计算机模拟方法在民族学与人类学研究中的应用，本文主要内容关键词为：民族学论文,人类学论文,计算机论文,方法论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号：C39文献标识码：A文章编号：1672-433X(2005)02-0032-06
从国际上来看，计算机模拟(Computer Simulation)作为一种强有力的研究手段，已经在信息时代的民族学和人类学研究中崭露头角。笔者拟就国外在这方面的研究情况作一介绍，并对我国民族学和人类学如何应用计算机模拟技术提出建议，以期抛砖引玉。
一、计算机模拟简介
1.计算机模拟的概念。世界上最早的计算机模拟是由冯·纽曼(Von Neumann)和乌拉姆(Ulam)完成的，他们的模拟采用了蒙特卡罗方法。后来，奈勒(Naylor)等人把冯·纽曼等人的这一工作看作是计算机模拟的现代概念的起源。[1]今天，计算机模拟技术已经在交通运输、军事演习、生态环境、生产工艺设计、社会经济发展预测等领域发挥着重要的作用。
关于计算机模拟，不同的学科、不同的研究者和使用者有着不同的理解和解释。戴维斯(Davies)和奥其弗(O'Keefe)认为“当模拟一词被计算机专家、统计学家和管理科学家使用的时候，通常指建立一个抽象的模型用来表示真实世界中的某些系统；模拟把这些系统的有关方面表示成一系列的方程和关系式，并常把它们嵌入计算机程序中”。[2]而约翰逊(Johnson)把计算机模拟描述成“一段计算机程序，定义了系统变量和那些要被采用的变量的取值范围以及这些变量间的相互关系，这种定义对被研究的系统来说足够的详细，以便能够产生出相应的结果”。[3]
这些定义从不同角度向我们说明了计算机模拟的基本情况，从中可以总结出一般的模拟过程包括建立模型、输入、辅出等步骤，这可以称作“狭义的”计算机模拟，其过程可以用图1来表示。
图1 狭义的计算机模拟过程
任何学科都有其特殊性，利用计算机手段进行民族学研究当然也不例外。由于民族学研究的核心是文化，这就既包括动态过程，也包括实物，还包括人类自身。基于此笔者认为，从广义上来说，只要是把真实世界中的事物通过建立模型放在计算机中来分析，都可以称作计算机模拟或计算机仿真，这一点对民族学家尤其重要。
2.计算机模拟的类型。按照不同的标准划分，计算机模拟有不同的分类，这里只结合民族学的研究来谈一谈。民族学研究通常有两种目的：其一，把一种现象或一个问题的情况讲清楚，就是所谓描述性的研究。其二，弄清事物的本质，由手头上现有的资料推测还未认识的情况，这可以叫做推断性或分析性的研究。计算机对这两类情况都有用武之地。先说描述性的研究，利用计算机所具有的多媒体功能可以把文本(Text)、图形(Graphics)、图像(Images)、动画(Animation)和声音(Sound)等形式的信息结合在一起，从而实现对真实世界的高精度模拟。特别是对于实物的研究，一般研究者看到的只是静态的东西，即使根据文字资料也难以想象其形成过程或运动变化，但利用计算机对实物建立三维模型，可以再现事物的动态图像，比如想知道金字塔的建设过程，我们没有必要再去重建一遍，全过程都可以在计算机上模拟出来。再说推断性的研究，在把事物描述清楚的基础上，对所建立模型输入不同的参数，就可以实现不同的模拟。由于计算机强大的数据处理功能，既可以进行方便的数值计算和统计分析，还可以对模拟结果进行检验，这就为我们的分析提供了方便。不仅如此，计算机模拟的直观性，也可以在一定程度上提高推断的准确性。
