生态和社会 生态和社会
学位回家>19卷4号>艺术。20
以下是引用本文的既定格式:
杨森,文学硕士,A. Lee和T. M.沃林,2014。社会-生态系统行为实验平台。生态和社会 19(4): 20。
http://dx.doi.org/10.5751/ES-06895-190420
合成,是特别节目的一部分促进对社会-生态系统行为的理解:实验室和实地实验的结果

社会-生态系统行为实验平台

1亚利桑那州立大学,2缅因大学

摘要

近年来,人们对利用行为实验来研究社会-生态系统治理的假设越来越感兴趣。各种各样的软件工具被用来实现这样的实验。我们评估了各种可用于社会生态系统治理研究和教育的公共平台。不同平台的目标是不同的,这在它们的用户友好性和对新颖研究问题的适应性上是显而易见的。这些更容易访问的平台对于原型实验和阐明理论概念的教育目的很有用。为了推进新的研究目标,需要更复杂的编程经验,要么从头开始实现一个实验,要么调整现有的实验软件。没有最适合所有可能用例的理想平台,但是我们已经提供了一个选项菜单和它们相关的权衡。
关键词:教育;实验室实验;研究;软件

介绍

对可持续性的追求充满了关于共享资源使用的社会困境。当个人动机与集体利益发生冲突时,就会出现社会困境。这一点在森林、鱼类、干净的淡水和肥沃的土地等共享资源方面表现得尤为明显。加勒特·哈丁(Garrett Hardin, 1968)认为,资源使用者无法管理自己的资源,如果不建立国家控制或对共享资源进行私有化,公共资源的悲剧将不可避免。相反,埃莉诺·奥斯特罗姆(Elinor Ostrom)和她的同事通过收集许多由创造创新制度安排的地方社区成功管理公共资源的实证例子,表明这种悲剧是可以避免的(Ostrom 1990, Dietz et al. 2003)。

公共资源治理研究成功的一个重要贡献是被称为制度分析与发展框架的理论框架,它旨在帮助理解制度设计实证案例的复杂性(Ostrom 2005)。这项工作最近的延伸是强调社会生态系统框架中的社会和生态背景变量(Ostrom 2009)。对社会-生态系统治理的研究不能用一种方法来完成,而是需要使用不同的方法进行调查,如案例研究分析、形式建模和行为实验(Poteete et al. 2010)。我们专注于实验方法。

实验室和现场的行为实验越来越多地用于检验理论和案例研究中出现的假设(Ostrom等人1994年,Poteete等人2010年)。在不同国家的大学生群体以及非学生群体中进行了实验,包括印度农村的农民或哥伦比亚海岸的渔民(Anderies等人2011年,Waring和Bell 2013年)。这些实验表明,如果参与者不能交流,不能使用代价高昂的惩罚,就会像理论预测的那样,过度获取公共资源。与理论相反,与案例研究一致的是,实验表明,沟通和昂贵的惩罚可以减少公共资源的过度采集(Poteete et al. 2010)。没有能力执行承诺的沟通,被称为廉价的谈话,预计不会对理性自私的行为者产生影响,但会导致群体合作的显著增加(Balliet 2010)。以自己为代价减少他人收入的选择,即昂贵的惩罚,预计不会被使用。然而,廉价谈话和代价高昂的惩罚都被发现有显著的影响,并证实了案例研究分析中的观察结果(Ostrom et al. 1992)。

早期公共产品和公共池资源实验用于研究社会-生态系统治理的一个局限性是缺乏相关的生态复杂性。学者们已经开始在社会生态系统中的社会困境研究中探索更具体和相关的生态复杂性的后果(Janssen等人2010,McAllister等人2011,Prediger等人2011,García-Gallego等人2012,Anderies等人2013,Cardenas等人2013,Kimbrough和Wilson 2013)。科学对社会-生态实验的兴趣增加的一个结果是并行增加了用于实施这些实验的实验软件。试验性软件平台有不同的目标、代码库、特性和用户社区。软件平台的多样性是有价值的,但也给研究人员带来了困难的选择,以确定哪一个平台最适合他们的需求,并对标准化和互操作性、可再现性、可扩展性和重用提出了挑战。

