• 文摘
• 图像从一个变化的世界
• 概述
• 预测未来农业生态系统的重要性和难度
• 我们将研究网络
  • 当地知识
• 一个网络编织
  • 观察知识
  • 科学知识
  • 报告在赞比西河流域作物生产和土壤
• 编织知识和计算机模拟
• HOMZ(不是蜘蛛!)
• 当前的图像自适应系统和一个不断发展的过程
• 旋转一个新的Web
• 对这篇文章
• 确认
• 文献引用

赞比西河流域农业生态系统环境、经济和制度变量。这种变化意味着它是不可能衡量一切必要的发展预测的理解他们。特别是,因为人民和他们的环境是不断变化的,昨天测量可能会改变在明天。

在这里,我描述的元素我开发了解决这个问题的方法。叫DAAWN,细节和在需要时,提倡的方法迭代和多尺度方法,我们首先捕获尽可能广泛的理解系统,然后使用意识发达在这种规模确定焦点之后,更详细的调查。因为我们无法测量或监控所有这些复杂和适应性农业生态系统,这种方法需要我们做出明智地使用所有可用的知识农业生态系统。DAAWN方法植根于系统理论,但受到系统和边界不清晰的问题,非线性的惯例,结构和功能变化的顺序。

我描述的一些最重要的数据收集工具和方法开发记录当地人的知识和观察、监视和测量他们的资源的变化。尤其重要的是我的工具称为“蜘蛛状说明。”This tool, which I used extensively with village informants, symbolizes the DAAWN approach and was a major stimulus for its development. Simulation models provide another very important tool; here, I offer some examples of spatially explicit, multi-agent models. Some key findings of the research on Zambezi Valley agro-ecosystems are also briefly presented.

关键词:完整模型自适应系统、家庭和资源经济学、生计策略、建模、多代理仿真模型,使用自然资源,参与系统分析,南部非洲,蜘蛛状说明。

发表:1999年11月4日

津巴布韦首都哈拉雷北部的三个小时,雄伟的赞比西河流域,躺下大约1000高地高原,是惊人的。有些人相信这是最后一个津巴布韦的荒野。一些野生动物在非洲南部的最大浓度出现在了山谷。也是最后的土地边境农民移民希望为自己开辟一个农业的未来。政府,它既是一种手段,获得重要的旅游美元和推迟的一种方式,也许另一个十年或二十年,疼痛的处理人口增长和新兴的贫困。

陷入这片进入非洲的一个维度,正在迅速消失。没有电,没有电话。没有CNN,当地电视节目现在才开始下降通过廉价接收器连接到旧汽车电池。干燥时,道路灰尘和波纹。湿时,他们几乎是不可逾越的。没有大的城镇,只有一些小商业中心,每一个都有一些小小的杂货店出售从匹配和糖到自行车零件和ox-drawn犁。对于大多数的居民来说,进入高原高原是通过不可靠的吵闹,提供的服务慢,和非常不舒服的公共汽车,骑自行车,或者步行。

可以理解的是,大多数人生活在硅谷都太高兴“野生”非洲正在消失。有住在偏远村庄的现实生活了几十年,他们发现小魅力在每天步行到最近的诊所治疗另一轮的疟疾。也没有多少兴奋不得不整夜保持清醒敲罐头和鼓驱动大象远离明年的粮食供应。当地人民的梦想发展,未来良好的道路,好学校、好医院——一个他们不会面临饥饿与每个连续的干旱。他们未来的梦想,当他们可以住在房子由砖和迫击炮,当他们的孩子不一样穷。

自本世纪初以来,赞比西河流域的人们一直在收拾行装,在更多的咨询比给跳棋棋盘游戏。殖民政府将人民为卡里巴水库大坝,为国家保护区,和定居者。下半年的1970年代,在解放战争期间,罗得西亚政府强制人们进入营地,称为保护村庄,在他们的动作和活动被严格限制。

痛苦的战争年代,赞比西河流域是一个主要方面,硅谷的人可能是合理的人希望他们的发展和自我实现的梦想将成真。遗憾的是,情况并没有多大改变。在1980年代中期,津巴布韦政府开始了新一轮的移动人,这一次的名义开发或重新安置。即使是现在,在1990年代末,一些相同的人在1980年代被转移了,这一次,为一个新的灌溉计划!

尽管人们一直住在赞比西河流域几个世纪以来,他们的土地和资源的权利,在许多情况下,还远未清楚,更远的安全。土地是、现在仍然是在津巴布韦总统对他们的信任。直到1980年代中期,野生动物都属于国家所有;现在农村和区议会拥有它。立法禁止人们培养30米内的河流和湿地地区,这两个传统栽培的重要领域。一些植物和树物种保护和使用是被禁止的。直到最近,政府严格控制市场粮食、棉花、和牲畜。在一些地区,人们是不允许留牛;在其他领域,牛的数量他们可能继续受到限制。历届政府的能力和意愿来监控和执行这些权利有不同的地方和时间,很少很少明确而肯定的。

不确定性和变化:赞比西河流域农业生态系统的本质。不确定性和变化:气候、政治、价格、牲畜数量、疟疾疫情,土壤,中央政府的政策和行动,巴士服务,医疗保健,食品供应,输入供应,害虫爆发,农作物产量,牲畜疾病,和大象和野牛群的位置和运动。不确定性和变化:没有什么新的这些农业生态系统;人们已经适应和应对高水平的可变性和不确定性。他们组成多个企业发展战略选择,从大量的作物和畜牧生产贸易活动,工艺,自然资源收获,在这个国家的其他地方和就业。这些策略的相对贡献个人、家庭和社区福祉不断适应通行条件和期望。作物生产已经几个世纪以来这些系统的支柱,但是当有一个干旱或一系列的干旱,人们转向其他方式满足其基本需要。

