa (Sa ⊆ S) rappresenta l’insieme deipossibili stati di cose associato alla possibile azione a.

6 Informazioni sulla probabilità che un particolare outcomederivi da una particolare scelta d’azione(P : Ă× S 7→ [0, 1]).Pa(s) rappresenta la probabilità di ottenere s dopo averscelto l’azione a.

Questi stessi elementi andranno anche a definire i modelli dideliberazione proposti da Simon.



choice

Gli elementi visti concorrono a caratterizzare un problema discelta, su cui definiamo procedure di scelta razionale. Taliprocedure associano ad ogni possibile scelta una funzione diutilità V̂ , e quindi scelgono l’azione â che massimizza talevalore. Simon fa tre esempi di modelli di deliberazione delleteorie tradizionali.

Max-min rule. Viene scelta l’azione â che, nel peggioredei casi, garantisce il “danno minore”.

V̂ (â) = mins∈Sâ

V (s) = maxa∈A

mins∈Sa

V (s)



choice

Probabilistic rule (massimizzazione dell’utilità attesa).

V̂ (â) =∑s∈Sâ

V (s)Pâ(s) = maxa∈A

∑s∈Sa

V (s)Pa(s)

Certainty rule.Abbiamo la certezza dell’outcome: ad ogni azione acorrisponde un singolo outcome sa.

V̂ (â) = V (sâ) = maxa∈A

V (Sa)


II - Essential simplifications

Le nozioni classiche di razionalità proposte dai precedentimodelli impongono richieste molto forti:

L’agente deve essere in grado di associare ad ognipossibile outcome un valore di pay-off definito.

Non viene presa in considerazione la possibilità di outcomenon previsti (se scegliamo un’opzione a, potremo otteneresolamente output che compaiono nell’insieme Sa).

I pay-off devono essere completamente ordinati.

Se si utilizza la probabilistic rule, data una sceltadobbiamo essere in grado di associare ad ogni possibileoutcome un valore di probabilità definito. Analogamente,utilizzando la certainty rule dobbiamo essere in grado didire con certezza l’outcome da associare ad ogni scelta.



Affermazione empirica:

Non vi è alcuna evidenza che, in situazioni di scelta reali diqualunque complessità, l’uomo impieghi, o anche possaimpiegare, processi decisionali di questo tipo. Sicuramente nonlo fa a livello conscio.E’ quindi ragionevole prendere in considerazione la possibilitàche i processi reali siano diversi da quelli descritti dai modellivisti.



La proposta è di introdurre alcune modifiche ai modellitradizionali che corrispondano a processi comportamentaliosservati negli uomini e tali da introdurre semplificazionicomputazionali.Tali procedure non vengono intese come onnipresenti neiprocessi di deliberazione umani, ma sembrano essere spessoimpiegate in situazioni complesse per ottenere un modelloapprossimativo di proporzioni gestibili.



Tre sono le possibili modifiche dei modelli tradizionali cheSimon prende in considerazione.

1 La semplificazione delle funzioni di pay-off.

2 L’implementazione di procedimenti per la raccolta diinformazioni.

3 L’ordinamento solo parziale dei pay-off.



Semplificazione delle funzioni di pay-off

Anzichè utilizzare funzioni di pay-off complesse, ad esempioche vanno sui reali, possiamo pensare ad implementarefunzioni di pay-off molto semplici, che, ad esempio, lavorinosolo su due valori {1, 0} (soddisfacente/non soddisfacente), osu tre valori {1, 0,−1} (vittoria, pareggio, sconfitta).Nel caso a due valori, il confine fra soddisfacente edinsoddisfacente rappresenta

in psicologia, il confine dell’ “aspiration level”.

in economia, il prezzo per cui l’agente è indifferente fravendere e non vendere.



Implementando una funzione di pay-off a due valori, vieneproposto il seguente modello del processo deliberativo:

L’agente cerca un sott’insieme S ′ di S per cui il pay-off èsempre soddisfacente (V (s) = 1 per ogni s ∈ S ′).Si cerca una possibile azione a ∈ Ă i cui possibili outcomesiano tutti in S ′ (Sa ⊆ S ′).

Se tale azione viene trovata, un outcome soddisfacente ègarantito.Il modello, comunque, non garantisce nè l’esistenza, nèl’unicità di tale azione.



Raccolta di informazioni.

Potremmo inserire nel modello processi di apprendimento.Ad esempio, potremmo partire da un agente che, benchèfornito di una funzione di pay-off V , non abbia una precisamappatura di A (le possibili condotte) su S (i possibilioutcome).Potremmo quindi introdurre nel processo deliberativo una seriedi passi per la raccolta di informazioni, finalizzati a definireuna più precisa mappatura degli elementi di A su S .



