解释社会引力定律的自由效用模型

社会引力定律广泛存在于人类出行、人口迁移、商品贸易、信息交流、科学合作等领域。为什么在许多复杂社会系统中会存在如此简单的定律是一个有趣的问题。尽管来自统计物理学、复杂系统、经济学和交通科学领域的科学家已经对社会引力定律进行了解释，但仍然缺乏包含个体交互和有限理性这两个主导机制的理论解释。在此，我们从个体选择行为的角度提出了一个自由效用模型来解释社会引力定律，其目标函数在数学上与物理学中的亥姆霍兹自由能相一致。基本假设是，相互交互的有限理性个体将在预期效用和信息处理成本之间进行权衡，以最大化自身效用。先前对社会引力定律的解释，包括最大熵模型、自由成本模型、Logit 模型和目的地选择博弈模型，都是我们模型下的特例。此外，我们将自由效用模型扩展到网络中。该模型不仅有助于我们更好地理解复杂社会系统中空间交互模式的底层机制，也为理解博弈论中的势函数和交通科学中的用户均衡模型提供了新视角。