非洲南部的经济密不可分的降雨。在宏观尺度上,当雨水充足,经济扩张和繁荣;当降雨失败,经济合同和窒息。当雨水失败时,他们经常做,农业增长停滞,人们流的公共区域(CAs)找工作,试着贸易,在淘金,在任何能帮助他们度过直到下一次降雨。当雨季来临的时候,人们流回到家园,植物,又往往成群,和农场。这些人,他们已经开发出的系统能很好地适应不确定性和变化:那些不能或不适应,或者在某个关键时刻做出了错误的选择,已经消失了。

然而,世界正在以惊人的速度改变。商品和服务的价格,人们赞比西河流域的或生产现在决定在国际证券交易所的地板或在国际会议上就像在濒危物种国际贸易大会(CITES)。巨大的人口增长率是强调公共服务,几乎没有希望正式经济能够吸收劳动力的增长。艾滋病盘旋在后台像死神一样,等待影响了年轻的,旧的,无辜的,和经济!津巴布韦是一个年轻的国家,宪法和法律和政治体系就像新定制的还不合身的衣服。他们需要调整适合舒适。旧的不确定性和易变性的给新的让路。

在这个变化的环境中,人的赞比西河流域寻求与不断变化的技术,以满足不断变化的需求,他们使用结合变化的资源。随着电视、电影、使徒教会和广告,可口可乐文化已经到来。年轻人正在挑战传统的权利早已过世的祖先和父母同意妻子,职业,和领导人。移民的人口过剩这最后的边境地区的洪水,将新方法和想法。他们也带来新的政治立场、抱负和冲突。将赞比西河流域农业生态系统的适应和继续生存?将其固有的弹性适应这些新变化和不确定性的来源吗?他们会成为和特征将它们保留或完全失去?

我的研究在赞比西河流域农业生态系统正式开始在1991年晚些时候,当我开始我的博士研究。天真的无所畏惧的巨大问题我寻求答案,我被介绍给Masoka村庄的人。社区成员的会议上,我解释了我希望能实现在我的研究中,问他们在Masoka许可进行研究。推动他们批准我一个调查之旅,深刻地改变了我怀孕的农业生态系统和科学探究的过程。这篇文章是我试图找到的故事模式Masoka的农业生态系统的结构和功能,Gonono, Gutsa, Negande, Sinansengwe(图1),我们可以适用于数以百计的赞比西河流域农业生态系统。在寻找模式,理论的种子,我开发了一个方法由缩写DAAWN转述:细节和在需要的时候,这是一个潜在的主题在整个文章。首先,我将解释为什么它是至关重要的,理解不了这些农业生态系统和为什么它是如此难以可靠地这样做。此后,我交织方法,数据收集工具,与我的使用和对当地和分析,观察,科学知识的应用。设计和构建计算机仿真模型也大组件的方法,我已经开发和使用,包括我。然后我描述当前的图像自适应系统和随后的进化过程。 Finally, I look to the future and routes I expect to explore to enhance my understanding of agro-ecosystems and how to study them.

图1所示。地图五赞比西河流域研究地点与津巴布韦的主要城市中心。

Masoka是一个小型但显著的社区置于发展思维和实践的前沿项目通过他们的篝火。篝火,缩写公共领域对本土资源管理项目,是一个令人兴奋的津巴布韦倡议,试图控制野生动物和其他自然资源给当地民众。基于期望的人熊生活在野生动物的成本应该获得好处,篝火为社区提供了直接、明显的货币价值的证据自然资源资本。篝火的支持者希望,与当地机构控制资源使用和强劲的价格暗示信号值,野生动物将会是一个可持续的土地利用选择这些经常农业边际社区。

自然资源保护者突然有一个强大的新paradigmfor促进自然资源保护。发展提倡一个同样强大的工具增强赞比西河流域人民的福祉。这一次,这两组,所以经常争执不休,在串联来实现一个共同的愿景:通过社区发展自然资源的可持续利用。波的魔杖,人类社会和野生动物之间的关系被重新定义。一旦被认为是偷猎者,当地居民现在负责任的管理者越来越有价值的资源。近年来,现金支付(股息)家庭相当于>年均家庭现金收入的90% !居民也建立了自己的小学和诊所wildlife-generated收入。想象:几十年来,当地居民认为,作为环境劫掠者多。突然,他们的地位是高的关心和负责任的自然资源管理器。这样的转变!

尽管的欣快感和兴奋看到当地社区经济和环境出现,负责任的和有效的管理机构不会在一夜之间形成。作为一名研究人员,我需要谨慎乐观。David Cumming博士领导的世界野生动物基金会(WWF)项目办公室在津巴布韦,共享这种谨慎,有充分的理由。很多著名的开发项目到处躺在尘土飞扬的生锈的盆地,腐败,不敏感,或者彻底失败。最终将篝火一样,伟大的承诺和希望转向灰尘在非洲严酷的现实?我们会知道10 - 15年,或有成功或失败的指标,我们可以确定之前的失败是不可逆转?这是可能的,我们问,要主动和开发农业生态系统的理解,使我们能够自信地预测未来状态或行为?我们可以使用这种理解来确定政策,管理行为,或者农业生态系统的设计,使人们不断满足他们的需求,甚至改善他们的幸福吗?生态系统健康是保持或将这种独特的峡谷景观,以其未开发的潜力,被重建为棉花田竞争与其他数以百万计的世界各地的棉花田吗?CAMPFIRE-type项目的视图作为一个响亮的成功不是普遍接受。 Indeed, Christopher Barrett and Peter Arcese (1995) present evidence questioning the success of these initatives.

