Introduciendo la discusión 

Esta investigación se desarrolla en la observación de la relación entre los microprocesos de una amplia gama de elecciones de agentes individuales y el papel de sus estructuras de configuración (por ejemplo, restricciones socioeconómicas y de desarrollo) para producir patrones macro ordenados agregados y fuertes en el espacio y el tiempo en el área energética. En Ritchie and Roser (2020), se puede observar que las economías capitalistas exitosas se caracterizan por patrones económicos recurrentes de consumo de energía primaria y generación de electricidad en el largo plazo (1800 hasta 2021). En estos patrones de largo plazo, el orden y el desorden aparecen de la mano. Se trata de un crecimiento turbulento del consumo, como se puede observar en la tasa de cambio anual del consumo de energía primaria desde 1966 hasta 2020 (Ritchie & Roser, 2020). En Shaikh (2016), se presentan patrones similares para el índice de producción industrial de EE. UU. entre 1860 y 2010, el PIB real per cápita entre 1889 y 2010 y los ciclos económicos de 1831 a 1939. Evidentemente, aunque el consumo de energía y el crecimiento económico del sistema tienden a patrones de crecimiento consistentes, las tasas de crecimiento tienen una característica sorprendente de fluctuaciones recurrentes. Así, las turbulencias del crecimiento del sistema aparecen en ciclos sucesivos de auge y caída, previamente identificados en la evidencia histórica, empírica y analítica (Abboud & Betz, 2021), (Marchand, 2012), (Sherman, 1967). Esta observación plantea dos preguntas de investigación esenciales.

(1) ¿Cómo podrían las interacciones continuas de millones de individuos (agentes) consumidores de energía generar patrones recurrentes de crecimiento del consumo de energía?

(2) ¿Qué nociones teóricas son apropiadas para explicar los microprocesos de los agentes individuales en la transición sostenible de largo plazo de los sistemas sociotécnicos y climáticos, económicos y energéticos con enfoque en la economía familiar del hogar en el Sector Residencial (SR)?

La primera pregunta puede abordarse utilizando fundamentos microeconómicos porque el consumo de energía se basa en elecciones de agentes individuales (microprocesos), que tienen consecuencias personales, sociales, económicas y ambientales (patrones a nivel macro). Aunque los incentivos afectan las elecciones individuales, los individuos no actúan basándose en una maximización racional de las elecciones ni en expectativas estables, teniendo un conocimiento perfecto e infinito del mercado. Las elecciones de los agentes individuales se han definido tradicionalmente utilizando el llamado comportamiento hiper-racional definido por Shaikh (2016). Tampoco se pueden estudiar los patrones macro agregados (por ejemplo, consumo de energía, PIB per cápita) suponiendo un agente homogéneo representativo hiper-racional. La evidencia histórica, empírica y analítica contra el comportamiento hiper-racional y los agentes representativos demuestra que la configuración de estructuras de patrones agregados está influenciada por una variedad de atributos diversos de los agentes basados en las dimensiones espacio y tiempo, como la ubicación geográfica, el nivel de ingresos, las restricciones presupuestarias, nivel educativo, acceso a servicios sociales y de salud, entre otros (Kavak, Padilla, Lynch, & Diallo, 2018). Por lo tanto, es necesario comprender cómo se comportan los agentes individuales, cómo los cambios en el nivel macro influyen en las reacciones de los agentes y en qué medida el sistema clima-energía-economía se ve afectado y modificado a su vez desde el nivel micro.

La segunda pregunta que plantea la consideración de la evidencia histórica, empírica y analítica real nos lleva a la distinción crucial entre el enfoque convencional de modelación de sistemas energéticos y la evaluación integrada requerida de los sistemas sociotécnicos, climáticos, económicos y energéticos de la economía familiar del hogar en el SR. Aquí deberían requerirse cinco nociones teóricas claras: (i) la representación de estructuras de agentes heterogéneos, (ii) la representación de la diversidad de agentes, (iii) la evolución de los agentes en el espacio y el tiempo, (iv) la toma de decisiones influenciadas por estructuras heterogéneas, diversas y que evolucionan, y (v) los factores externos que también influencian las decisiones de los agentes.

Esta investigación tiene como objetivo ampliar estas dos preguntas de investigación centrándose en la economía familiar del hogar del SR en dos secciones. En primer lugar, se compara el modelado de la dimensión humana en los fundamentos de economía ortodoxa y heterodoxa. En segundo lugar, se aborda y presenta una alternativa para la representación humana en los modelos complejos que simulan la transición climática, energética y económica.