我们的目的之一是解决同事和学生关于如何开始进行社会生态行为实验的常见问题。除了理解设计和运行实验的方法之外(Friedman和Sunder 1994, Roth和Kagel 1995, Camerer 2003),了解什么类型的软件工具是可用的和适当的是很重要的。与大多数软件应用程序一样,软件实验通常是为一组特定的研究问题和假设开发的,并且需要高级的编程经验来进行重大调整。然而,大多数框架提供了“扩展点”,使实验者能够通过配置参数甚至自定义编程逻辑来修改实验的特性。一些实验也可以通过用于其他目的的标准工具或平台来实现。我们回顾了各种可用来进行行为社会生态实验的软件工具和平台,以期澄清这些选项。我们将实验平台限制在那些公开的,包括公共产品和/或公共池资源实验的例子。我们对这些平台的目标、设计、能力和使用情况进行评估。我们不打算提供实验经济学中实验平台的概述,而是有意聚焦于一个特定的问题领域,为那些有兴趣使用实验方法研究人类与环境之间的相互作用的跨学科背景的学者提供帮助。

社会-生态系统治理的实验方法

我们讨论了标准实验的一些常见变体。这将提供一个关于可能的实验范围和某些平台选择的合理性的观点。所有相关的实验都是为了验证特定的假设。为此,我们定义了不同的治疗方法。例如,为了测试交流的效果,我们将需要一些允许交流和不允许交流的组。需要形成足够数量的组,以便使用非参数检验来检验归因于治疗效果的差异的显著性。

实验通常被有意设计得过于简单和缩小范围,以专注于特定的研究问题,并排除现实世界中的噪声源。实验结果本身并不能证明干预措施的效果,它只是大量实验结果和其他研究结果的一部分,这些结果和结果累积起来会带来更好的见解(Poteete et al. 2010)。

由于社会生态系统通常包含有环境影响的社会困境,我们将我们的研究范围限制在用于研究公共产品和公共资源场景的实验平台上。《社会-生态系统行为实验》专刊中其他论文报道的实验是公共物品和公共资源的变异。

在一个标准的线性公益实验中,一组N参加者获发捐赠(w每轮)。在每一轮中,参与者独立决定(X)将捐赠基金投资于公共基金,以及将多少资金投资于私人基金。公共基金的总投资乘以(),并平均分配给参加者。参与者在某一轮的收入是该私募基金的剩余部分(w- - - - - -X)加上公共基金的平均份额(/N)×总和X.一个自私理性的行动者不会对公共基金进行任何投资。如果所有参与者都是自私和理性的,那么收益将等于初始禀赋。相比之下,如果每个参与者都将自己的全部禀赋投资于公共产品,那么就会获得社会最优解决方案,从而增加收益

公共资金池实验与公共产品实验类似,不同之处在于要做的决定是从公共资金池中提取多少资金,而不是投资多少资金给私人基金。一个自私的理性行动者会收获尽可能多的东西,并期望其他人也这样做。社会最优资源消耗是提供社会效益的较低消耗,如资源寿命,或单位努力获得更大的收获。在公共产品和公共资源池两种情况下,N参与者在每一轮中并行地进行数字投资或收获决策。

我们使用制度分析和发展框架(Ostrom 2005)来讨论我们可以在实验中探索所谓的行动情境的何种变化(图1)。参与者可以填补允许某些行动的职位。个人可以控制导致结果的行动,并掌握有关行动、结果、它们之间的联系以及它们的成本和收益的信息。我们可以改变参与的对象,例如,学生和农民;在哪种生态中,时空动态变化;以及来自哪些“文化”,例如尼泊尔的农村/城市人口、狩猎采集者或小规模稻农。在实验中,我们可以改变生产函数,即净成本和收益,这可能反映不同类型的生态,即个人的行为如何影响其他参与者的收益。生态环境也可以影响参与者的位置,例如,通过网络或不对称的相互作用连接;当可以做出决定的时候;他知道别人的行为和收入。这种变化可能是无穷无尽的,但它是由案例研究中的观察和捕捉人们互动的理论框架指导的。

现代计算机软件和编程语言现在使实验人员能够以高度特定的社会角色和不同的环境资源条件创建复杂的、交互式的、多参与者的实验。计算机系统扩展了可测试的生态和社会条件的领域,以及从这些实验中可以收集到的数据的深度,即聊天数据和实时注意力跟踪。然而,这一实验研究的方法论挑战并不是主要源于对更大复杂性的需要。相反,社会生态实验的最大限制是(1)难以在可处理的行为实验中捕捉社会生态系统的复杂性,(2)在有限的时间和资金下创建健壮和可重用的实验软件的挑战。