定性分析和定量分析是科学的研究的两种分析模式，计算机模拟方法也同样可以做这两种模式的分析。自然科学和工程上的模拟一般是定量的，因为那些领域对数值分析的要求特别高。在社会科学当中过去的模拟主要是一种定性分析的技术，这主要是因为早期的计算机建模手段相对落后，而社会科学中许多研究对象也不容易用来模型化处理。随着计算机构造模型能力的提高，许多以前不能定量化处理的问题已经逐渐可以用数值作出精确的描述。
民族学与人类学有自己特殊的研究对象，其中像婚姻、亲属、图腾、宗教等方面定量化研究的方法尚未完备，故笔者以为，民族学家在刚刚接触计算机模拟技术的时候，可以先通过模型化的方法对所研究的问题作出定性分析，等到定量研究的手段更加成熟，再为进一步的分析做准备。
3.计算机模拟的特点。第一，计算机模拟可以对真实系统进行简化，找出系统中最本质的部分，从而建立起一套分析模式。现实世界中的一些系统可能相当复杂，其内部的规律很难从理论上推导和分析，运用计算机模拟，可以通过建立若干个子模型的办法把整个系统拆分，易于发现问题所在。
第二，计算机模拟不仅可以从小处着眼，进行一个小范围的试验，进而推广，还可以用于大规模大群体的分析。民族学的调查常常是以个案为主，个案研究中的深度访谈固然有其优越性，但有时不利于对大范围的研究对象作出整体思考和判断，由于计算机可以方便快捷地对成千上万的数据进行处理，所以计算机模拟能扩展民族学研究者的视野，让整个世界都浓缩在自己的眼前。
第三，计算机模拟可以在模拟过程当中不断地加入研究者的想法，从而达到一种交互的效果。
此外，计算机模拟技术还具有模拟时间的可伸缩性、模拟运行的可控性、模拟实验的优化性等优点，这里不一一赘述。[4]
二、民族学与人类学运用计算机模拟的发展历程
民族学家（或人类学家）在做田野调查的时候，会获得大量资料和数据，对这些资料的编码和分类处理常常花费大量的时间和精力，自从有了计算机，这种繁琐的事情就大大的简化了。
20世纪60-70年代，民族学与人类学工作者常将计算机模拟运用于一些传统的研究领域，比如说亲属制度、婚姻家庭及各种禁忌，因为这些社会现象具有良好的人口学和社会生态学模型，适合拿到计算机上去模拟。民族学研究者利用这些模型，直接或经过改造后，输入自己想要的参数，在计算机屏幕前观察田野调查中看不到的情况，得出了一些重要的成果。[5]这一时期民族学的整体论的观点和对个人之间的结构关系的强调也在计算机模拟中得到了展示，例如对于母系社会交表婚的模拟，在计算机中被模拟的人群不是一个简单的集合体，而是一个复杂的关系网络，每个人都在诸如父母、兄弟、姐妹、姑表亲、舅表亲等亲属关系中完成社会活动。通过给个人建立年龄、性别、婚姻状况、生育意愿等一系列标识，可以让模拟的效果更真实。[6]
到了20世纪80年代，由于计算机编程环境越来越方便，民族学者开始根据自己的需要建立模型，并且注重模拟效果的评估，他们把一些通过模拟得出来的有价值的结果拿回到田野中接受检验。柯普恩(Kippen)致力于非欧洲文化的音乐研究，他在印度北部城市勒克瑙(Lucknow)研究当地的民族音乐文化传统。他用的方法是一种新颖的模拟，通过建立表示当地关于手鼓音乐(tabla music)的知识的模型，在电脑上就能模拟出真实的表演，并且他还把这种模拟让当地的手鼓音乐家作出评价，从而找出新的改进。[7]