我们的谨慎并不是一个渴望回到村民环境劫掠者的观点。远离它!Cumming博士是最初的建筑师之一的篝火的愿景。然而,历史经常重演。我们希望不同的脚本这部分非洲人民和环境永远幸福的生活在一起!

为什么如此难以预测未来的行为还是一个农业生态系统的结构?有许多理由,但主要的是相当简单的。赞比西河流域农业生态系统变量和继续发生变化。有限的资源在我们的处理,了解一个农业生态系统是不可能的。既没有理论和程序来指导我们在选择哪些组件的农业生态系统在决定其未来的结构或功能至关重要。

经济学家观察经济问题和寻求经济的解决方案;农学家观察农艺问题和寻求农艺的答案。鉴于鲜有成功解决方案基于学科或意识形态说服在缓解贫困和环境恶化,我们应该寻求一个更全面的赞比西河流域农业生态系统的认识,并利用这些知识来寻找问题和解决方案。然而,如果我们不能观察或测量一切,很多事情是不断变化的,我们如何开发这个整体的理解?

我们必须尽我们所能。我发现少数理论,这可能是也可能不是相关的农业生态系统,和一个相当大的知识分布在大量的人们和组织。不幸的是,这不仅是知识广泛分布在一系列不同的“守护者”,但也往往是编码,记录,或以不同的方式表示不同的组。物理、生物和社会科学家通常使用数字编码和存储方法。尽管人类学家和历史学家通常使用定性描述,当地经理和人们用神话故事,规则,和共享的经验。

古典科学拒绝知识没有通过可重复的测量或观察。累积经验的成千上万的人生活在赞比西河流域过去几个世纪形成了最大可用的知识来源。古典科学让我们拒绝这些财富的知识和承认几乎完全无知,科学家几乎没有观察或测量在赞比西河流域农业生态系统。更令人不安的是,科学家们测量的速度在赞比西河山谷,我们将无知的很长一段时间来,在许多情况下,将永远不知道我们不知道什么!

解决的紧迫问题,理解赞比西河流域农业生态系统,我们必须使用所有可用的知识。谁知道当地人民的需求和目标比当地人自己?但他们不知道一切和他们的一些知识是不正确的,正如一些科学知识是不正确的。我们需要从这些不同来源广泛获取知识的一种手段,然后整合,与相关理论在适当的时候,产生一个连贯的理解,可以很容易地操纵识别领域需要最关注或最大的努力。在下一节中,我将介绍一些我用来获取知识的方法,把它翻译成常见的代码或符号,并将其集成到一个连贯的整体使用计算机仿真模型。的许多方法,我开发了建立开创性工作的罗伯特·钱伯斯(1983室)和那些成功地展示了当地的知识和价值观的重要性和有效性。

许多不同的来源的知识,我用在赞比西河流域农业生态系统分析,三个是最重要的:(1)知识,当地人民提供;(2)知识通过观察人的活动;(3)知识通过科学的测量。我现在将描述一些方法和工具开发和用来获取知识这三个来源。他们当然不是唯一的工具,我用;让我举例说明。

洞察力和知识的赞比西河流域农业生态系统中获得各种各样的独特的方式。我有社区成员写,说明自己的环境历史,只是现在出版的书在学校使用。我的社区领袖地图圣地在东部山谷。我成功地鼓励年轻学生写论文,竞争,对他们的家庭使用的自然资源。我有组织和运行车间与科学家和政府扩展代理。我已经找遍各种二手数据的来源和我交谈过的人工作范围广泛的学科。

Masoka(在每个后续的网站,我研究了),我开始研究通过询问社区,在公开会议上,选举6 - 10人代表社区的利益和知识在研究过程中。我坚持认为选举小组的至少一半是女性;除此之外,我没有躺下具体情况。我要求的范围技能,知识,在社区和利益代表。我问了一些老年人反映传统文化和愿望。我要求年轻人代表未来。我要代表富有和贫困家庭。我问,一些成员接受教育和一些不是。我没有坚持这些标准:我提出的指导方针。我叫这些小组成员村代表(工具)。 They played a key role in data or "knowledge" collection. I worked with them intensively in workshops of 4-10 days at a time, over a period of up to two years. With each of these groups, I explored the most intimate and the broadest aspects of community life.

“蜘蛛状说明”是主要的,这些探索的重要工具(图2)。我和使用他们开发的焦点问题。在每个站点,我开始一个蜘蛛状说明通过询问家庭需要以一个适当的生活在他们的社区(表1)。我会村代表(VR)集团在地上画一个圈来表示这个问题。当他们开始产生这个问题的答案,我会问集团成员提供的答案画一条线辐射圈。象征(通常是石头或其他对象,但有时单词)放置的线来表示该组件的答案。例如,该集团可能会提到土地、水、住房、领导下,食物,衣服,和现金。一个单独的线辐射从中央圆,代表每一个象征。为每个组件组会讨论每个答案并同意这些事情确实是必要的,一个家庭需要以一个适当的生活。

图2所示。蜘蛛状说明显示两个层次的一个例子。第一级的得分是开放式的,而第二个层次(即得分。、土地)是受限的。

一旦小组成员达成共识的组件的一个答案,我叫他们辨别哪一个幸福的家庭是最重要的。工具会讨论这个在自己和同意确定组件之一。为了说明这个观点,认为他们选择“领导力”作为最重要的组成部分。集团会将一个棍子或石头上或符号代表的领导。然后我问他们去每个组件识别和分数该组件与组件(即最不重要。,他们给了一个单点)。组件以五分五次被认为是一样重要的组件与一个点,等等。每一次,该集团将达成共识的分配点。