我们专注于实验室实验。也越来越多地使用实地试验来研究社会-生态系统。在现场实验中,参与者被招募到传统学生群体之外,如农民和渔民,这类实验有特定的挑战和机会(Harrison和List 2004, Anderies等人2011)。社会-生态田间试验通常用于研究特定社会-生态系统的行为,如多人口村庄的合作灌溉(Waring and Bell 2013)、森林利用(Cardenas 2000)、手工渔业(Castillo et al. 2011)和畜牧(Prediger et al. 2011)。社会-生态系统的实地实验往往试图以一种程式化的方式模拟当地的社会和生态环境,以收集当地资源使用者对公共资源治理的见解。虽然我们关注的是实验室实验,但用于实验室实验的软件系统可以作为现场实验的起点,而且这两个领域的技术需求越来越相似。

平台的后续讨论针对的是来自不同学科的学者,他们研究社会生态系统,并有兴趣探索他们的研究和教学选择。一个好的开始方法是在课堂上尝试现有的实验,作为集体行动的教育经验。当一个人希望继续使用它进行研究时,最好的平台依赖于编程技能和特定的研究问题。

实验领域

社会生态实验被用于越来越多的领域,包括实验室、现场、教室和在线。目前的工具允许实验者改变参与者,例如,数字和类型;生产函数,即净成本和收益;环境细节,即资源分布、时间和类型;实验框架,即如何引入实验;规则,即游戏规则和收益结构;位置,即网络位置、不对称共享、群体结构和差异能力;信息条件,即通信、信息显示、资源可见性。然而,不同的使用领域有不同的目标,并产生特定的后勤限制,影响了实验的设计和为它们创建的实验平台。我们提供使用领域的原型描述,使用实验软件来帮助澄清它们对方法选择的影响。

实验室研究实验

在大学实验室进行的社会生态实验通常不关注特定的环境因素,但往往努力提出基本的科学问题,并寻求跨社会和生态环境可推广的结果。实验室实验也不受特定环境因素或后勤问题的限制,可能会更加复杂(Janssen等人2010,Kimbrough和Wilson 2013)。与现场实验相比,实验室实验往往被用来检验更多的理论研究问题,例如,“社会学习是在一个多变的环境中服从吗?”(McElreath et al. 2005)。

开放的在线实验

行为实验也在网上进行,例如,使用亚马逊的分布式平台,基于计算机的劳动力,机械土耳其(Horton et al. 2011,兰德和诺瓦克2011,兰德2012)。这种类型的开放在线实验部分地解决了传统实验室实验经常试图从不具有代表性的学生群体中得出关于人类行为的一般性结论的批评(Henrich et al. 2010)。社会-生态系统研究的开放在线实验有望增加实验结果的参与性和文化和民族多样性,但它们也伴随着与身份和行为验证和验证相关的重大挑战。Mechanical Turk的实验显示了与传统实验相似的结果(Amir et al. 2012)。

教育实验

社会生态模拟越来越多地应用于教育领域,其形式和功能与研究实验明显重叠。然而,研究实验往往需要额外的社会科学措施,如调查和后续调查问卷,并受到严格控制,以保持匿名等条件,以确保高数据质量。相比之下,在教育环境中,实验游戏可以单独使用,但要与教学计划、主题阐述和小组汇报相结合。实验的使用已被证明可以增加对经济学教材的理解(Cartwright和Stepanova 2012),因此可能被探索作为一种教学工具来教授社会生态系统的治理。

描述的平台

我们描述了用于执行与社会生态系统相关的行为实验的公开可用软件平台。结果汇编在一个汇总表(表1)中。我们为每个软件平台提供一些解释性的截图,以显示所使用的图形用户界面的多样性。

纸和笔

最简单的实验方法是“纸笔”选项。它的简单性使纸笔方法成为不适合软件或技术选择的自然选择。甚至一些复杂的实验也可以用纸和笔进行(例如,Cardenas et al. 2013)。纸笔实验通常用于现场实验,因为它们在逻辑上简单,物理上可靠,且可快速实施。有了明确的形式和协议,一群训练有素的实验者就可以进行非常成功的实验。在每一轮实验中,实验人员从参与者那里收集数据,进行相关计算,并向参与者提供反馈。

