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Computando a Von Neumann

Ponencia presentada en las VIII Jornadas de Análisis Input-Output, 2019, https://io8.shaio.es, con el título Herramientas para la solución y el análisis del modelo económico de Von Neumann, https://ddd.uab.cat/record/287089 

Se describe el modelo, destacando su capacidad para reproducir muchas características observables del capitalismo a partir de una estructura matemática extremadamente simple. Se estudian sus relaciones con otros modelos como los de Leontief, Sraffa, la teoría de juegos o los programas lineales, y se proponen generalizaciones para hacerlo aplicable a situaciones que no abarcaba el modelo original. Se desarrollan varios algoritmos para resolverlo, y se estudia su relación con los mecanismos de asignación económicos reales, mostrando cómo estos algoritmos pueden servir como representaciones abstractas de los mecanismos reales de asignación.  

Este texto es provisional y se publicará una versión más amplia.

Se puede consultar la ponencia en PDF (0.5 Mb), en Word (0.4 Mb) o sin un lector.

Guía de lectura para los no matemáticos

Este texto se centra en la relación entre los mecanismos de asignación reales y los algoritmos para resolver los modelos económicos. Para ello, cuando es imprescindible, se utilizan matemáticas muy sencillas.

Aun así el lector sin una formación matemática puede sentirse abrumado por algunos capítulos. A este lector le recomiendo la “Introducción”, capítulos 1 y 2, en donde no hay matemáticas en absoluto.

Opcionalmente, puede mirar la sección 3.1, para dar un vistazo superficial al planteamiento matemático del modelo, pero sin que sea necesario que se pare a comprender las ecuaciones. A continuación puede pasar a la sección 3.5, donde se detalla un ejemplo de las ecuaciones y su solución, pero de nuevo sin preocuparse por el significado de los símbolos.

Si está interesado en el vínculo con otros modelos, puede dar otro vistazo al capítulo 4, pero sin detenerse tampoco en las ecuaciones, por otra parte muy sencillas.

Si el lector no matemático desea profundizar más, puede leer las secciones de los capítulos dedicados a cada algoritmo que contienen la descripción del mismo y su interpretación económica (las secciones 1ª y 2ª de los capítulos 7, 10, 11, 12, 13 y 14, y también la sección 1ª de los capítulos 8 y 9). De aquí puede pasar a la sección 1ª del capítulo 15, donde se resume muy brevemente la interpretación económica de los algoritmos. El resto de estos capítulos son más técnicos, y están titulados como Anexo para que pueda prescindir fácilmente de ellos.

Para entender el papel de John von Neumann en la ciencia contemporánea, puede ser de ayuda alguno de los documentales que se citan en las Referencias, en la sección R.5.

Secciones

Índice.

Guía de lectura para los no matemáticos.

Introducción.

1: Por qué estudiar el modelo Von Neumann.

2: Para qué estudiar los algoritmos.

El modelo.

3: Planteamiento y condiciones del modelo.

4: Relación con otros modelos.

5: Generalizando el modelo.

Algoritmos sin variables internas.

6: Consideraciones previas sobre los algoritmos.

7: Autovalores.

8: Bisección.

9: Programación lineal secuencial.

10: Simplex.

Algoritmos con variables internas.

11: Muestreo.

12: Divide et impera.

13: Autovalores con variables internas.

14: Simplex con variables internas.

15: Consideraciones finales sobre los algoritmos.

Referencias (con enlaces sin actualizar).

