[논문 리뷰] Information Society: Modeling A Complex System With Scarce Data

Noemí Luján Olivera, A. N. Proto외 1명|arXiv (Cornell University)|2012. 01. 07.

Opinion Dynamics and Social Influence인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 통계역학 도구를 사용하여 정보사회를 복잡계로 모델링한다—구체적으로 디지털 격차에 대해서는 이징 모델을, 인터넷 거버넌스에 대해서는 일반화된 로트카-볼테라 모델을 사용한다. 이는 정책 개입(외부장으로 모델링됨)이 부족한 경험적 자료가 있는 상황에서도 사회적 상태를 더 포용적이고 협력적인 방향으로 이동시킬 수 있음을 보여준다.

ABSTRACT

Considering electronic implications in the Information Society (IS) as a complex system, complexity science tools are used to describe the processes that are seen to be taking place. The sometimes troublesome relationship between the information and communication new technologies and e-society gives rise to different problems, some of them being unexpected. Probably, the Digital Divide (DD) and the Internet Governance (IG) are among the most conflictive ones of internationally based e-Affairs. Admitting that solutions should be found for these problems, certain international policies are required. In this context, data gathering and subsequent analysis, as well as the construction of adequate physical models are extremely important in order to imagine different future scenarios and suggest some subsequent control. In the main text, mathematical modelization helps for visualizing how policies could e.g. influence the individual and collective behavior in an empirical social agent system. In order to show how this purpose could be achieved, two approaches, (i) the Ising model and (ii) a generalized Lotka-Volterra model are used for DD and IG considerations respectively. It can be concluded that the social modelization of the e-Information Society as a complex system provides insights about how DD can be reduced and how the a large number of weak members of the IS could influence the outcomes of the IG.

연구 동기 및 목표

• 정보사회와 같은 복잡한 사회기술계를 연구할 때의 신뢰할 수 있는 데이터 부족 문제를 해결하기 위해.
• 디지털 격차(DD)와 인터넷 거버넌스(IG)를 정책 개입이 필요한 체계적 과제로 분석하기 위해.
• 포괄적인 경험적 자료가 없을 경우에도 에이전트 행동에 대한 정책 효과를 시뮬레이션할 수 있는 모델링 프레임워크를 개발하기 위해.
• 복잡계 도구가 정책 결과를 예측하고 포용적이고 개발 중심의 전략을 안내하는 데 어떻게 기여할 수 있는지 보여주기 위해.
• 약한 에이전트가 협력적 행동을 통해 거버넌스 결과에 영향을 미칠 수 있는지 보여주기 위해.

제안 방법

• 사회 네트워크 내의 개인 에이전트를 표현하기 위해 황(황)의 이징 모델을 채택하며, 상태 +1(포함됨)과 -1(포함되지 않음)은 정보사회에의 포함 여부를 반영한다.
• 정책 개입을 대체로 외부장(H)으로 도입하여 상향식 조치가 에이전트 상태를 어떻게 이동시킬 수 있는지 시뮬레이션한다.
• 구형 및 신형 에이전트 간의 경쟁적이고 협력적인 역학을 모델링하기 위해 일반화된 로트카-볼테라 다중에이전트 시스템을 사용한다.
• 근접 이웃 결합이 있는 2차원 격자에서 에이전트 상호작용을 시뮬레이션하여 계면 전이와 안정된 구성 상태를 허용한다.
• 시간에 따른 시뮬레이션을 적용하여 다양한 정책 강도(H = 1, H = 2) 하에서 에이전트 상태(in/out)의 변화를 추적한다.
• 신규 에이전트 간 협력 비율을 50%에서 100%로 변화시켜 시스템 전체 결과에 대한 집단적 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 경험적 자료가 제한된 복잡한 사회계에서 정책 개입을 어떻게 모델링할 수 있는가?
• RQ2 이징 모델이 디지털 격차의 역학과 포함 정책의 영향을 어느 정도 정확하게 시뮬레이션할 수 있는가?
• RQ3 신규 에이전트 간 협력 수준의 변화가 인터넷 거버넌스 시스템의 안정성과 결과에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 강력한 구조적 영향력이 없는 상태에서 약한 에이전트가 집단적으로 거버넌스 결과에 영향을 미칠 수 있는가?
• RQ5 정책 강도(외부장으로 모델링됨)가 포용성과 협력성 향상 방향으로 사회적 상태를 이동시키는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 이징 모델은 정책 개입(외부장 H)이 있을 경우, 분열되고 불균형한 상태(높은 디지털 격차)에서 더 포용적인 상태로의 전이를 성공적으로 시뮬레이션한다.
• H = 1일 경우, 시간이 지남에 따라 '포함된' 에이전트 수가 증가하여 정책의 효과성이 입증된다.
• H = 2일 경우, 시스템은 안정적이고 매우 포용적인 구성 상태에 도달하여 더 강력한 정책이 더 빠르고 완전한 통합을 이끌 수 있음을 보여준다.
• 로트카-볼테라 모델은 신규 에이전트가 100% 협력할 경우, 구형 에이전트가 경쟁적일지라도 시스템이 협력적 제도로 안정화됨을 드러낸다.
• 신규 에이전트 간 협력 증가가 시스템의 불안정성을 감소시키고 안정적·포용적인 결과로의 수렴을 가속화함을 모델이 보여준다.
• 시뮬레이션은 약한 에이전트(신규 참가자들)가 집단적으로 시스템의 평형 상태를 이동시킬 수 있음을 입증하며, 이는 인터넷 거버넌스에서 하향식 영향력이 아닌 하향식 영향력의 가능성을 시사한다.