尽管纸笔实现可能很麻烦,但这种方法的简单性有一个重要的好处,这是技术密集型解决方案尚未达到的。重要的是,纸笔实验很容易建立原型、测试和修改。它们实际上不需要对设备或软件开发进行任何投资,因此,纸笔实验可以在设计中快速迭代,并迅速转移到数据收集。然而,纸笔实验有两个主要缺陷。首先,它们在任何特定实验所能达到的环境和社会复杂性方面都是有限的。例如,在实验中包括空间和时间动态很快就会在实施中产生实际的挑战。第二,虽然实验人员可以通过电子表格更有效地进行计算,但数据和表格必须手工处理,这就引入了潜在的错误。因此,通过纸笔实验可以管理的复杂性有限。

z-Tree

苏黎世现成经济实验工具箱,简称z-Tree (http://www.iew.uzh.ch/ztree),由经济学家Urs Fischbacher(2007)在20世纪90年代开发,已经成为实验经济学家的标准工具。z-Tree是一个客户端-服务器Windows应用程序,带有许多标准的经济学实验(http://www.iew.uzh.ch/ztree/treatments.php),包括社交困境和拍卖市场。它还提供了一个编程环境,其中符合其数据和交互模型的新实验(http://www.iew.uzh.ch/ztree/ztree21tutorial.pdf)可以通过可编程接口快速开发。该软件允许创建和参数化实验治疗,支持自定义编程逻辑和通用参数,如受试者数量、小组、小组规模、轮数和出席费用。z-Tree使用基于圆形的实验结构来组织交互,就像许多这样的软件解决方案一样。尽管最新版本提供了图形化功能,但该软件的设计目的并不是提供迷人的可视化和交互,通常依赖于参与者根据文本反馈做出文本输入决定(图2)。该软件是封闭源代码的,免费可获得,必须安装在参与者的计算机或运行微软Windows的虚拟机上,并使用共享的网络驱动器。

GameWeb

GameWeb是由人类学家Richard McElreath (http://gameweb.sourceforge.net),它是一个基于web的开源平台,使用PHP、MySQL和JavaScript实现,用于圆形多人行为实验(图3;McElreath et al. 2005, 2008)。GameWeb旨在克服z-Tree的一些局限性。它为参与者和实验者提供了独立的web控制台,并可以与光标跟踪软件集成(http://mouselabweb.org),提供毫秒级的光标跟踪数据,并揭示参与者注意力和信息访问的变化,例如,参与者看了什么信息,看了多长时间。标准语言的使用也使得修改GameWeb引擎成为可能。GameWeb可以部署在任何带有网页浏览器的电脑设备上,在没有电或互联网连接的地区(Waring and Bell 2013)和实验室环境(McElreath et al. 2008)也曾在手持设备上使用过。由于没有现成的实验设计菜单可供选择,所以在GameWeb中的实验必须由研究团队通过扩展GameWeb框架来实现。

波恩实验系统

波恩实验系统(box)是由Mirko Seithe(2012)开发的,是一个基于java的软件系统,用于创建和进行实验室环境的实验以及互联网实验(图4;http://boxs.uni-bonn.de/).实验环境相对较新,包含公益实验和荷兰式拍卖的例子。实验人员可以使用Java applet实验构建器在线创建新的实验。参与者界面是用HTML编写的,示例主要是基于文本的,对图形用户界面的支持很少。

社会-生态系统实验框架

社会生态系统实验框架(SESEF)是由Allen Lee于2006年在制度多样性研究中心开发的,它是一个开源的客户端-服务器框架,用Java (https://bitbucket.org/virtualcommons/sesef).它通过XML或属性文件、数据持久性、网络和组实验图形支持实验配置。在SESEF上建立了两种类型的实验,一种是觅食游戏,一种是灌溉游戏。

觅食游戏始于21世纪初,目的是调查空间觅食策略(Goldstone and Ashpole 2004),以及实时变化对其他参与者觅食模式的影响(Goldstone et al. 2005)。它演变为研究参与者在不同条件下如何与可再生资源互动(Janssen et al. 2008, 2010),并作为开源实验软件免费提供(http://bitbucket.org/virtualcommons/foraging).生成的数据文件可以导出到CSV进行数据分析,参与者的觅食模式可以转换成QuickTime电影,这样实验者可以回放实验。