第一个蜘蛛状说明级别完成的小组得分每个组件的答案。然后我会选择得分最高的一级组件。这成为一个新的问题的中心在第二个层次。我可以在第二个层面提出几种类型的问题。让我们假设VR集团给了土地最多的点。下一个问题可能是“什么类型的土地在Masoka ?”Or I might ask, "What does a household need to do in order to get land here in Masoka?" As before, they drew the components of their answer as lines radiating out from the land symbol. When all components were identified, I again asked the group to score each component to reflect importance. I could use one of two different scoring methods. In the first method, called the open-ended scoring method, no limit was placed on the number of counters or points that could be used. This method was useful for identifying relative importance or preference and was especially important when components were valued quite differently. I called the second method a constrained scoring method, which allowed only five counters per component or "spider leg" of an answer. There was no significance to the number five other than convenience: too many points were unmanageable, too few had little resolution. This latter approach was most useful when the factors or components being scored were part of a whole, such a budget allocation or a land allocation.

处理后第一个蜘蛛状说明水平最重要的组成部分,集团将进入第二个最重要的组件,然后第三个最重要的是,等等,直到主要组件是完整的。因此,调查的焦点是由什么被认为是有意义的工具。问这个问题的过程中,识别组件,然后权重的重要性,偏好,大小,或为每个组件值重复被认为是显著的,相对于其他所有的节点。

蜘蛛状说明提供了一个工具,用它我可以探索知识、理解、价值观和期望。我可以通过把每个辐射来扩大spidergam几乎没有尽头的腿的节点开始一个新的问题,即。,一个新的蜘蛛。最重要的是,它使我专注于人们知道或认为是最重要的。组件分数较低的地方,我可能不会进一步扩大。组件有很高的权重,我可能会扩大到5个或5个以上的水平。确定详细的程度和分析的边界!

工作与村庄代表团体提供了一个照明窗口近赞比西河流域人的生活的方方面面。通过与同一组长期密切合作,我开发了一种信任关系,村代表感觉舒适的方式表达了对他们的社区详细接近人类学调查的细节。不幸的是,“真理”是非常主观的。地方性知识是容易出错和其他知识来源。知觉和知觉错误有两个重要的方面需要面对在农业生态系统(或其他社会)分析。首先是要确定哪些是真实的,在这个意义上的可重复的科学实验。如果别人要开展的活动被调查在同等条件下,他们会达到相同的结果吗?第二个方面是,如果人们做出决定和行动感知,即使它是不正确的,那感觉是一个重要的动力,需要承认并妥善处理。

识别错误的知识或观念村代表团体,我使用了一个名为三角测量的方法。这个概念来自于使用三个或更多的点找到你找到你在哪里。这是一个试图识别相同的知识,从不同的角度或使用不同的方法。如果不同的角度或不同的方法都产生相同的结果,然后信心或信念的程度提高的结果。如果一些方法产生不同的结果,那么结果可能会动摇了我们的信心,可能需要进一步的研究来建立是否有明显的错误感知或信念。

三角是一个功能强大的工具,显然是太经常用于调查涉及人们的观念,信仰体系,知识,或理解。大多数调查的农业生态系统,试图理解人们和他们的行为利用问卷调查。尽管他们可能发生更频繁,我只看过一个案例,研究人员返回验证问卷调查的结果。一般来说,一旦完成了一项调查,这是它;信息进入数据库,结果分析,报告或论文。我的工作没有免疫等操作。在我们的研究中,我们使用一个调查问卷来获得关于人口的信息,家庭资源,家庭活动和感知。在所有的调查中,我们问人们他们种植多少英亩,在过去的赛季,每几个作物。我们也要求他们的总收益率。这些数据已进入我们的数据库增长; they were checked and then analyzed.

然而,在这项研究中,我和村代表返回工作,问他们同样的问题,但方式不同。在一个网站,我发现在社区工具和其他大多数人都不知道一亩大小,然而我有几百个问卷从这个社区信息数英亩的每个作物种植在上个赛季!惊喜!惊喜!

观察人们的活动被证明是一个特别有意义的方法获取知识对他们对商品和服务的偏好和他们愿意支付。私有产权不执政的大部分资源的分配或使用可用于家庭,也大多数这些资源在市场交易。因此,建立它们的价值是非常困难的。然而,一种货币是常见的所有交易这些资源:劳动时间。我用劳动时间和地方工资率是一个保守的指标全部商品和服务的价值通过当地的经济。这使我能够估计的总经济的大小家庭和各种行业经济的相对贡献(表2)。

我们显然不能遵循家庭通过他们开发周期来测试我们对家庭决策的过程的理解和资源使用,所以我设计了一个抽样策略使用纵向数据代表一个时间序列。这是不完美,但我们会得到最好的。根据户主的年龄,家庭分为五类。六分之一的女户主家庭添加了:他们构成公共区域的大部分家庭,但他们的土地、信贷、信息、和劳动比男人是不同的。他们面临着一个不同的问题。

两个富有的和两个贫困家庭被随机选择在每个发展阶段类的五个网站在赞比西河流域。网站被选来代表角落农业生产潜力的二维轴(高、低)和人口密度(高、低)。只要有可能,从内部计数器被每个选定的家庭记录家庭每周活动在9 - 12月期间。几乎所有的监控。符合蜘蛛状说明调查的方法最详细最重要的组件的系统,我设计了一个自适应数据收集工具(图3)。所有活动每周监测在粗级别在“妈妈表:“是的他们发生,或没有他们没有。重要组成部分,更加详细,什么,什么时候,收集了多少“子表”。This data collection tool enabled us to track everything at a very coarse level and key things in great detail. Rather like modern object-orientated computer programs, data collection was activity driven. Only when activities happened on the ground was data collection initiated for that type of activity.

