附錄一:本書附圖
本附錄供喜歡看圖,不是看文字,以了解非線性的讀者參考,而且只供他們參考。
非線性與少即是多(以及普羅克拉斯提斯之床)
圖十九
圖十九 這張圖解釋了非線性反應和「少即是多」的觀念。當劑量增加到某一點之上,利益就會反轉。我們見到呈現非線性的每一樣東西不是凸性、凹性,就是如這張圖所示,兩者兼而有之。這張圖也顯示,在非線性之下,減量無法達成所要的結果:普羅克拉斯提斯之床說的「對你有好處」或者「壞處」,遭到嚴重的扭曲。
這張圖也顯示為何從修補而來的試探啟發法很重要,因為它們不會將你帶進危險區—言詞和敘事卻會。請注意「多即是多」區如何呈現凸性,意思是說起初的利益加速增加(以黎凡特的阿拉伯語來說,超過飽和的區塊有個名稱:「增多卻好像減少」)。
最後,這張圖顯示為何競爭性的「精明」(而不是偽裝成精明的複雜),相較於實務工作者渴望最適化的簡單是有害的。
脆弱性移轉定理:
請注意脆弱性移轉定理,
凸性暴露(在某個範圍內)←→(在某個點之下)喜歡波動
(波動和混亂聚落中的其他成員),以及
凹性暴露←→不喜歡波動
脆弱性圖示
在時間系列空間中
圖二十
圖二十一
圖二十 隨著時間流逝而呈現的兩種脆弱性。這是具有代表性的系列。橫軸表示時間,縱軸表示變異。這可用於任何東西:健康指標、財富的變動、你的快樂等等。我們可以看到大部分時候,利益和變異很小(或者沒有),偶爾出現很大的不利結果。不確定可以造成重擊。請注意損失隨時可能發生,並且超越之前累積的利得。第二型(左圖)和第一型(右圖)的不同,在於第二型並沒有從不確定得到很大的正效益,而第一型有。
圖二十一 只是強固而已(沒有反脆弱性)(左圖):隨著時間的行進,變異很小或者沒有。不曾出現大變異。反脆弱系統(右圖):不確定帶來的利益遠高於造成的傷害—和圖二十的第一圖恰好相反。
用機率來看
圖二十二
圖二十二 橫軸代表結果,縱軸代表它們的機率(亦即它們發生的頻率)。強固:正結果和負結果都很小。脆弱(第一型,非常少見):可以帶來很大的負結果和很大的正結果。為何少見?在經驗上,對稱非常少見,可是所有的統計分布往往用它來簡化。脆弱(第二型):我們見到很不可能發生的大下檔損失(經常隱藏起來且為人忽視)、小上檔利益。發生嚴重不利結果(左)的可能性,遠高於發生非常有利的結果,因為左邊比右邊還要厚。反脆弱性:大上檔利益、小下檔損失。有可能出現很大的有利結果,很大的不利結果比較少發生(如果不是不可能發生的話)。出現有利結果的右「尾」比左尾要大。
表九 四類不同的報償
分布的左尾 分布的右尾 情況
薄 厚 反脆弱
厚 厚 脆弱(第一型)(非常少見)
厚 薄 脆弱(第二型)
薄 薄 強固
脆弱性有左尾,而且很重要的一點是:因此對機率分布左邊的混亂相當敏感。
圖二十三
圖二十三 脆弱性的定義(左圖):陰影區是脆弱性,來源變數(source variable)的參數如有任何變化—主要是波動或者某樣東西稍微調諧—會導致指標變數(target variable)K水準之下的左尾質量增加。我們將所有這些變動納入s-,註釋會再說明(我在那裡將方程式隱藏起來)。
至於不是完全對稱的反脆弱性的定義(右圖),是右尾相同的鏡像加上左尾的強固性。擾動的參數是s+。
雖然我們無法非常精確地指定機率分布,但關鍵是:由於Taleb and Douady (2012)的「移轉定理」(transfer theorem),我們可以透過試探啟發法去探討反應。換句話說,我們不需要了解各種事件的未來機率,但能夠研判這些事件的脆弱性。
時間系列中的槓鈴轉換
圖二十四
圖二十五
圖二十四 時間系列空間中看到的槓鈴。底部報償受到限制,但保有上檔利益。
槓鈴(凸性轉換)和它們在機率空間中的特質
槓鈴觀念的圖示。
圖二十五 第一例是對稱情況。將不確定注入系統,會使我們從一種鐘形—各種可能結果較少的第一種—移動到第二種,也就是高峰比較低,但結果分布得比較廣的鐘形。所以這會導致正驚訝和負驚訝都增加,也就是正「黑天鵝」和負「黑天鵝」都增加。
圖二十六