Referencias

Enlaces actualizados el 29/1/2023

R.1. Textos de John von Neumann

[1] Collected Works (editadas por Abraham H. Taub), Pergamon Press, New York 1961-1963, https://vdoc.pub/author/von-neumann-j 

R.1.1. El modelo económico

[2] “Über ein ökonomisches Gleichungssystem und eine Verallgemeinerung des Brouwerschen Fixpunktsatzes”, Ergebnisse eines mathematischen kolloquiums (editado por Karl Menger), vol. 8, páginas 73-83, Deuticke, Leipzig 1937, https://www.dropbox.com/sh/pes5eth6td20cyo/AABcGIewPGI07Lq0Fn2nl6Nfa/Neumann/%C3%9Cber%20ein%20%C3%B6konomisches%20Gleichungssystem%20und%20eine%20Verallgemeinerung%20des%20Brouwerschen%20Fixpunktsatzes.pdf?dl=0 

[2b] “A Model of General Economic Equilibrium”, Review of Economic Studies nº 13, 1945, http://www.jstor.org/stable/2296111

[2c] “Un modelo de equilibrio económico general”, incluido en Barceló [1], https://www.dropbox.com/sh/pes5eth6td20cyo/AADBk1kROrF3UJ0jgpJSvrXua/Neumann?preview=El+modelo+de+Von+Neumann.pdf

R.1.2. Teoría de juegos

[3] Con Oskar Morgenstern, Theory of Games and Economic Behavior, 3ª ed., Princeton University Press, 1953, https://www.pdfdrive.com/theory-of-games-and-economic-behavior-e185505671.html 

[4] “Zur Theorie der Gesellschaftsspiele”, Mathematische Annalen, 100, 1928, https://gdz.sub.uni-goettingen.de/id/PPN235181684_0100?tify={%22pages%22:[299],%22view%22:%22info%22

[4b] “On the Theory of Games of Strategy”, incluido en Albert W. Tucker y R. Duncan Luce (editores), Contributions to the Theory of Games IV. Princeton University Press, 1959, https://archive.org/details/contributionstot0004unse/page/13 

R.1.3. Teoría de autómatas autorreproductivos

[5] “The general and logical theory of automata”, incluido en Lloyd A. Jeffress (editor), Cerebral mechanisms in behavior. The Hixon Symposium, John Wiley & Sons, New York 1951, https://archive.org/details/dli.scoerat.383cerebralmechanismsinbehavior/page/n13/mode/2up 

[6] Theory of Self-Reproducing Automata, Arthur W. Burks (editor), University of Illinois Press, Urbana y London 1966, https://archive.org/details/theoryofselfrepr00vonn_0

R.1.4. Otros textos

[7] The Computer and the Brain, Yale University Press, 1958, https://archive.org/details/computerbrain00vonn 

[7b] El ordenador y el cerebro, Bon Ton, Barcelona.

[8] First Draft of a Report on the EDVAC, University of Pennsylvania, 1945, https://archive.org/details/firstdraftofrepo00vonn

R.2. Códigos de algoritmos

Afriat, Sydney N.

[1] “Von Neumann's Economic Model”, incluido en Dore, Chakravarty y Goodwin [1],  https://archive.org/details/johnvonneumannmo0000unse/page/193 . Código en BASIC.

 

Bródy, András

[1] “The implicit dynamics of the von Neumann Growth Model”, Acta Oeconomica, Vol. 54 (1), 2004, https://www.jstor.org/stable/90002527 . Código en MATLAB.

 

Muiños, Manuel

[1] https://sites.google.com/site/manuelmuinhospan/ , 2011. Códigos en MATLAB.

 

Sargent, Thomas J. y John Stachurski

[1] Von Neumann Growth Model (and a Generalization), 2019, https://python.quantecon.org/von_neumann_model.html . Código en Python.

R.3. Otras referencias sobre algoritmos

Bose, Deb Kumar y Sanjit Bose

[1] “An Algorithm for Computing the von Neumann Balanced Growth Path”, Econometrica, Vol. 40, No. 4 (Jul., 1972), https://www.jstor.org/stable/1912972

 

Burley, S. Peter

[1] “Calculating Von Neumann Trajectories by Simulated Market Adjustments”, incluido en Bruckmann y Weber [1], https://archive.org/details/contributionstov0000unse/page/131 

[2] “Dynamic Generalizations of the Von Neumann Model”, incluido en Łoś y Łoś [1], https://archive.org/details/mathematicalmode0000symp/page/27 

 

Hamburger, Michael J., Gerald L. Thompson y Roman L. Weil Jr.