Modelando la dimensión humana más allá del enfoque neoclásico

La representación del comportamiento de los agentes individuales en los modelos microeconómicos neoclásicos actuales se basa en cinco supuestos principales: (i) los agentes individuales maximizan la utilidad o ganancias esperadas, (ii) la expectativa del agente es racional y estable en el equilibrio, (iii) que se obtiene de la práctica, y por lo tanto, (iv) el comportamiento colectivo puede modelarse mediante el supuesto de un agente representativo bajo un comportamiento y expectativas racionales, asegurando que (v) este sea el único enfoque que conduzca a un análisis macroeconómico riguroso (Shaikh, 2016), (Almunia, Lopez Rodriguez, & Moral-Benito, 2018). En particular, capturar la dimensión humana en los modelos clima-energía-economía ha sido uno de los desafíos en la evaluación de la transición energética a largo plazo. El despliegue de tecnología y el cambio del patrón de consumo tienen sus raíces en el comportamiento individual de agentes heterogéneos dentro de un complejo sistema clima-energía-economía (Pfenninger, Hawkes, & Keirstead, 2014). Esta subsección de esta investigación explora el enfoque neoclásico de la representación humana en modelos en comparación con nociones teóricas alternativas, como la escuela heterodoxa de pensamiento, para identificar el enfoque requerido para introducir realismo en la evaluación de la transición sostenible a largo plazo. Aquí, las interacciones de los agentes, el comportamiento individual y el comportamiento humano agregado se abordan por separado.

El enfoque neoclásico para representar a los agentes/consumidores

La teoría económica ortodoxa actual, también conocida como economía convencional o teoría económica neoclásica, ha reorganizado el orden percibido del sistema socioeconómico global de acuerdo con el supuesto de la optimización suprema del mercado (Shaikh, 2016). La microeconomía neoclásica se basa en la teoría del comportamiento del consumidor y la teoría de la empresa (o de la firma). En el nivel básico de estos dos dominios, se aplican los mismos principios y herramientas (Jensen & Meckling, 1976). Los consumidores toman los precios como dados y luego maximizan la utilidad, sujetos a una restricción presupuestaria; el estudio de las empresas también recibe el mismo trato. Las empresas dan por sentados los precios y maximizan sus beneficios sujetos a restricciones presupuestarias. Ambos conjuntos de agentes, empresas y consumidores, en la economía ortodoxa son tratados como individuos que toman decisiones racionales con perfecto conocimiento del mercado y expectativas racionales (Campbell & Schau, 2018). Este enfoque se aplica tanto a la empresa como a los consumidores, lo que lleva a los modelos a una falta de interacciones entre los agentes. La empresa no tiene en cuenta a otras empresas y los individuos no tienen en cuenta a otros individuos directamente. Sólo consideran a los demás cuando los precios de productos y las materias primas se ven afectados (Genc & De Giovanni, 2021). En los consumidores, esta noción de responder sólo a las cosas y excluir a las personas se llama fetichismo de las mercancías, la reducción de las relaciones sociales entre las personas a relaciones entre personas y cosas, personas interactuando con otras personas a través de las cosas (Oittinen, 2020). Sin embargo, la evidencia refleja que existen tres tipos de conexiones: (1) entre personas, (2) entre personas e instituciones, y (3) conexiones entre personas, productos y naturaleza. La representación económica neoclásica del consumidor omite las conexiones entre las personas, con las instituciones y la naturaleza, dejando sólo la conexión con las mercancías. La pregunta aquí es por qué la economía dominante ha llegado a esta noción de representar a las personas como personas deliberadamente desconectadas de los demás. La respuesta es porque esta es la única manera de garantizar la representación de las respuestas del mercado de manera perfecta y pasiva a lo que los individuos supuestamente quieren (Begović, 2020), de modo que el capitalismo se convierta en el sistema socioeconómico óptimo perfecto que excluye el clima (a la naturaleza) del análisis.

En el nivel macro de la teoría económica ortodoxa, la diversidad se suprime. Esto es debido a la idea dominante actual donde todos los individuos pueden ser representados por un solo individuo (el consumidor representativo) y todas las empresas por una sola empresa (la empresa representativa). El supuesto clave aquí es que la macroeconomía consta de dos entidades que interactúan entre sí: un consumidor representativo con una empresa representativa son parte del análisis (Hirt, Schell, Sahakian, & Trutnevyte, 2020). Así, un agente maximizador racional representativo toma decisiones con conocimiento perfecto e infinito bajo competencia de mercado perfecta y expectativas estables sobre el futuro (Glasner, 2020). Este agente homogéneo representativo busca obtener la mayor satisfacción de sus elecciones económicas (maximización de la utilidad), comportándose al mismo tiempo como una unidad independiente sin incertidumbre de su entorno (Gerst et al., 2013). Esta visión perfecta del sistema socioeconómico también equilibra precios de productos y servicios, salarios de trabajadores y ganancias empresariales, utilizando todos los recursos disponibles sin tener en cuenta las condiciones socioeconómicas humanas, la inestabilidad del mercado, las crisis y las limitaciones naturales de los recursos (Shaikh, 2016). Desafortunadamente, esta concepción dominante bien establecida ha desinformado a la clase dominante que establece y decide la agenda política y económica de la sociedad, particularmente con el uso de los recursos naturales (Pollitt, 2019). Sólo después de que el cambio climático surgió como un problema global serio en la década de 1970, Shaikh (2016) afirma que, se comenzó a construir a regañadientes una concesión teórica para lamentablemente enfrentar el imperfecto mundo real porque las herramientas teóricas de la corriente principal neoclásica no fueron capaces de proporcionar conocimientos más completos para comprender el fenómeno en curso.