进入20世纪90年代，计算机软硬件技术都得到了飞速发展，模拟的范围也越来越广。民族学者可以把手提电脑带到田野中，边调查边进行模拟。随着模拟的效果越来越好，一些由模拟得出的结果开始应用到实践中去。兰斯(Lansing)描述了一个源于他在巴厘岛田野调查的模拟。这个模拟考虑到当地的水庙(water temple)和与之相关的仪式的作用，同时考虑到对种稻灌溉水的管理与保护，甚至是水庙在害虫控制中的作用。尽管模拟的大部分和生态参数相关，但总的说来，主要还是依赖民族志的数据，这些数据包括诸如水庙怎样发挥其仪式功能，水庙的信息怎样到达那些使用灌溉水的农民那里等。模拟项目的结果之一，是提出了一个与国家发展机构原来制定的官方对水庙系统的政策相反的基本规定，而现在这个规定已经被国家承认并且重新作为巴厘岛大部分地区非正式的种植控制形式。[8]
进入21世纪以来，国外民族学和人类学研究开始更多地借助计算机模拟技术。特别是最近几年，民族学和人类学的专家学者在运用计算机模拟方法进行研究时越来越重视从跨学科的角度展开，这种转向一方面表明学科之间的联系日趋紧密，另一方面也说明民族学和人类学在自身的学科建设中采取了更加开放的态度。
民族学与人类学的学科特点决定了其在运用计算机模拟的时候除了要有牢固坚实的专业知识作基础外，还必须建立一套把其特殊的研究对象转化为计算机能够处理的模型的办法。其实，只要了解了计算机模拟的基本原理，掌握这种思路并不复杂，关键就在于怎样使它成为一种研究模式。
如果对于这个问题只进行纯理论的探讨，可能理解起来比较麻烦，我们不妨先看看国外民族学和人类学家运用计算机模拟方法所获得的最新成果，或许能从中得到一些启发。限于篇幅，这里只能挑出有代表性的研究。
1.尼安德特人手骨的模拟。美国加利福尼亚州立大学圣伯纳迪奥(San Bernardino)分校人类学系的尼尔厄纳(Wesley A.Niewoehner)与北达科他州立大学考古技术实验室的克拉克(Jeffrey T.Clark)等人合作进行了一项关于古代猿人的体质与工具使用的研究，通过计算机模拟技术他们得出了惊人的结论：原始人类操纵其制造的工具的灵活程度不亚于现代人。[9]
尼安德特人是旧石器时代广泛分布于欧洲的猿人，尽管他们具有制造和使用石头工具的能力，但是曾有人以解剖学为基础假设他们手的灵活性是有限的。尼尔厄纳(Niewoehner)等人对这个假设表示怀疑，他们利用激光数字转换器扫描出尼安德特人指骨的三维多边性网格模型，精度可以达到正负20微米以内，参见图2(a)。在此基础上，他们又借助相关软件，在电脑上模拟指关节的运动。模拟过程极其方便，研究者可以按照自己的意愿来控制关节的运动，还可以通过旋转模型从各个角度来观察。
图2 计算机模拟出的尼安德特人
La Ferrassie I的拇指和食指骨骼图像
结合拇指和食指的解剖细节和关节形态学的相关知识，通过使用这种三维的动态模拟，他们观察到尼安德特人手指弯曲的可能程度，结果发现他们的手指可以进行端对端(tip-to-tip)的接触，参见图2(b)。这是电脑技术带来的礼物，它推翻了以前认为尼安德特人的拇指较短而食指指骨又与之太接近可能会限制他们的手做精确运动的观点。并且分析出影响尼安德特人的手做精确的抓握动作的主要因素，一是鞍形的掌骨基，二是食指的运动，这些分析为解剖学和考古学提供了可靠的证据。
从对尼安德特人指骨模拟的介绍当中，我们看到当代计算机模拟能够在考古学、古人类学、体质人类学、医学人类学研究中发挥多么重要的作用。它山之石，可以攻玉。在研究古代民族的过程中，民族学家可以利用计算机模拟搞清楚古代民族的族源、形成甚至演变，不仅从体质上，还能从器物、仪式上进行模拟。民族学家在观察事物方面具有独特的视角，但是对于那些只有实物留下却很少有文献记载的民族情况，往往是拿着“宝贝”不知所措，尝试用计算机模拟这种新的研究方法，或许能有意外的发现。