圖二十六 第二例(左):脆弱。利得有限,損失較大。提高系統中的不確定,會使大都是(有時是只有)負結果的情況惡化,也就是只見到負「黑天鵝」。第三例(右):反脆弱。提高系統中的隨機性和不確定,會提高非常有利的結果發生的機率。因此擴增預期報償。這張圖顯示從數學上看,「發現」正好像是反飛機延誤。
胖子東尼「不是同一回素」的技術版本,或者混淆事件和暴露在事件中受到的影響
本註釋也解釋了一種「凸性轉換」。
f(x)暴露在變數x中。f(x)可以稱為「來自x的報償」、「暴露於x」,甚至「來自x的報償之效用」,在f中引進一個效用函數。x可以是任何東西。
例如:x是某地區的地震強度,f(x)是因地震而死亡的人數。我們可以看出f(x)比x容易預測(如果我們強迫人們遠離某個特定地區,或者依某些標準興建房屋等)。
例:某人從x公尺高的地方把我推下去,f(x)是我跌到地面後身體狀況的量數。顯然我無法預測x(誰會推我),但能預測f(x)。
例如:x是明天中午紐約市的汽車數目,f(x)是某代理商從A點到B點所花的交通時間。f(x)比x易預測(因此能夠決定要不要搭地鐵,或甚至最好走路)。
有些人在談f(x)時,以為他們是在談x。這是混淆事件和暴露程度的問題。亞里士多德所犯的錯誤,在機率哲學中幾乎到處看得到(例如哈金〔Hacking〕)。
一個人可以在不了解x的情形下,透過f(x)的凸性,對x呈現反脆弱性。
「在你不了解的世界中做什麼事?」這個問題的答案很簡單:設法處理f(x)的不理想狀態。
修正f(x)通常比更深入了解x容易(換句話說,設法做好強固,而不是去預測「黑天鵝」)。
例如:如果我在市場上買了保險產品,價格下跌二○%以上,那麼f(x)會和x的機率分布低於二○%的部分無關,而且不受它的尺度參數影響(這是槓鈴的一個例子)。
圖二十七
圖二十七 凸性轉換(f(x)是x的凸函數)。x和暴露於x有差別。第二個圖沒有下檔損失風險。關鍵在於修正f(x),使分布左邊的x特質盡可能不必知道。這個運算稱作凸性轉換,這裡的暱稱是「槓鈴」。
綠木材謬誤:當一個人將f(x)和非線性不同的另一個函數g(x)混淆。
更技術性的說明:如果一個人對x呈現反脆弱性,那麼x的變異(或者波動,或者其他的變異量數)對f(x)有利,因為分布偏移之後,平均數取決於變異數,而當右偏,它們的期望值會隨著變異數而增加(例如對數常態分布的平均數包含+½σ2的一項)。
此外,f(x)的機率分布顯著不同於x的機率分布,尤其是在非線性存在的情形下。
當f(x)是單調的凸性(凹性),f(x)為右(左)偏。
當f(x)遞增,而且在左邊呈凸性,然後在右邊呈凹性,那麼f(x)的機率分布尾部比x的機率分布尾部要薄。舉例來說,在康尼曼—特佛斯基的前景理論(prospect theory)中,所謂的財富變動的效用,比財富的效用要「強固」。
為何報償比機率重要(技術性):p(x)是密度、期望,也就是∫ f(x)p(x)dx,將愈來愈依賴f,而不是p,而且f的非線性程度愈高,它會愈依賴f,而不是p。
第四象限(TALEB, 2009)
觀念在於(厚尾領域中的)尾端事件是無法計算的,但我們可以評估我們對問題的暴露程度。假設f(x)是個遞增函數,表十將這個觀念和第四象限(Fourth Quadrant)的概念連結起來。
表十
X的薄尾分布 X的厚尾分布
f(x)因為減除極端結果而「緩和」,亦即凸性—凹性 非常強固的結果 相當強固的結果
f(x)凹性—凸性,使遠端結果惡化 (類似於)強固的結果 第四象限
脆弱(如果f(x)是凹性)或者反脆弱
局部和全盤凸性(技術性)
沒有什麼東西的性質屬於開放式—死亡是一個單位的最大結果。因此各種事物最後是在一端呈現凸性,在另一端呈現凹性。
事實上,生物承受的傷害會在某個點達到最大。我們來溫習第十八章大石頭和小石子的凹形:擴大範圍,我們見到有界的傷害,會在某個地方帶來凸性。凹性本來居於主宰地位,但屬局部性質。圖二十八呈現大石頭和小石子故事的連續畫面。
圖二十八
圖二十八 左圖呈現第十八章大石頭和小石子故事中範圍比較寬的畫面。到了某一點,到達最大的傷害之後,凹性會轉成凸性。右圖顯示強反脆弱性,上限不知在哪裡(進入極端世界)。這些報償只在經濟變數才有,例如書籍的銷售量,或者沒有界限或近乎沒有界限的事情。我無法在大自然找到這種效應。