Ad esempio, assumiamo un agente con una funzione di pay-offV : S 7→ {1, 0}, e una mappatura di A su ℘(S) moltogrossolana. Il seguente procedimento è una possibileformalizzazione del procedimento di raccolta informazioni.

1 Si cerca un insieme di outcome S ′ ⊆ S t.c. V (s) = 1 perogni s ∈ S ′.

2 Si raccolgono informazioni per raffinare la parte dellamappatura di A su ℘(S) in cui entrano in gioco elementidi S ′.

3 Si cerca un’azione a ∈ A che garantisca un outcomesoddisfacente, cioè t.c. Sa ⊆ S ′.

In circostanze favorevoli, questo procedimento permette diottenere una scelta soddisfacente raccogliendo solo una piccolaquantità di informazioni.



Quindi, modificando il modello per mezzo di

la semplificazione della funzione di pay-off.

un processo per raffinare gradualmente la mappatura didelle alternative di scelta sugli outcome

il procedimento di deliberazione razionale può essereradicalmente semplificato da un punto di vista computazionale.



Pay-off ordinati solo parzialmente.

La teoria classica richiede che i pay-off siano completamenteordinati. Ciononostante, vi sono situazioni in cui anzichè unafunzione di payoff scalare V dobbiamo gestire una funzionevettoriale V t.c.

V(s) = 〈V1(s), . . . , Vn(s)〉

dove ogni Vi è una tradizionale funzione di payoff.



Questo tipo di funzione vettoriale può essere necessaria inalcuni tipi di circostanze. Ad esempio:

1 Decisioni di gruppo. Ogni componente del vettorerappresenta le preferenze del singolo individuo.

2 Decisioni individuali, ma in cui vengono presi inconsiderazione aspetti che non possono essere ridotti adun denominatore comune.

3 Partiamo da un modello in cui ad ogni azione a vieneassociato un insieme Sa. Possiamo trasformare il modelloin modo tale che ogni azione a corrisponda un solooutcome sa, ma tale che la sua funzione di pay-off sia unvettore V in cui ogni componente Vi rappresenta il pay-offoriginariamente associato all’i -esimo elemento di Sa.



L’introduzione di un ordinamento solo parziale fra i pay-offimpedisce l’applicazione del modello classico dimassimizzazione dell’utilità. Nell’approccio tradizionale sitenta di imporre un ordinamento totale. Per il primo caso,niente di soddisfacente è stato proposto. Per il secondo, siimpone un ordinamento completo sui punti nello spazio deivettori (“curve di indifferenza”). Infine per il terzo, si associauna distribuzione di probabilità sui componenti dei vettori, inmodo da poter scegliere in base alla massimizzazione di utilitàattesa, oppure si utilizzano procedimenti di tipo max-min.



La proposta di Simon consiste in un’estensione della nozione disimplified pay-off. Per ogni componente Vi della funzionevettoriale V definiamo una soglia ki . Definiamo quindi unanuova funzione di pay-off V ′ che porta S in {1, 0} t.c.:

V ′(s) = 1 sse Vi(s) ≥ ki per ogni i



Sulla base della funzione V ′ definiamo un altro possibilemodello di deliberazione, analogo a quello proposto per ipay-off semplificati.

1 Cerchiamo un insieme S ′ ⊆ S t.c. V ′(s) = 1 per ognis ∈ S ′.

2 Cerchiamo un’opzione di scelta a ∈ A t.c. Sa ⊆ S ′.

Di nuovo, l’esistenza e l’unicità della soluzione non sonogarantite.


III - existence and uniqueness of

solutions.

Le procedure di decisione proposte non garantiscono nèl’esistenza, nè l’unicità della soluzione. Inserendo tali modelliin una prospettiva dinamica, possiamo introdurre nuove regolein grado di fornire tali garanzie.



solutions.

Unicità della soluzione.

Nei modelli tradizionali, l’agente valuta tutte le alternativeprima della scelta. Al contrario, nei processi di deliberazionereali le alternative vengono in genere esaminate in manierasequenziale (il meccanismo che determina tale sequenza non ciinteressa).La scelta dell’agente dipende quindi semplicemente dallasequenza delle opzioni esaminate: la prima che risultasoddisfacente viene scelta, e il processo termina.



solutions.

Esistenza della soluzione.

Vengono proposti due possibili approcci per garantirel’esistenza di una soluzione, che si basano sulla “storia” delledeliberazioni d’agente.



solutions.

