图17—10一个维数为N的N×N矩阵
由此得出:
而上班花费的总成本是:
对于这种特殊例子的系统模型,表达了数组{Tij}可以作为其他变量诸如{Oi},{Dj},{Cij}和C的函数。很明显地看到,{Tij}为系统的内部变量,而其他变量则是系统的外部变量。例如,{Oi}关系到居住的地点;{Dj}关系到工作的地点;{Cij}和C关系到运输网络的结构以及家庭个体的支出预算等。由此,可以很自然地得到这一类关系:
Tij=Tij[{Oi},{Dj},{Cij},C] (17.29)
该式意味着Tij与括号内各变量之间具有函数关系。当然应该注意,一般说Tij并不是仅仅与O1有关,而是与O1,O2,…,ON等共同有关;其他变量也是如此。
上述基础知识是我们叙述熵最大原理的条件。同时,还必须恰当地规定出分辨率的3个层次,并讨论它们之间的关系。它们从大到小依次为宏观的、中间的和微观的,并将这种分辨率层次表达在图17—11中。
所谓分辨率,实质上是指对于问题层次划分研究的精细程度。在宏观层次上,假定系统的状态是由行总量、列总量和总成本表达的,的确,这些数量也均是由外部所给定的。在中间层次上,状态变量为{Tij},当然其中尽管也包含着宏观层次的变量,但不难看出,它已深入到系统的内部。至于微观层次,则拟定出每一个中间层次中的个体特点:如个体A从地区1到地区3去上班,那么他的名字就应被写在源汇矩阵表的1、3格内,这样在微观层次水平上,很有必要想象出包括着详细名单在内的矩阵表上的方格。它们均可表现在图17-11中的a,b和c之中,其等级水平的关系则如图中的d所示。
3种等级水平上的状态描述以及所组成的等级关系,往往并不容易被判断得十分准确,这就要求研究者对所涉及的对象,首先应有一个深刻的认识,并从中合理地区分各等级水平及它们之间的关系。任何一个特定的中间层次,可以从几个不同微观层次的状态综合中得出来,而一个给定的宏观状态,又由几个可能的中间层次状态所组成。
中间层次的状态变量{Tij},是我们在模型中希望预测的首要变量。很明确,我们通过以上例子已经知道它是所给出的宏观层次状态变量{Oi},{Dj},{Cij}和C的函数。熵最大原理的一个关
图17-11 对于一个空间互相作用模型来说,所区分的宏观层次、
中间层次与微观层次状态表达
键性假设是:所有微观层次的状态具有相等的概率。这意味着,一个中间层次状态所发生的概率,比例于它下属的微观层次状态的数目。换言之,这种微观状态数目的计量,是一种特定的{Tij}所发生概率的测度。从基本概念上理解,模型建造原则还应包括对所给定的宏观层次状态的识别,因为它将有效地代表特定子系统的环境特征。在本例中,虽然我们的着眼点在于研究{Tij},但是它对宏观状态的表述亦具有相同的价值。
在数学形式上,熵最大原理具有严密的推导:
首先规定W({Tij})为包括在{Tij}之中微观状态的总数目,于是可以计算出