2.人类迁移现象的计算机模拟。人类的迁徙(human migration)是一个从史前到现在都存在的人类行为的普遍特征。迁移运动对人类的基因、语言、器物、风俗文化等都会带来一定的影响。民族学研究的一个重点就是民族迁徙和民族融合，民族学与人类学中还有专门的人口研究，也同样关注民族人口的迁移。美国加州大学的扬(David A.Young)利用计算机模拟方法来研究人类的迁移，取得了很好的效果。[10]
这种方法的思路是首先建立人类“行为者”模型(The Actor Modcls)，把一个带格子的方框作为行为者活动的区域，用点（或其它符号）来表示迁移的人，行为者的行为被赋予相应的概率规则。模型建好后，根据不同的研究目的，轴入不同的参数，比如行为者自身的状态、移动的时间、移动的方式，所处的环境等等，就可以模拟出不同的迁移运动。
图3 计算机模拟人口迁移现象的示意图
图3向我们展示了这种方法的基本原理，从中不难理解计算机是如何实现对人口迁移的模拟的。图3的(a)中，①是起点，②是终点，“行为者”被赋予了随机的运动规则。图3的(b)、(c)、(d)是另外一个模拟的演示，它们是按照时间顺序排列的。这个模拟是研究人们向某个空地(An Empty Area)移民的情况，当然事先已经设定了“行为者”（移民人口）的出生率、死亡率以及行动的规则，从图中我们可以清楚地看到随着时间的推移（从time=100到time=900)，不断有移民者进入空地，并且形成了不同的分布格局。需要指出，这些图都不过是些非常简单的示意，具体的模拟比这个要复杂。
扬(Young)用这种方法研究了不同出生率和死亡率的人口移民、以及迁移过程中伴随的拥挤和竞争现象。在此基础上，他进一步模拟了一些具体的问题，包括向新大陆（还没有人居住的大陆）的移民，在一个空间中移民群体和当地原住民的竞争，城市化过程中有偏向性的移民(Biased Migration)情况，还有移民带来的城市结构的改变。通过把模拟和历史上测量出的人口迁移数据做比较，来检验模型的合理性。计算机模拟表明：(1)看似复杂的人类随时空改变的人口动态过程可以被抽象成简单的行为规则。(2)迁移现象可以被进行科学的分析。
这个模拟用到少量的计算机编程的专业知识，对于民族学与人类学的研究者来说，关键的问题并不在于知道计算机是怎样实现的，而在于怎样利用这种模拟的方法去完成自己的分析。拿中国来讲，民族迁移问题从古到今都在发生，既有像匈奴人西迁、鲜卑人南下、蒙古人横扫亚欧大陆这种大规模的移动，还有像200多年前一部分锡伯族自东北迁入新疆伊犁地区这样的小型群体移动。随着现代化的交通日益发达便利，人口流动方式更加多元化，出现了一些热点问题，像边疆地区跨境民族国际迁徙，少数民族迁入大城市形成自己的居住中心等等。一旦民族学家与人类学者手中有了计算机模拟这样的分析利器，就可以考虑更多的因素，设计出更加复杂的模型，加入更丰富的参数，就会使自己的研究更加得心应手。
三、计算机模拟方法对于民族学与人类学的意义
民族学与人类学发展到今天，民族志田野工作、整体性视角和跨文化的研究视角，是学科最基本的三个概念，也是其主要的三种研究方法。[11]计算机模拟研究带给我们新的思考与新的契机，它可以对民族学与人类学的传统研究起到“老树发新枝”之效。