圖二十九
圖二十九 弱反脆弱性(平常世界),被最大值所界定。通常存在於大自然。
奇特的非線性(非常技術性)
接下來兩種非線性,幾乎不曾在經濟變數以外的地方看過;尤其是衍生性金融商品所造成者。
圖三十
圖三十 左圖畫出一個凹性-凸性遞增函數,這和我們在大自然中看到的有界劑量反應函數剛好相反。這帶出了第二型,脆弱(非常厚的尾部)。右圖畫出最危險的一種函數:假凸性。局部反脆弱性,全盤脆弱。
醫療非線性以及它們的機率對應(第二十一章與二十二章)
圖三十一
圖三十一 醫療傷害:在機率空間看到利益小和「黑天鵝」式損失大的情況。當可以確認的利得(例如避免小小的不舒服或輕微的感染)很小,但是暴露在無形的大副作用(例如死亡)延後出現的「黑天鵝」中,就會發生醫療傷害。從醫療而來的這些凹性利益,就像銷售一種金融選擇權(風險很大),只為立即得到一點小小的利益,同時宣稱「有證據顯示不會造成傷害」。
簡言之,對健康的人來說,造成災難性結果的機率小(因為看不到,以及未曾考慮而忽視它),獲得溫和利益的機率很高。
圖三十二
圖三十三
圖三十二 生物的非線性。這種凹性—凸性形狀必然來自遞增(單調遞增,亦即永遠不會減少)和有界的任何東西,數值有最大和最小,也就是說,不會從任何一邊無止境延伸出去。在低水準,劑量反應呈現凸性(效果慢慢地愈來愈好)。再增加劑量,效果往往愈來愈差,或者開始造成傷害。任何東西太過於規律地消耗,也會有同樣的情形。這種圖必然適用於兩邊有界的任何情況(包括快樂),最小值和最大值(飽和)已知。
舉例來說,如果我們認為快樂和不快樂有最高水準,那麼左邊呈凸性和右邊呈凹性的這條曲線,一般形狀必然可用於快樂(用「財富」取代「劑量」,「快樂」取代「反應」)。康尼曼—特佛斯基的前景理論模型中的財富變動「效用」形狀類似,而這是他們經由實證發現的。
圖三十三 記得我們說過高血壓的例子。縱軸是治療的利益,橫軸是病情的嚴重性。箭頭指向機率性利得和機率性傷害相當的地方。病情嚴重性的函數以非線性的方式呈現,醫療傷害在兩平點消失。這表示當患者病重,分布會移向反脆弱(比較厚的右尾),治療利益大,可能的醫療傷害小,幾乎沒什麼好損失的。
請注意,如果你增加治療,便會到達從最高利益而來的凹性,但是這張圖並沒有畫出這塊區域—如果把圖放大,看起來會像上一張圖。
圖三十四
圖三十四 左圖顯示某個有機體的毒物興奮效應(和圖十九類似):我們可以看到,隨著劑量增加,有個階段出現利益(起初呈現凸性),然後利益慢慢減緩,再加重劑量,便會進入傷害的階段(起初呈現凹性);接著到了最大傷害的水準,曲線走平(超過某個點,有機體死亡,因此生物會有其界限和最糟情況已知等情況)。右圖是醫學教科書畫的錯誤毒物興奮效應圖,起初呈現凹性,一開始看起來像線性或者略微凹性。
反火雞問題
圖三十五
圖三十六
圖三十五 反脆弱,反火雞問題:沒有看到的稀有事件是正面的。當你看到正偏(反脆弱)的時間系列,並且推論看不到的事情,你會漏掉好東西,並且低估利益(Pisano, 2006a, 2006b, mistake)。右圖是Froot (2001)的哈佛問題。陰影區是我們在小樣本中通常看不到的,因為點數不足。有趣的是,陰影區會隨著模型誤差而增加。比較技術性的說法,將這稱為ωB區(火雞)和ωC區(反火雞)。
點估計和分布的差異
我們來將這個分析用到規劃者如何犯下他們所犯的錯誤,以及為何赤字往往比規劃要糟:
圖三十六 預測和現實之間的缺口:規劃者心中的專案成本,可能結果的機率分布(左)和實際狀況(右)。第一個圖中,他們假設成本偏低且相當確定。右邊的圖則顯示結果比較嚴重,也分散得較廣,尤其是不利的結果發生的機率較高。請注意,由於左尾增厚,脆弱性增加。
誤解不確定造成的影響,也適用於政府的赤字、帶有資訊科技成分的計畫、交通時間(程度比較輕),以及其他許多方面。我們會用相同的圖,顯示因為假設參數是常數,而實際是隨機時,低估脆弱性所產生的模型誤差。這是令官僚驅動的經濟學引以為苦的原因(接下來討論)。