这款软件与z-Tree这类软件的关键区别在于做出决策的方式。不同于在每一轮的离散回合中,参与者根据前一轮的信息做出独立的决定,参与者有一个特定的分钟数的可配置时间段,在这个时间段内,他们可以实时决定在空间明确的可再生资源中移动到哪里,以及何时收集资源(见图5)。参与者通常会在一秒钟内点击几次来操纵他们的角色并收集资源。为了支持这种动态交互,需要设计一个具有图形和网络同步能力的实时连续交互软件平台,因为实验的游戏状态必须每秒多次更新并有效地传递给组中的每个成员。软件的安装需要在实验员和客户端计算机上安装Java。实验客户端是使用Java web Start在web浏览器上安装和运行的。

灌溉游戏(https://bitbucket.org/virtualcommons/irrigation)的开发使用了与之前描述的觅食游戏相同的核心引擎,但使用了解决灌溉系统协调和信息不对称问题的游戏动态(Anderies等,2013)。游戏本身由多轮组成,参与者在其中做出基础设施投资决策,可以选择通过文字聊天进行交流,并在特定的时间内进行实时决策,例如控制灌溉闸门(图6)。实验环境还包括可配置参数,这些参数会对供水和基础设施造成冲击,并可能限制参与者对彼此的了解。

VCWeb

虚拟公共网络环境(VCWeb;http://vcweb.asu.edu)于2011年由Allen Lee开发,是一个开源的、基于网络的框架,使用Python、Django和Bootstrap实现,用于开发和运行集体行动实验(图7)。除了现代网络浏览器,不需要安装专门的软件,如Chrome、Safari或Firefox,实验可以在受控的环境中进行,如计算机实验室,两轮实验之间的转换由一个实验促进者管理,或者在一个完全在线的环境中,参与者通过桌面或移动浏览器访问实验。它提供实时功能,包括小组或个人之间的文字聊天,实验配置和参数化,以及实验主持人同步推进所有参与者从一个回合到下一个回合的能力。该软件源于对集体行动理论中规模问题的调查,以及对大群体参与者进行实验的愿望(Janssen et al. 2013)。创建新的实验需要Python和web开发经验。

丛(http://leeps.ucsc.edu/cong)是2009年开发的用于实验经济学的连续时间游戏的专门实验环境,并在Java中实现(Pettit et al. 2012)。与GameWeb一样,实验配置使用CSV文件实现,并为几个标准的经济学实验提供实时交互和可视化,包括囚徒困境、鹰鸽和自愿贡献机制公共产品游戏。现有的可视化类似于实时图,用PROCESSING语言实现(图8;http://processing.org).他们提供了描述实验的PDF文档,但没有游戏内的教学屏幕来解释变量或交互模型。该环境可以扩展为定制的支付函数和可视化。

VeconLab

VeconLab (http://veconlab.econ.virginia.edu/admin.htm)开发于2005年,提供了44个离散轮,基于web的经济学实验,并用PHP实现。教师或研究人员可以在他们的网站上注册一个账户,然后进行实验。一个样本实验开始于一组指令,测试理解能力的测试,然后是一些重复的离散回合的数值决策,类似于z-Tree或MobLab。可视化界面主要是文本的,带有屏幕上的说明、输入验证和实验及其目标的上下文描述(图9)。软件的定制需要联系作者,因为软件看起来是闭源的,没有记录任何已知的扩展点。

MobLab

MobLab成立于2012年,是一家成立于2011年的初创公司,开发可在课堂上使用html5兼容的网页浏览器或Android和iOS移动设备运行的交互式经济游戏。http://www.moblab.com/).他们目前提供了22款来自实验经济学的标准游戏,包括公共物品、囚徒困境和议价游戏,重点是提供吸引人的用户界面。实验者可以调整实验的基本参数,即报酬和参与者的数量,决策发生在离散轮中(图10)。虽然这个实验环境还没有包含更全面的生态动态游戏,但它是教室工具的一个可行例子,目前对学术使用是免费的。