Variazione del valore della soglia.Data una funzione di pay-off {1, 0}, questa sarà definitada una soglia (aspiration level) che determina il passaggioda outcome non soddisfacenti ad outcome soddisfacenti.Se l’esperienza dell’agente gli garantisce che trovare lasoluzione di un certo problema è facile, tenderemo adinnalzare il valore della soglia di soddisfacibilità. Alcontrario, se la soluzione di un certo problema risultadifficile, tenderemo ad abbassare la soglia.L’abbassamento di tale soglia tende a garantire l’esistenzadi una soluzione.



solutions.

Variazione delle opzioni di scelta considerate.Supponiamo che l’agente, avendo a disposizione uninsieme di scelta A, ne prenda in considerazione solo unsott’insieme proprio Ă. Nel caso che l’agente trovi difficiletrovare una soluzione ad un certo tipo di problema, è perlui possibile ampliare il campo delle possibili scelteaggiornando Ă con altri elementi di A, e, viceversa,restringere Ă nel caso le soluzioni siano facilmenteidentificabili.

Più un organismo è persistente, più tenderà a modificarel’insieme delle opzioni considerate, anzichè il valore della sogliadi accettabilità.



solutions.

Simon fa presente come, conoscendo i costi dei nuoviprocedimenti presentati (raccolta informazioni, ricerca nuovealternative, valutazione di una giusta soglia. . . ) potremmoinserire il tutto nella definizione di un nuovo e più complessoprocesso di ottimizzazione della scelta. Non è però questa lafinalità della nozione di razionalità proposta.



solutions.

“[. . . ] the central argument of the present paper isthat the behaving organism does not in general knowthese costs, nor does it have a set of weights forcomparing the components of a multiple pay-off. It isprecisely because of these limitations on its knowledgeand capabilities that the less global models of rationalitydescribed here are significant and useful. The questionof how it is to behave “rationally”, given theselimitations, is distinct from the question of how itscapabilities could be increased to permit action thatwould be more “rational” judged from the mountain-topof a more complete model.” (p.112)



solutions.

Questa affermazione rende bene il carattere particolare dellanozione di razionalità proposta da Simon, che si distingue daaltre proposte finalizzate ad inserire nei modelli deliberativialcune limitazioni degli agenti reali, ma senza allontanarsi dal’identificazione fra scelta razionale e scelta ottimale.

Vediamo, ad esempio, un estratto dall’articolo di Good visto inprecedenza.



solutions.

“[. . . ] once the theory of probability is taken forgranted, the principle of maximizing the expectedutility per unit time is the only fundamental principleof rational behaviour.

[. . . ]We must weigh up the expected time for doing

the mathematical and statistical calculations againstthe expected utility of these calculations. Apparentlyless good methods may therefore sometimes bepreferred.” [Good(1952),p.111]



solutions.

Ciononostante, Simon non nega il ruolo di una nozione dirazionalità globale, che serva quale punto di riferimento nelladefinizione di una gerarchia di differenti nozioni di razionalità,più o meno limitate.


IV - further comments on dynamics.

Oltre alla variazione del livello di aspirazione e dell’insiemedelle opzioni considerate, altre variazioni possono esseredefinite inserendo il modello di deliberazione in un contestodinamico:

Variare il valore dei pay-off in funzione non solo dellasituazione specifica, ma anche considerando il ‘percorso’che attraversiamo per giungervi.

Variare il valore di pay-off di uno stato s dopo averlosperimentato realmente.


V - conclusion.

Nella breve conclusione, Simon tocca i seguenti punti:Lo scopo principale dell’articolo è la definizione di unanozione di “scelta razionale” più vicina ai processideliberativi reali.Nel far ciò, sono stati proposti nuovi modelli dideliberazione razionale per il caso statico, e si èsottolineata la necessità di ampliarli in senso dinamico.La nozione di razionalità presentata ha un valore siadescrittivo che normativo, e può risultare un solidofondamento da un lato per lo sviluppo di modellicomputazionali di deliberazione, e dall’altro per losviluppo di teorie del comportamento umano, siaindividuale che di gruppo, all’interno di contestiorganizzativi.


riassumendo

I punti fondamentali:

La nozione classica di razionalità necessita di essererivista, per ottenere modelli di deliberazione che,rispondendo ad esigenze sia di tipo descrittivo chenormativo, risultino essere basi adeguate per lo sviluppodi teorie economiche (teoria dell’organizzazione eamministrazione dell’impresa) e cognitive (programmi diintelligenza artificiale).


riassumendo

Per sviluppare tali modelli, è necessario tenere conto deilimiti degli agenti reali sia sul piano informativo checomputazionale.

Questo non comporta l’eliminazione dei modelli classici dideliberazione. La struttura di tali modelli resta sempre unpunto di riferimento ideale, la base di partenza perottenere, apportando opportune modifiche, modelli dideliberazione razionale che meglio possano descrivere eregolare i comportamenti reali.


herbert simon (1955) - a behavioral model of rational...

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