在民族学与人类学的研究当中，田野调查的方法可以说是学科的最主要的支柱。田野工作中最核心的当属参与观察，这要求研究者深入当地、亲身体验，但是我们现在也可以利用计算机来模拟“田野”调查。这听起来仿佛不可思议，却已经在技术上成为可能，并且模拟水平还在不断改进。通过虚拟现实（Virtual Reallity，简称VR）技术，利用计算机营造出一个逼真的调查环境，可以让调查者获得“身临其境”的感觉。这不仅对当代学者研究那些不可能到达的昔日之景地有着重要的参考价值，单是对于培养从事民族学的人员具有真正的田野调查能力来说都是不容忽视的。需要指出的是，有了计算机模拟并不是说要取代田野工作，相反，它正是对田野调查的重要补充，从科研上讲，它可以使研究者的田野工作得到保留并延伸到“田野”之外；从教学上讲，它可以让学习者足不出户就能获得“田野”的感受。
民族学与人类学的学科要求是从整体上把握一个民族、一个国家甚至是全人类的状况。可是我们的学者常常只能做到一个人在某个调查地方蹲点，这固然可以对当地的情况了解比较透彻，但有时候难免“只见树木，不见森林”。通过计算机模拟的方法，可以对一个国家或一个民族的发展情况作出整体判断，甚至可以用模拟来预测整个人类社会的变迁，这种方法不用像搞大规模的问卷调查、统计分析那样耗费大量的人财物资源，而且模拟过程可以反复进行，数据处理起来比较方便。
在对社会与文化的研究中，民族学与人类学重视比较分析，运用计算机模拟既可以把一个地方同一类型的文化现象用“一个模型不同参数”的方法进行比较，又可以对不同民族不同地域的文化和社会状况用“不同模型不同参数”的方法进行对比。通过建立全球民族学与人类学的数据资料库，将以往的和最新的调查资料放在一起，根据需要调入模拟当中，从而实现前所未有的实时互动式研究。
另外，计算机模拟技术与计算机网络和多媒体技术的越来越多地结合在一起，对这些技术的配合使用，无疑将极大地拓展民族学与人类学者自身的研究能力。
四、结论：走探索与创新之路
国内的民族学和人类学研究，由于种种原因，在计算机模拟技术应用领域没有能及时跟上世界学术发展的步伐。但我们相信，在世界学术信息交流日益紧密的今天，我们奋起直追还不算晚。
新的世纪，民族学与人类学在发展的同时，计算机科学与技术也在与时俱进。如果想在民族学与人类学领域更好地应用计算机模拟方法进行研究，就要求我们的研究人员走一条探索与创新的路。计算机模拟的目的是为分析而模拟，从模拟的设计到模拟的实现都要融入研究者的智慧。模拟本身更多的是给出一些选择项供研究者参考，这些结果或者是一些数据（不仅仅是指数值），或者是一种展示（不仅仅是过程展示），而不是给出一个解决问题的结论，研究者如何运用这些结果才决定了模拟的价值和意义。因此，我们要在模拟的基础上进行更高层次的归纳总结，不断地对计算机模拟方法进行改进。社会科学与自然科学之间本没有一条不可逾越的鸿沟，在民族学与人类学中使用计算模拟方法，也将促进计算机技术的进一步发展。为了使模拟效果更完美，计算机模拟的后期处理也会变得方便快捷。
综上所述，计算机模拟具有一些其他分析方法无法替代的优点，它虽然不是一种对所有问题都有效的万能药，但却是当民族学与人类学研究者感到自己能力受到限制的时候所能借助的一种强大的工具。民族学与人类学自诞生以来已经历了一个半世纪以上的发展历程，随着对一些问题的研究越来越深入，在一些领域好像出现了一种“山重水复疑无路”的现象。计算机模拟方法将计算机这种现代化的研究工具与民族学和人类学传统的经典方法相结合，为学者们的研究开辟了新的道路，我们相信这种方法将会在民族学与人类学的广阔天地里大有用武之地，它的运用无疑能给民族学与人类学带来“柳暗花明又一村”的新气象。