[1] “Computation of Expansion Rates for the Generalized von Neumann Model of an Expanding Economy”, Econometrica, Vol. 35, No. 3/4, jul.-oct. 1967, http://www.jstor.org/stable/1905656

 

Mantel, Rolf R.

[1] An efficient algorithm for the computation of a solution to von Neumann’s model. Instituto Torcuato Di Tella, DTE 68, Buenos Aires, junio 1969, https://repositorio.utdt.edu/handle/20.500.13098/12934 

[2] “El modelo general de producción y crecimiento proporcional”, Económica, La Plata, Vol. XIV, Número especial, 1999, https://revistas.unlp.edu.ar/Economica/article/view/8850 


Nikaidô, Hukukane

[1] "New aspects of Von Neumann's Model with special regard to computational problems", Annals of Institute of Statistical Mathematics, Vol. 6, No. 3, 1955, https://sci-hub.se/10.1007/bf02905916 


Robinson, Stephen M.

[1] “Numerical solution of the irreducible von Neumann economic model”, Technical Summary Report No. 1142, Mathematics Research Center, University of  Wisconsin, 1971, https://apps.dtic.mil/sti/citations/AD0732055 

[2] “A linearization technique for solving the irreducible Von Neumann model”, incluido en Łoś y Łoś [1], https://archive.org/details/mathematicalmode0000symp/page/139 

 

Schroeder, Roger G.

[1] “Linear Programming Solutions to Ratio Games”, Operations Research, Vol. 18, No. 2 (Mar. - Apr., 1970), https://www.jstor.org/stable/168686

 

Thompson, Gerald L. y Roman L. Weil

[1] “Von Neumann Model Solutions Are Generalized Eigensystems”, incluido en Bruckmann y Weber [1], https://archive.org/details/contributionstov0000unse/page/139

 

Thompson, Gerald L.

[1] “Computing the Natural Factors of a Closed Expanding Economy Model”, Zeitschrift für Nationalökonomie / Journal of Economics, Bd. 34, H. 1/2 (1974), pp. 57-68, https://www.jstor.org/stable/41797656

 

Weil, Roman L.

[1] "Solutions to the Decomposable von Neumann Model", Econometrica 38, 1970, https://www.jstor.org/stable/1913009

[2] “An Algorithm for the von Neumann Economy”, Zeitschrift für Nationalökonomie; Jan 1, 1964, https://www.jstor.org/stable/41796805

 

Ye, Yinyu

[1] “On the von Neumann Economic Growth Problem”, Mathematics of Operations Research, Vol. 20, No. 3 (Aug., 1995), https://www.jstor.org/stable/3690174

R.4. Referencias generales

Acta Oeconomica

[1] Special issue about John von Neumann, Vol. 54 (1), 2004, https://www.jstor.org/stable/e90002523 

 

Balinski, Michel L. y H. Peyton Young

[1] “Interpreting Von Neumann Model Prices as Marginal Values”, Journal of Economic Theory, 9, 1974, http://www.econ2.jhu.edu/people/young/scans/EG1.pdf 

 

Barceló, Alfons

[1] (editor), El modelo de Von Neumann, Departamento de Teoría Económica, Universidad de Valencia, 1975, https://www.dropbox.com/sh/pes5eth6td20cyo/AADBk1kROrF3UJ0jgpJSvrXua/Neumann?preview=El+modelo+de+Von+Neumann.pdf

 

Bródy, András

[2] Proportions, prices and planning: a mathematical restatement of labor theory of value, Akadémiai Kiadó, Budapest 1974, https://archive.org/details/proportionsprice0000brod 

[3] “Growth or Development?”, Acta Oeconomica, Vol. 61 (2) pp. 131–142, 2011, https://www.jstor.org/stable/41318100 

[3b] “¿Crecimiento o desarrollo?”, Revista de Economía Crítica, nº14, segundo semestre 2012, https://revistaeconomiacritica.org/index.php/rec/article/view/505 

 

Bruckmann, Gerhart y Wilhelm Weber 

[1] (editores), Contributions to the Von Neumann Growth Model, Springer-Verlag, New York y Viena 1971, https://archive.org/details/contributionstov0000unse 

 

Champernowne, David G.