NetLogo / HubNet

NetLogo (http://ccl.northwestern.edu/netlogo)是一个用于开发基于代理模型的软件平台。NetLogo的HubNet参与式模拟系统将内置的本地网络能力与一个基于代理的模拟引擎相结合,该引擎通常用于教育和研究。HubNet允许共享复杂的空间模拟,并允许用户实时操作它们。由于NetLogo的基础,参与式模拟可以包括更复杂、更动态和空间环境比我们提到的其他实验系统(参见,例如,Frey和Goldstone 2013)。HubNet使用NetLogo内置的用户界面功能,如滑块、按钮、空间显示、绘图和图表,来传达丰富但受限的参与者体验(图11)。HubNet使用NetLogo简化的面向代理的编程语言。HubNet有很好的文献记录,实验可能会发展得相对较快。尽管NetLogo的HubNet架构能够进行实时参与式模拟,但与纯Java框架(如SESEF)相比,它在性能和编程方面存在限制。

比较的平台

我们根据可用性和性能的一些基本标准评估了所有基于计算机的平台,并将这些标准与我们在纸笔实验中的丰富经验进行了比较。表1包含了基于各种平台的可用文档和专业知识的结果。作为一个团队,我们对所展示的平台拥有多样化但不完整的专业知识,因此,我们可能不能完全代表所有平台的可能性。我们的专业知识大多与SESEF、VCWeb、z-Tree和GameWeb有关。然而,我们的比较揭示了一些区别实验平台的关键特征,并倾向于与不同的使用领域相关联。

也许最重要的考虑是一个人是否需要现成的实验来快速部署,如在教育环境中,还是需要一个系统来设计定制的实验,如在研究中经常需要的。对于现成的实验,z-Tree、MobLab和VeconLab都是不错的选择。如果需要定制实验,建议选择开源框架,如ConG、boxes、SESEF、GameWeb或VCWeb,因为框架的源代码是免费的,可以随意定制。开源软件提供了最大的扩展潜力,并传达了推进和为社区做出贡献的额外好处。然而,大多数开源研究框架,包括那些作者开发的,缺乏最新和彻底的文档。为了取得成功,这些开源研究平台必须向z-Tree和其他成功的开源项目学习,清晰、有说服力、结构良好的文档对于促进社区采用和贡献至关重要。目前,研究小组独立工作,经常重新实现常见问题的微小变体:将参与者组织成组,管理实验参数化和实验数据组织成多种处理,并提供有用的框架,以开发针对具体研究问题的服务器端和客户端组件。闭源平台可能提供了可以放置定制逻辑的扩展点,但这取决于平台作者。有了像z-Tree这样的平台,一个大型社区已经在z-Tree支持的编程逻辑中创建并分享了各种实验性治疗的脚本,并通过其致力于创建有用的文档和其他用户支持机制(包括活跃的邮件列表和论坛)来促进。

另一个重要的考虑因素是,该平台是否需要在运行实验的每台计算机上安装定制软件,或者实验是否可以通过标准的web浏览器访问。与传统的客户机-服务器软件相比,基于web的实验提供了许多优势:它们始终是最新的,可以支持更大的组规模,不需要本地软件安装,并且很容易设计成能够健壮地应对网络连接中断和其他并发性问题。随着网络套接字和支持html5的网络浏览器(如Mozilla Firefox、谷歌Chrome或Apple Safari)的出现,实时用户交互现在成为可能,尽管支持技术仍在不断发展和变化中。

用于生成已发表实验结果的软件应作为研究过程中的重要工件存档和保存,因为它对实验结果的可重复性至关重要。开源软件通常存储在网络托管的版本控制系统中,例如SourceForge (http://sourceforge.net), Bitbucket都(https://bitbucket.org)或GitHub (https://github.com).所有现代版本控制系统都提供了“标记”软件版本的能力,对代码库的确切状态进行快照,并为其分配一个符号名称。在积极的开发中,使用开源软件生成可发布的实验数据时,应该正确使用版本控制标记和维护分支。还必须注意包含所有依赖库的版本。存储在版本控制系统中的开源软件的另一个好处是透明,因为提交历史(代码库中发生的每一个更改的记录)总是可用的。提交到版本控制系统的内容通常也通过电子邮件发送到存档的邮件列表,这增加了另一层可审核性和冗余性。从定义上讲,闭源实验软件缺乏这种类型的透明度,而且不能仔细检查可能在生成的数据中显示自己的bug。如果使用闭源软件,则应该将特定版本的软件存档以及相关的参数化、脚本或其他定制和依赖项与数据一起保存。