图3所示。数据采集结构家庭监控的例子:地图与“母亲”和“子”表。

在领域和公共池资源的情况下,计数器也映射活动发生的地方。对现场活动,这些都是草图每个字段的映射。每个星期,计数器会覆盖原来的素描与速写纸地图,画在速写纸活动发生的地方。每个活动在地图上画了一个识别代码相关的特定的母亲表和适当的子表中的条目。与公共池资源,我们需要更多的细节,所以我们训练有素的计数器使用简化他们的农业生态系统的地图。每周,他们在这些地图上每个活动发生时,使用一个代码对应的代码的母亲表和子表的活动。

母亲和儿童的数据表都进入到一个属性数据库。地图数字化数据用于GIS。属性数据库与GIS地图通过识别代码,我们可以调查空间的资源利用模式和计算“流域”地区的家庭使用他们的公共池资源(表3)。我们也名誉扫地的一个关键假设的篝火,这是当地机构(村庄和病房边界)将控制使用的自然资源(图4)。我们发现比之前认为的更如此。我们确定哪些资源是在大多数人类使用的压力。河流的重要性这些半干旱农业生态系统显然是强调和刺激进一步的研究来理解意义,河流在赞比西河流域农业生态系统(图5)。

图4所示。所有家庭收集或使用自己的村区域内的自然资源。超过85%的家庭使用资源从自己以外的村庄,和20%的家庭使用的资源除了自己的病房。

图5所示。使用计数器记录的信息在地图上的“母亲”和“孩子”表,我们可以检查居民赞比西河流域农业生态系统如何使用他们的景观。这幅图描绘了河流的重要性这些农业生态系统的经济。

我发现,尽管当地知识在描述和分类资源,优秀的活动,或可观测事件,很少有人了解农业生态系统结构或状态,不能看到或感觉到。同样,当地人民的知识流程导致的变化状态的各种组件的农业生态系统往往是薄弱。当地知识了解不足的许多关键过程赞比西河流域农业生态系统和许多非常好的——或者大规模的细节。因此,我不得不使用更正式的科学观察和测量。虽然科学的方法提供了一个强大的工具套件的信息收集和分析,它还运营在一个束缚自己造成的。我已经讨论了科学的否定自己以外的知识。正式的科学,作为传统的练习,在相关的因果关系是极其强大的简单而明确的情况。科学一直不太成功的面对复杂问题时的一些尝试和测试的方法。许多现代科学的严密性和成功很大程度上是由于复杂问题转化为简单的变换模型的因果关系。不幸的是,很少,我面临的问题的分析赞比西河流域农业生态系统行为。 Cause and effect are seldom linear and seldom can they be irrefutably linked. Normal distributions seem like a Holy Grail that other people talk about but rarely see. Even in the bosom of science, I have had to seek the back roads. Powerful methods and tools are available, but are not broadly known and widely used.

到目前为止,我希望我所做的山谷和它的居民正义通过描绘一个美丽的自然资源景观居住和使用的当地居民和移民。确实有丰富的自然资源,谷居民“允许”使用。硅谷的土壤作物生产也不例外。人会很难找到一个家庭,没有一些土地被播种玉米、蔬菜、棉花、或所有三个。发生在补丁一个矩阵的冲积土壤草原林地,作物生产已经几个世纪的赞比西河流域经济的支柱。伟大的辩论激烈的脆弱性在赞比西河流域土壤。许多作家声称培养将不可避免地导致了空前的水土流失和环境恶化。其他人反诉,赞比西河流域农业生态系统并不是特别受侵蚀的,并适合作物生产。尽管如此说话,没有人曾测量土壤对种植在赞比西河流域农业生态系统的反应。

使用蜘蛛状说明,我问村里在每个站点的代表来识别最常见的耕地土壤在他们的地区。然后我们位于两个区域的最常见栽培土壤,不断培养了至少10年的相同土壤类型和相毗邻地区从来没有培养。土壤化学和土壤研究所的科学家们(CSRI)津巴布韦政府部门的研究和专业服务与我一起工作检查,培养和不文明的地区是相同的土壤类型。

知道伟大的空间变异性特征冲积土壤,我们收集土壤样本集中在一个网格的边界和非耕地。是采集样本进行物理和化学分析;其他人收集估计模拟降雨条件下易蚀性。在所有,我们删除> 35吨谷的土壤测试,虽然我承认,我并没有包括在我的计算形式的侵蚀!CSRI实验室在哈拉雷处理数以百计的土壤样品,和亨利·艾博士为南部非洲土壤损失估计模型的开发人员(SLEMSA),对土壤侵蚀度进行测试。我们现在知道在赞比西河流域主要耕地土壤降解培养和受侵蚀的。易蚀性的争论,一些赞比西河流域土壤中最易受侵蚀的津巴布韦和别人非常稳定!