[1] “A note on J. v. Neumann’s Article on ‘A Model of Economic Equilibrium’ ”,  Review of Economic Studies, Vol. 13, 1945, https://www.jstor.org/stable/2296112 

[1b] “Notas sobre el artículo de J. von Neumann ‘Un modelo de equilibrio económico’” incluido en Barceló [1], https://www.dropbox.com/sh/pes5eth6td20cyo/AADBk1kROrF3UJ0jgpJSvrXua/Neumann?preview=El+modelo+de+Von+Neumann.pdf

 

Dantzig, George B. y Mukund N. Thapa

[1] Linear Programming 1: Introduction, Springer, New York 1997, https://www.academia.edu/19935874/George_B_Dantzig_Mukund_N_Thapa_Linear_Programming_1_Introduction 

[2] Linear Programming 2: Theory and Extensions, Springer, New York 2003, http://nozdr.ru/data/media/biblio/kolxoz/M/MOac/Dantzig%20G.,%20Thapa%20M.%20Linear%20Programming.%20Vol.2..%20Theory%20and%20extensions(Springer,2003)(475s)_MOc_.pdf 

 

Dantzig, George B. y Philip Wolfe

[1] “The Decomposition Algorithm for Linear Programs”, Econometrica, Vol. 29, No. 4 (Oct., 1961), pp. 767-778, https://www.jstor.org/stable/1911818

 

Dore, Mohammed, Sukhamoy Chakravarty y Richard Goodwin

[1] (editores) John von Neumann and modern economics, Clarendon Press, Oxford 1989, https://archive.org/details/johnvonneumannmo0000unse 

 

Dorfman, Robert, Paul A. Samuelson y Robert M. Solow

[1] Linear programming and economic analysis, Courier Dover Publications, 1987, https://archive.org/details/linearprogrammin0000dorf 

[1b] Programación lineal y análisis económico, 2ª ed., Aguilar, Madrid 1964.

 

Evstigneev, Igor V. y Klaus Reiner Schenk-Hoppé

[1] The von Neumann-Gale growth model and its Stochastic generalization, National Centre of Competence in Research, Financial Valuation and Risk Management, Working Paper No. 208, 2006, https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=887409 

 

Gale, David

[1] The Theory of Linear Economic Models, McGraw-Hill, New York 1960, https://archive.org/details/theoryoflinearec0000gale_v9s9 

[2] “The closed linear model of production”, incluido en Kuhn y Tucker [1], https://archive.org/details/linearinequaliti00kuhn_0/page/n285 

 

Giorgi, Gorgio

[1] “Eigenvalues and Eigenvectors in von Neumann and Related Growth Models: An Overview and Some Remarks”, Journal of Mathematics Research; Vol. 8, No. 1; 2016, https://ccsenet.org/journal/index.php/jmr/article/view/54604

 

Giorgi, Giorgio y Tinne Hoff Kjeldsen

[1] (editores) Traces and Emergence of Nonlinear Programming, Birkhauser, 2014, https://zlibrary.to/dl/traces-and-emergence-of-nonlinear-programming 

 

Glimm, James, John Impagliazzo e Isadore Singer 

[1] (editores) The Legacy of John von Neumann, American Mathematical Society, 1990, https://vdoc.pub/documents/the-legacy-of-john-von-neumann-s5pjdgg4m400 

 

Kantorovich, Leonid V. 

[1] The best use of economic resources, Harvard University Press, 1965, https://archive.org/details/bestuseofeconomi0000kant 

[1b] La asignación óptima de los recursos económicos, Ariel, Barcelona 1968.