要在任何平台上创建新的实验设计,都需要编程专业知识来实现额外的实验逻辑和所需的行为。表1列出了所需的编程专业知识的类型。像z-Tree和NetLogo这样的平台有很好的文档,有活跃的社区提供有知识的支持,并且对非程序员更容易访问。然而,这些平台在社会生态实验所需的实时交互和图形可视化方面能力有限。

总而言之,我们认为,没有一个理想的平台是免费的,用户友好的,并使它毫不费力地开发新的实验,以研究详细的,复杂的社会生态系统的治理。相反,我们确定了三类实验平台。我们根据每个平台处理前面讨论的问题的良好程度,将可用的系统分类。

原型设计

像纸笔游戏和NetLogo/HubNet这样的工具是开发原型实验以及用于研究的实际实验的绝佳方法。如果实验设计简单,这些工具也可以用于实际实验。这样做的好处是无需专业的编程经验就能快速开发特定的软件。缺点是缺乏对实验的定制,这意味着运行实验可能需要使用手工计算和干预。

教育游戏

两个平台,MobLab和VeconLab,是在课堂上运行实验的优秀资源。它们已被用于许多类,并被证明是稳健的。然而,因为这些平台提供的游戏都是标准的游戏,并且不具备创造新游戏的能力,所以这些平台对于需要新颖游戏设计的研究来说并不有用。

研究平台

z-Tree、ConG、boxes、SESEF、GameWeb和VCWeb等研究平台可以用于开发不同类型的专门圆形实验。它们在所需的专业知识和使用它们的实验类型上有所不同。z-Tree是这类平台的第一个,在实验经济学中普遍存在;ConG专注于连续的实验,而不是离散的决策;GameWeb主要用于文化学习实验;box是一个新的基于网络的平台;SESEF专注于实验室控制的社会-生态系统实验;VCWeb用于在线实验,也可以通过实验室外的移动设备进行。如果您知道正确的编程语言,那么所有这些平台都可以用于开发新的实验。

讨论

前面关于平台的讨论提供了可用工具的不完全概述。我们关注的实验平台是可以用于研究社会-生态系统的治理,并且是容易获得的。一些学者为他们自己的研究开发了相关的平台,但没有使它们普遍可用(Hey et al. 2009, Kimbrough和Wilson 2013)。

对于实验方法的新手来说,纸笔游戏以及VeconLab、MobLab和z-Tree等平台的使用是很好的起点。对于这些选择,不需要特定的编程技能来利用实验治疗库。对于更高级的研究,包括特定的社会生态功能,像SESEF和VCWeb平台将是有用的。SESEF为动态环境和用户界面提供了最大的可能性,但也需要最高水平的编程技能。作为一种替代方案,NetLogo/HubNet非常适合用于复杂动态环境的实验。使用NetLogo/HubNet的主要缺点是对参与者如何查看信息的控制有限。

初学者的良好起点不需要编程经验,但这些平台缺乏对社会-生态系统的特定关注,并且对参与者在交流中看到的信息的控制有限。质量更好的软件是可用的,尽管这些选择需要丰富的编程经验,并且通常需要大量的时间投资。实验软件是复杂的,因为它必须在对实验数据的并发访问中保持数据的完整性,对崩溃和异构网络条件具有健壮性,并处理运行多个参数化处理的所有特殊情况。此外,在现有框架上执行新的实验通常需要更改最初设计中没有的框架,并且需要深入的知识才能正确地执行。

为更先进的实验开发强大的平台,包括社会-生态系统的空间和时间动态,包括社会-生态网络,将需要先进的编程专业知识来实现。软件开发有很大的投资成本,并且失败率非常高。在许多情况下,当研究基金可用时开发的软件会在基金周期结束后被放弃使用。我们认为,研究界应该以一种开放和协作的方式在彼此的工作基础上发展,而不是不断地重复工作。我们希望目前这种实验平台的开源开发趋势将使这种软件平台更有可能继续提供价值,并由社区进行扩展和维护。

对本文的回应

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致谢

作者通过编号为0748632和1210856的拨款向亚利桑那州立大学和美国国家科学基金会表示感谢。

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