如何“家庭”的蜘蛛状说明详细数据增强我们对农业生态系统结构和功能的理解呢?有可能走向一个更预测理解而不是另一个描述性分析?仿真建模是伟大的积分器和我们知道的伟大的试验场。你不能假装知道你必须编写计算机代码做一些工作。尝试编写代码来模拟家庭决策使我意识到艾伦低的模式,事实上,完全知情的新古典经济学模型和决策能力,远远的。我如何编写代码来模拟每个家庭成员的决定寻求非农工作或不呢?低的模型要求我把预期的工资信息从Masoka以外的所有可能的就业情况(或任何其他的农业生态系统与我打交道)。代码将需要与预期收益比较这些活动在农场,然后对非农就业家庭成员作出决定或另一个季节种植庄稼和保持牛、鸡、羊。我发现几乎不可能设想收集所有这些信息和掌握计算,即使是现代科技在我处理。我期待和我一起工作的人做同样的事情吗? I doubted it. Low's model was useful, but not right for this task!

我已经开始建立一个第二代赞比西河流域农业生态系统的仿真模型,将我所学到的在完成第一个版本在1993年中期。和理解的方法,我一直在开发迭代。我开始用一个简单的模型(即。、理解)出现在我阅读的文献,从讨论科学家、经理、和政府代理和我的直观理解和观察的人们和生态系统。我走进这个领域来收集信息,数据,测试这种理解和知识,更新我的简单的模型。数据收集过程停止时,我着手构建一个模型,使我操作的理解。这样做,我发现一些缺陷和弱点。然后我设计了一个第二轮的野外数据收集填补空白,面对新的理解。如前所述,模型或理解更新通过数据收集的过程。我现在刚刚开始第二轮的建模,把我目前的知识水平在一个连贯的形式,然后我可以操作和测试。 The models that I will now describe are, to some extent, redundant. Their representation of agro-ecosystem affairs is no longer current. Many of the problems that I faced, however, and the approach and principles that I developed and adopted, are still relevant and will serve to illustrate the process.

值得反思的状态建模农业生态系统、农业系统、农村社区在非洲南部的时候我开始在农业生态系统模式的发展。当时,没有人发表了一个模型,甚至反映模糊,我相信,我有见本文的现实。事实上,几乎没有模型,更不用说系统模型。一些在非洲的其他部分工作已经完成,但是这些模型通常是单个企业或几个企业只有一个家庭。线性或数学规划似乎人们“做”模型的方法。最全面的工作是这样的经济学家Alan低家庭的经济模型。我感觉不舒服这些模型对待家庭是完全理性的,独立的,同质实体与一台超级计算机的计算能力。在这些模型中,家庭成员被视为相同的机器人运行相同的软件和生产相同的产品!家庭并非独立,他们不都是一样的。它们形成一个社区的一部分,分享想法,理想,资源,价值观、劳动、种子、和设备在许多其他事情。 These agro-ecosystems had to be modeled as systems comprising multiple and heterogeneous agents or households. The economists tended to use aggregated or average values for yields, prices, and inputs. This seemed to me to deny the very essence of Zambezi Valley agro-ecosystems: variability and uncertainty.

我相信,这些模型需要空间显式;人住在一个空间世界,空间过程,如火灾或侵蚀刺激主要农业生态系统的变化。我也认为必须随机模型。文献系统的涌现性暗示关键变化甚至可能源自轻微变化的配置系统。大火燃烧的高概率的一个草地农业生态系统由超过临界阈值的区域。偶然事件和当前配置最终可能导致完全不同的系统或状态。

我开始发展HOMZ(家庭的赞比西河流域农业生态系统模式)在1993年初,中期版本运行。其目的是整合我知道Masoka农业生态系统,并提供一个工具操纵这些知识来识别结构和过程是农业生态系统性能的关键因素。HOMZ包括社会、经济和生态性能措施,事实上,包括三种模式。首先是一个简单的降雨发电机随机生成的年降雨量,长期均值和方差匹配的模式降水测量Masoka附近。第二,一个初始化模型生成的家庭和把他们放在Masoka的数字地图,完整的领域和家庭结构。这样的家庭在Masoka特征匹配模式。最后,主要HOMZ模型本身,生产活动的300户家庭,以及这些活动对家庭和生态系统健康的影响,模拟。初始化模型本质上重现Masoka社区。就像一个棋盘游戏,模型出发Masoka的球员在数字地图上。初始化完成后,游戏的生活模拟Masoka可以开始……

“桌面游戏”是一个缩小版的Masoka的三维地图。14公里²区域,用于模拟切割成大约3500个细胞,每个代表有点Masoka不到0.5公顷的真实。斜率的每一个细胞属性,土壤类型、植被。初始化模型把家庭放在这个数字板或地图。它试图找到家庭,因为他们会找到自己;平的网站稳定土壤接近Angwa河通常是先选择。在主站点每个家庭分配领域,就像在Masoka。初始化模型产生了数字Masoka社区的复制品,我可以很容易地观察。一个主要区别是,在数字版本,我,像一个近视但好奇的神,可以控制人们生活和他们有什么资源处理。

HOMZ主要模型控制的车辆行使通过社会的方方面面,家庭,和生态系统的存在。这个数字世界的生活进行类似于真正的Masoka,除了它是简化的,我只有一年一次看发生了什么事!作物种植计划,暴雨来了,和土壤侵蚀。如果土壤肥沃,雨水是好的,然后只要家庭有足够的劳动力杂草和现金采购必要的杀虫剂,获得丰收。然而,如果没有下雨,和家庭管理不善了土壤,那么粮食歉收意味着家庭需要购买食物,出去工作,或者挨饿!不像我见过的很多模型,HOMZ家庭之间有直接联系的活动和资源。管理不善导致减少产量,增加土壤侵蚀。同样重要的是,我可以观察这些影响在一个社区的家庭不同资源和管理技能。我可以改变和调整一个广泛的因素调查他们对我的影响被认为是一个相当准确的Masoka的复制品。