 

Kemeny, John G., Oskar Morgenstern y Gerald L. Thompson

[1] “A Generalization of the von Neumann Model of an Expanding Economy”, Econometrica 24, 1956, http://www.jstor.org/stable/1905746

 

Koopmans, Tjalling C.

[1] (editor) Activity Analysis of Production and Allocation, John Wiley and Sons, Inc., New York 1951, https://archive.org/details/activityanalysis0000cowl 

[2] “Economic Growth at a Maximal Rate”, The Quarterly Journal of Economics, Vol. 78, No. 3, 1964, https://www.jstor.org/stable/1879473

 

Kuhn, Harold W. y Albert W. Tucker

[1] (editores) Linear Inequalities and Related Systems, Princeton University Press, 1956, https://archive.org/details/linearinequaliti00kuhn_0 

[2] "John von Neumann's work in the theory of games and mathematical economics", Bulletin of the American Mathematical Society, Volume 64 Number 3, Part 2 (1958), 100-122, https://www.ams.org/journals/bull/1958-64-03/S0002-9904-1958-10209-8/S0002-9904-1958-10209-8.pdf 

 

Kurz, Heinz D. y Neri Salvadori

[1] Theory of production: a long-period analysis, Cambridge University Press, 1997, https://archive.org/details/theoryofproducti0000kurz_h1j6 

 

Leontief, Wassily W.

[1] The Structure of American Economy, 1919-1939: an empirical application of equilibrium analysis, 2ª ed., Oxford University Press, New York 1951, https://archive.org/details/structureofameri0000leon 

[1b] La estructura de la economía americana, 1919-1939: una aplicación empírica del análisis del equilibrio, Bosch, Barcelona 1958.

 

Łoś, Jerzy y Maria W. Łoś

[1] (editores) Mathematical models in economics, North-Holland Pub. Co., 1974, https://archive.org/details/mathematicalmode0000symp 

 

McKenzie, Lionel W.

[1] Classical General Equilibrium Theory, The MIT Press, Cambridge, Massachusetts, 2002, https://es.es1lib.org/book/1111188/d1f05b 

[2] “Optimal economic growth, turnpike theorems and comparative dynamics" en Kenneth J. Arrow y M. D. Intriligator (editores), Handbook of Mathematical Economics: Volume III, North-Holland, Amsterdam 1986, https://archive.org/details/handbookofmathem0003unse/page/1281 

 

Medvegyev, Péter

[1] “A General Existence Theorem for von Neumann Economic Growth Models”, Econometrica, Vol. 52, No. 4, 1984, https://www.jstor.org/stable/1911193

 

Morgenstern, Oskar y Gerald L. Thompson

[1] Mathematical theory of expanding and contracting economies, Lexington Books, 1976, https://archive.org/details/mathematicaltheo0000morg 

 

Morishima, Michio

[1] Theory of Economic Growth, Oxford University Press, 1969, https://archive.org/details/theoryofeconomic0000mori 

[1b] Teoría del crecimiento económico, Tecnos, Madrid 1973.

[2] “Economic Expansion and the Interest Rate in Generalized von Neumann Models”, Econometrica, Vol. 28, No. 2, 1960, https://www.jstor.org/stable/1907725

 

Muiños, Manuel

[2] Apuntes sobre la estructura y la evolución de las sociedades, tesis doctoral, Universidad Complutense de Madrid, 2011, https://eprints.ucm.es/12894/

 

Scarf, Herbert y Terje Hansen

[1] The Computation of Economic Equilibria, Yale University Press, 1973, https://archive.org/details/computationofeco0000scar 

 

Schefold, Bertram

[1] “Von Neumann and Sraffa: Mathematical Equivalence and Conceptual Difference”, The Economic Journal, Vol. 90, No. 357, 1980, https://www.jstor.org/stable/pdf/2231661

 

