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因果迴路圖

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因果迴路圖(CLD)是一種因果關係圖,用於視覺化系統中不同變數之間的因果關係。該圖由一組文字和箭頭組成。因果迴路圖通常配有敘述,描述 CLD 所呈現的封閉因果情境。圖中的封閉迴路或因果回饋迴路是 CLD 的重要特徵,因為它們可能有助於識別不易察覺的惡性循環或良性循環。

帶有箭頭進出的一組文字代表變數,即數值會隨時間變化的量,而連結則表示兩個變數之間的因果關係(即,它們不代表物質流動)。標記為「+」的連結表示正向關係,當因變數增加時,在其他條件不變的情況下,結果變數也會增加;反之,當因變數減少時,結果變數也會減少。標記為「-」的連結則表示負向關係,當因變數增加時,結果變數會減少;反之,當因變數減少時,結果變數會增加。正向因果關係可視為導致同方向的變化,而負向因果關係則導致相反方向的變化,也就是說,若連結起點的變數增加,則另一變數減少,反之亦然。

沒有箭頭的文字為迴路標籤。與連結類似,回饋迴路具有正向(即增強)或負向(即平衡)極性。CLD 包含這些迴路的標籤,通常使用編號(例如,B1 代表敘述中的第一個平衡迴路,B2 代表第二個,依此類推),並搭配描述迴路功能的詞語(例如,「欲速則不達」)。增強迴路指的是任何變數的變化經由迴路傳遞,最終回饋以強化最初的變化(例如,在增強迴路中,某變數增加,經過迴圈作用後仍會進一步增加,反之亦然)。平衡迴路則指變數的變化經由迴路傳遞後,最終回饋的變化方向與初始變化相反(例如,在平衡迴路中,某變數增加,經過迴圈後則會減少,反之亦然)。平衡迴路通常是趨向目標或錯誤修正的過程,並透過變數來指示迴路的目標;增強迴路則通常表現為惡性或良性循環。

歷史

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使用文字和箭頭(在網絡理論中稱為「節點」和「邊」)來構建因果關係的有向圖模型,至少可追溯到 1918 年 Sewall Wright 在路徑分析中的應用。根據 George Richardson 的著作《社會科學與系統理論中的回饋思想》(Feedback Thought in Social Science and Systems Theory[1],最早正式發表並使用因果迴路圖來描述回饋系統的文獻,是 Magoroh Maruyama 在 1963 年發表的文章《第二控制論:偏差放大的相互因果過程》(The Second Cybernetics: Deviation-Amplifying Mutual Causal Processes)。[2]

正向與負向因果關係連結

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  • 正向因果連結,指的是兩個變數以相同方向變化,也就是說,若連結起始的變數減少,則另一個變數也會減少;同樣地,若起始變數增加,則另一個變數也會增加。
  • 負向因果連結,則表示兩個變數以相反方向變化,即如果連結起始的變數增加,則另一個變數會減少;反之,若起始變數減少,則另一個變數會增加。

增強迴路與平衡迴路

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要判斷一個因果迴路是增強迴路還是平衡迴路,可以從一個假設開始,例如:「變數 1 增加」,然後沿著迴路追蹤變化方向。

  • 若最終結果與初始假設一致,則該迴路為增強迴路。
  • 若最終結果與初始假設相反,則該迴路為平衡迴路。

換句話說:

  • 增強迴路具有偶數個負向連結(包括零個)。
  • 平衡迴路具有奇數個負向連結。

識別增強與平衡迴路是辨識參考行為模式(Reference Behaviour Patterns),即系統可能呈現的動態行為的重要步驟。

  • 增強迴路通常與指數成長或衰退相關。
  • 平衡迴路通常與趨於穩定或達到平衡點相關。

如果系統中存在延遲(通常以在因果連結上畫一條短線表示),系統可能會產生波動現象。

參考

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  1. ^ George P. Richardson – 1991 - "Feedback thought in social science and systems theory"ISBN 0-8122-3053-1
  2. ^ Maruyama, Magoroh. "THE SECOND CYBERNETICS Deviation-Amplifying Mutual Causal Processes". (1963).