基于他们的需要、愿望、知识和期望,人们做出决定。然而,很少做事情完全按照计划进行;机会和无法预料的事件改变的结果,带来惊喜。我相信我们都有一次说,“…就不同了,如果只是…。”其中一个最强大的和有益的功能模型像HOMZ回放的能力“生活”上百次。每回放,结果无数偶然事件的匡正仿佛成千上万的抽奖。最后这些数以百计的回放,分析师可以检查每个确定哪些结构或过程很重要,机会事件在什么条件下是有影响力的,和干预是决定性的,这无关紧要。这种技术称为蒙特卡罗方法,给我提供了无数的机会去探索我的优点和缺点对Masoka农业生态系统的理解。它也使我与世界和行为,没有实验,可能永远不会,“真实”世界的一部分。

HOMZ确实是一个了不起的积分器的不同部分的知识,我已经收集了。它也是一个严厉的测试我对Masoka农业生态系统的理解。我很快发现我没有足够了解家庭决策或社区如何分配土地和其他资源。我的许多计算和模拟表明,家庭不能满足他们的目标需要作物生产的水平,但他们已经在那里生活了几十年。我丢失的是什么?我还没有足够的了解技术和采用新技术的变化。这些和许多其他的问题把我送回众所周知的图纸设计的一项新研究,填补这些空白,纠正我的许多误解。

建模方法我是采用增加了我的信心。赞比西河流域农业生态系统需要被视为系统由多个家庭互动和异构。同样重要的是,建模注明强大的生态系统功能之间的联系和家庭幸福。不同的家庭生产策略导致不同环境的结果。休闲骑自行车会导致明显的土壤肥力差异和/或侵蚀变化。这个循环,是它发生在现实世界中,可能导致严重的产量和同步失败或大规模侵蚀事件,条件非常适合不愉快的惊喜!

可以花大量的时间和运行成千上万的模拟运行。值得记住的是著名的统计学家的话说,g . e . p .盒子,“所有模型都是错的,但有些是有用的。”How can we be confident that our models are correct and are not leading us toward some immensely rich, but ultimately misguided, perceptions? This important question is difficult to answer satisfactorily. There is no satisfactory way to validate the predictions of models as complex as HOMZ. I have tested all of the main model components using standard procedures of comparing simulated and observed data. Each component performed within acceptable boundaries when tested as a stand-alone component. Yet, how could one gather data to test the predictions of the model as a whole? Even if it were possible, the complex interactions between "social" components and the environment mean that the observed state of a real system might have originated from several different combinations of events and states. Validation is indeed a thorn in the side of modelers of complex systems.

我反对古典科学概念模型是二进制:要么对,要么错。我明白了,相反,面对模型与数据验证的过程中,其他形式的知识,和逻辑推理。通过迭代模型之间的对抗和知识,模型和我们的信心在更新或改进。通常,模型的有效性在迫使我们面对什么我们不知道,而不是在特定的对未来的预测。我使用一个简单的经验法则。如果我不能操纵一个问题全部在我的脑海里,然后我需要一个模型来为我做它。与任何的赞比西河流域农业生态系统,我有检查,我甚至不能操纵模型,一个家庭在我看来,更不用说300户家庭互动变量和不确定的环境中!模型和建模的一个重要组成部分所需的工具箱分析赞比西河流域农业生态系统。他们并不是唯一的工具本身也不会结束。他们提供集中、集成和一个非常强大的方式检视我们所知道的,不承认我们所做的。

最终,我的研究和方法的测试,我已经开发出应该听命于下列问题。我们知道更多关于赞比西河流域农业生态系统比我们之前我们的调查吗?我们有改进的方法、工具或理论来研究系统(比如赞比西河流域农业生态系统?是我们的知识,可以获得农业生态系统政策和决策者,和他们可以使用它来提高他们的管理或决策?我们怎么知道什么类型的影响,如果有的话,这些知识对农业生态系统?在过去的几年里,我已经认识到,我们的赞比西河流域农业生态系统的知识是有限的,我们的能力来预测他们会像5 - 10年后是可悲的是不发达的。有鉴于此,我提供一些课程我已经学了沿着这旅程,希望他们将基于未来的研究奠定了基础。

• 赞比西河流域农业生态系统进化和适应。我们使用的分析工具和理论至少应该有能力处理这些现实。经济理论的演进和自适应代理和机构,并分层次结构化理论和自适应生态系统,可能会提供更有意义的比经济或生态系统平衡的理论见解。

• 私人的混合物,quasiprivate常见,开放获取产权管理赞比西河流域农业生态系统。很少有生产或使用的商品和服务在市场交易。政治和法律机构或组织新的实验和软弱。当机构薄弱,个人无论好坏可以有巨大的影响。制度经济学理论和政治经济可能会提供工具更适合这些条件比新古典经济学。

• 水文和水文过程是至关重要的决定因素的赞比西河流域农业生态系统的结构和功能。我们理解这些过程在大型变量风景是不发达的。河流的作用在当地经济和维护赞比西河流域生态系统的生产力是一个主要的差距在我们的理解。

• 野生动物和家畜的数量有重要影响家庭幸福和对生态系统结构和功能。他们的影响在不同尺度生态系统比作物生产影响的生态系统。多尺度的调查和理解赞比西河流域农业生态系统建模是必不可少的前兆。

