简单非线性确定性模型的输出具有趋向均衡点或趋向有限周期,或者呈现所谓混沌的随机过程的共性等性质。下节将讨论混沌过程。为了说明问题,考虑单变量确定性模型:
x t =f(x t-1 ,μ) (3-1)
其中,μ是参数。该过程是“迭代映射”(iterative map)。对于初始值x 0 ,若
x * =f(x * ,μ)
则称该过程有均衡点或不动点x * ;如果存在满足:
而
因此,对于不动点,若x
t
=x
*
,则x
t
永远等于x
*
。同样,若
,则在t+2,t+4,t+6,…的时点,都有
,即周期为2。若x
t
序列为:
x t =bx t-1 (1-x t-1 ) (3-2)
并且
0<x 0 <1,b>0
则当b很小时,x t 有不动点;当b很大时,x t 序列具有周期性;当b=4时,x t 为混沌序列。
Ferri和Greenberg(1989:69)提出了具备周期性的简单模型。如果
Δlogw t =F(e t )
其中,e t 是就业率,w t 是名义工资,当α≤e≤β时,F(e)为非递减函数,并且
考虑联立方程组:
Δx t =x t E(x t )[H(x t )-F(e t )],E′>0
Δv t =v t [n-g(x t )]
e t =X t /v t
其中,x=N/K就是就业与资本的比率,v=N s /K是劳动力与资本的比率,E(x)是企业对于劳动力的衍生需求,H(x)说明预期需求价格的通胀情况。在x-v平面上,该模型具有有限周期。
类似(3-1)的非线性模型的参数值具有这样一种性质,即参数的微小变动会导致模型的长期性质发生很大的变化,具体表现为从一个不动点到另一个完全不同的不动点,或者从一个不动点到一个周期。上述影响称为分岔。研究模型的参数值实际就是研究模型的长期性质。
Lorenz(1989)全面研究了分岔问题,构造出以下模型。假定变量N t 的增长率线性依赖于变量的大小,因此:
假设N t 是人口数,且N 0 >0,μ>0,m是饱和水平(saturation level)。从而,对于所有t,有N t ≤m。变换上述等式得到:
其中排除N t =0的情形。唯一的不动点为:
N * =m(1-μ -1 )
洛伦兹的分析显示,若μ<3,过程将趋向于该不动点;但若μ=3,人口水平就具有以2为周期的特征。
分岔存在多种形式,洛伦兹讨论了分岔的各种形式。对于单变量和双变量模型,若变量不存在四阶以上的矩,则只可能出现集中分岔,这是突变理论的基础,可参见Lorenz(1989)。在少数例子中,当参数值发生细微变化,过程会出现一些本质的变化,即“突变”。举例来讲,一组赛跑者有规律地沿着越野跑道跑步,但他们只盯着跑道,没有意识到该跑道的某点延伸到悬崖顶端。跑道位置的一个微小变化就使得赛跑者掉入悬崖。经济中也有类似现象发生。例如,政策的细微变化尽管只导致参数值发生微小变化,但却导致重要经济变量(失业人数或通货膨胀率)发生巨大变化。上述问题出现于确定性模型中,但与随机模型的关联不大,因为随机模型的内在冲击已经极度有效地影响了经济现实。