Solow, Robert M. y Paul A. Samuelson

[1] “Balanced growth under constant returns to scale", Econometrica 21, 1953, https://www.jstor.org/stable/1905447

 

Sraffa, Piero

[1] Production of Commodities by Means of Commodities. Prelude to a critique of economic theory, Cambridge University Press, London 1960, http://pombo.free.fr/sraffa60.pdf 

[1b] Producción de mercancías por medio de mercancías, Oikos-Tau, Barcelona 1966, https://es.scribd.com/document/375927835/Produccion-de-mercancias-por-medio-de-mercancias-Piero-Sraffa-pdf

 

Thompson, Gerald L.

[2] “On the solution of a Game-theoretic problem”, incluido en Kuhn y Tucker [1], https://archive.org/details/linearinequaliti00kuhn_0/page/275 

 

Vegara, Josep María

[1] Economía política y modelos multisectoriales, Tecnos, Madrid 1979, https://es.scribd.com/document/401533622/Vegara-Economia-politica-y-modelos-multisectoriales-1979-EXCELENTE-MATRIZ-E-TEORIA-MARXISTA-pdf 

R.5. Biografías y documentales

ARTE France & BFC Productions

[1] John von Neumann, Prophetè du XXIe siècle, 2014, https://www.youtube.com/watch?v=X4cbFtbfm-8 (en francés)

[1b] John von Neumann, Der Denker des Computer-Zeitalters, https://www.youtube.com/watch?v=2fB1RDIiLrE (en alemán)

[1c] John von Neumann, Prophet of the 21st Century, https://www.youtube.com/watch?v=97hfRcrYBtE (en alemán con subtítulos en inglés)

 

Blair, Clay, Jr.

[1] “Passing of a Great Mind”, Life Magazine, 25 febrero 1957, https://books.google.es/books?id=rEEEAAAAMBAJ&pg=PA89#

 

Heims, Steve J.

[1] John von Neumann and Norbert Wiener, from Mathematics to the Technologies of Life and Death, MIT Press, Cambridge, Massachussets 1980,  https://archive.org/details/johnvonneumannno00heim 

[1b] John von Neumann y Norbert Wiener, Salvat, Barcelona 1989.

 

Israel, Giorgio y Ana Millán Gasca

[1] Il mondo come gioco matematico. La vita e le idee di John von Neumann, Bollati Boringhieri, Torino 2008, https://vdoc.pub/documents/il-mondo-come-gioco-matematico-la-vita-e-le-idee-di-john-von-neumann-6f42o4vg46i0 

[1b] El mundo como juego matemático: John von Neumann, un científico del siglo XX, Nivola, Madrid 2001.

[1c] The World as a Mathematical Game: John von Neumann and Twentieth Century Science, Birkhäuser, 2009, https://archive.org/details/theworldasamathematicalgame


Kaldor, Nicholas

[1] “John von Neumann: A personal recollection”, en Dore, Chakravarty y Goodwin [1], https://archive.org/details/johnvonneumannmo0000unse/page/n9/ 

 

Macrae, Norman

[1] John von Neumann: The Scientific Genius Who Pioneered the Modern Computer, Game Theory, Nuclear Deterrence, and Much More, Pantheon Press 1992; reeditado por American Mathematical Society, 1999, https://archive.org/details/johnvonneumann0000macr 

 

MAFILM

[1] Neumann János (John von Neumann), 1984, https://www.youtube.com/watch?v=NA0HYkh5I_I (en húngaro con subtítulos en inglés).

 

The Mathematical Association of America

[1] John von Neumann – A Documentary,  MAA Video Classics 2, 1966, https://www.youtube.com/watch?v=q5SkVmZhnBw 

 

Ulam, Stanisław M.

[1] “John von Neumann, 1903–1957”, Bulletin of the American Mathematical Society, 64, 1958, https://www.ams.org/journals/bull/1958-64-03/S0002-9904-1958-10189-5/S0002-9904-1958-10189-5.pdf


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