尽管我已经学了很多方法论上和理论上讲,农业生态系统分析师仍然面临挑战,我相信有些令人生畏;我列出了一些。

• 一般来说,我们进行测量或观察离散尺度,但是我们正在观察的结构和过程沿着一个连续体的转变。挑战结构和过程的整合,跨多个尺度和学科是我们面临的一个最困难的。

• 甚至科学家、决策者和赞比西河流域居民更倾向于相信科学的数字预测比其他形式的知识,即使前是不可靠!在赞比西河流域农业生态系统分析的一个重大挑战是整合知识的多种形式,我们使用没有偏压产生的理解。权重不同形式的知识应该基于我们的信心在每一点知识,而不是其来源或象征性的结构用来表示。

• 在结合来自多个数据源的知识,我们包括多个和异构数据源的不确定性。主要技术挑战的方式组合这些不同来源的不确定性及其传播通过计算机仿真模型分析和表达。

• 考虑到变化在我们的世界里,我们的能力有限测量或观察,我们引入的不确定性分析方法,我们如何在我们的知识和对世界的理解产生信任呢?

• 绝大多数的赞比西河流域农业生态系统经理从未见过电脑。平均而言,他们可能都有完成只有7 - 8年的学校。将复杂的仿真模型转换成符号和概念,非技术人员能够理解并认同可能是最困难的挑战之一。

在过去的八年里,我已经开发出一些一般性的原则或规则的基础形式DAAWN视角。在一个简单的方法,他们捕捉我的农业生态系统分析方法的本质。DAAWN不是,应该不是,这些困难的问题的唯一方法。至少,应该在三个尺度进行分析:利益的规模,一个扩大,一个规模。跟踪大局。看细节和消耗最努力回报最高的地方。

我进一步相信情况或问题应该定义的边界和水平的细节问题,而不是适应问题可用的工具和方法。最后,知识是广泛分布在系统涉众。科学没有垄断知识或理解。

我所描述的开始,激动人心的旅程。在许多地方,我不得不建立自己的道路。在其他人,我受益的巨大努力和想法的人走这条路在我面前。时常,我隐约看到其他神秘人物在一些遥远的道路的一部分,或者在一些交叉的路线。知道我不独自旅行给了我信心。但我看到前面的路是什么呢?

我相信有三个组件复杂系统的研究。首先是科学:哲学、方法、工具和理论。第二个组件是交流:消息和媒体。第三个组件是如何组织科学和沟通。我将简要描述愿景这三个组件和解释为什么我越来越倾向于认为,三是分不开的。

这篇文章的处理复杂系统科学的分析,基于我的经验和赞比西河流域农业生态系统。我已经解释了为什么它是如此难以预测这些系统的未来状态,并描述了我的方法在发展中预测的理解他们。在田野调查和建模集成和重复,我第一次试图避免的无处不在的危险发展理论与现实失去了联系。这种理论是没什么用的。其次,同样重要的是,我相信现实世界是迄今为止最好的试验田理论。

我相信,科学的复杂系统可能会出现在未来几十年里只能模模糊糊像科学的实践正如我们现在所知道的。科学和实践的各个方面必须重新思考和重新设计;从哲学到交付结果,科学的规则将被重写。我相信现在的许多元素的边缘科学将成为主流的复杂系统的科学。工具和理论处理不确定性,模糊集理论和贝叶斯统计理论等,将成为一个重要的一部分工具箱对复杂系统分析师的工作。我怀疑在蜕变,科学将建立新的联盟,特别是与商界。市场分析师、工业心理学家、广告公司、等有丰富的实践经验,结合科学界,能产生令人兴奋的新见解的分析和管理复杂的系统。

通信在不同光谱系统涉众模式正在改变。这是令人兴奋的但深感不安。互联网信息的可用性扩展了家用电脑发达世界的四个角落。非洲南部的农村贫困人口,然而,仍有可能十年后没有电。信息时代赋予他们以任何方式或只是增加之间的分界线,和那些不?信息是力量:经济、社会、政治和文化。也许互联网将提供信息为南部非洲的农村人口没有技术。这些农村人口目前管理> 80%的非洲南部的生态系统。我们可以帮助没有伤害吗?我们可以向他们提供适当的工具和信息和教他们使用,这样他们就可以有效地管理他们的资源来满足他们的需求和他们的孩子吗? Dare we dream of politicians in the north listening while the people of the Zambezi Valley tell them how Africa's savannah resources should be managed?

随着全球化已经大规模增加利益相关者社区,我们需要考虑和咨询。经理、项目人员或管理员在华盛顿,日内瓦,预计或柏林管理计划和项目来满足人们的需要和生态系统在全球的最远端。似乎没有迹象表明他们已经成功;穷人仍然痛苦和生态系统仍在消失。

一起新方法科学和沟通,我相信我们需要组织我们的新方法实践科学和交付其产品。在一个自适应,改变世界,适应和灵活的组织是最适合的。我相信科学家,开发专家和政策制定者有很多学习现代企业的组织结构,特别是处理计算机技术和信息传播。我,我们有信心将结构我们活动为了更好地理解、管理和设计局部复杂系统在全球复杂的世界。

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世界自然基金会,Multispecies动物生产系统项目和欧盟(在合同B7-5040/93/06)提供赞助的研究。d . Cumming博士提供指导和关注。Masoka的社区,Chiriwo、Gutsa Negande,和Sinansengwe常数提供援助,评论,和热情。都是感激地承认。

巴雷特,c, B。和p . Arcese。1995年。集成conservation-development项目(ICDPs)可持续?在非洲撒哈拉沙漠以南地区的大型哺乳动物的保护。世界发展23:1073 - 1083。

钱伯斯,R。1983年。农村发展。把过去放在第一位。英国朗文科技、哈洛。

^*本文版权从美国生态学会弹性联盟于2000年1月1日。