Por otro lado, la teoría económica heterodoxa o los fundamentos económicos pos-keynesianos (FEPK) suelen tomar el camino opuesto. Los FEPK destacan las imperfecciones generadas por el sistema en términos de ineficiencias, desigualdades y desequilibrios (Mercure, Pollitt, Bassi, Viñuales, & Edwards, 2016), destacando una fuerte crítica al análisis de modelos basado en el Equilibrio General Computable (Pollitt, 2019). Mientras que la economía neoclásica defiende el funcionamiento de la mano invisible del mercado perfecto, la economía poskeynesiana afirma una mano visible del Estado (Terra, Ferrari Filho, & Fonseca, 2021). En FEPK, la teoría económica proporciona una explicación sobre la noción de mercado imperfecto debido a la competencia imperfecta, bajo un desempleo persistente condicionado no sólo al poder (oligopolio, clase y poder estatal), sino también a la historia, la cultura, la política, las dimensiones geográficas y condiciones socioeconómicas (Heise, 2019). Desde este punto de vista, lo que otros pueden percibir como patrones económicos ordenados son resultados agregados de propiedades emergentes, que surgen de la interacción de una variedad de fuerzas heterogéneas (Shaikh, 2016). Mientras que la corriente principal neoclásica reconoce que la heterogeneidad es una fuente importante de sesgo en los modelos basados en representatividad (Koebel, 1998), la economía heterodoxa afirma que la heterogeneidad es una fuente importante de realismo en los modelos (Mercure et al., 2016). Los FEPK reconocen la importancia de representar agentes heterogéneos en sistemas complejos, como el cambio climático y la transición energética, hacia un mejor diseño de políticas sostenibles a largo plazo (Mercure et al., 2016). Por lo tanto, según los FEPK, existe una necesidad de intervención estatal para llenar los espacios entre los resultados socioeconómicos y ambientales reales y deseados (Monserand, 2020). Para enriquecer los fundamentos heterodoxos, Shaikh (2016), basado en las observaciones de Marx, define un tercer enfoque que considera el comportamiento real de los agentes individuales, evitando el enfoque neoclásico de representar la racionalidad como un comportamiento perfecto y el comportamiento real como imperfecto del enfoque pos-keynesiano.

Para resumir esta parte de la argumentación, tanto la economía ortodoxa como la pos-keynesiana ven el mundo a través del mismo lente de im-perfección (Shaikh, 2016). Mientras que la economía ortodoxa parte de una visión perfeccionista e introduce las imperfecciones como un supuesto apropiado de la teoría propuesta, la economía pos-keynesiana sostiene que las imperfecciones gobiernan el mundo real, aceptando las perfecciones como un análisis previo de la maximización del capital. Por ambas partes, sigue siendo necesario un enfoque que represente las desviaciones del mundo real, más allá de la perfección o la imperfección, simplemente real. Estos fundamentos económicos dejan espacio para un enfoque diferente que puede introducir realismo en el análisis económico al considerar evidencia empírica, histórica y analítica (Hoddy, 2019). juntamente con los actuales avances computacionales. Pocos investigadores heterodoxos han emprendido investigaciones para incrementar la discusión basada en técnicas y evidencia empíricas, históricas y analíticas que incluyan fundamentos económicos pos-keynesianos y marxistas (Jørgensen & Ravn, 2022). En Crooks, Malleson, Manley, and Heppenstall (2018) se presentan algunas de estas técnicas, como el análisis de big data geoespacial, la definición de agentes geoespaciales, la parametrización de agentes geoespaciales y el modelado basado en agentes geoespaciales; cada uno de los cuales proporciona una plataforma potencial para que la investigación heterodoxa diferencie su perspectiva y teorías basadas en datos históricos de la corriente principal neoclásica. Con datos y técnicas disponibles actualmente, ignorar los recientes y fructíferos desarrollos empíricos basados en datos en estadística y análisis de datos se consideraría miope (Kavak et al., 2018). Si la escuela heterodoxa continúa permitiendo pruebas empíricas, históricas y analíticas, entonces muchas de sus ideas ganarán peso y su posición avanzará dentro de la disciplina de la modelización climática, energética y económica con más realismo, y así informar mejor a los tomadores de decisiones y las empresas (la clase dominante), a la sociedad civil y a la clase trabajadora.

Comportamiento humano individual: crítica a la hiper-racionalidad

En la economía ortodoxa, los agentes (empresas y consumidores) son tratados como entidades hiper-racionales cuando se representa su comportamiento. Shaikh (2016) define la hiper-racionalidad como cuando los individuos toman decisiones racionales (definidas de una manera particular) con un conocimiento perfecto de las fluctuaciones futuras del mercado, expectativas racionales de sus decisiones y un comportamiento racional puramente autorreferencial. Este enfoque hiper-racional se aplica tanto a la empresa como a los consumidores. Por este motivo, esta noción económica también se denomina racionalidad económica mejorada (Campbell & Schau, 2018). Al abordar la transición sostenible del sistema clima-energía-economía, no hay evidencia que sugiera que el comportamiento hiper-racional estándar en los modelos describa el comportamiento real hacia estándares normativos para, por ejemplo, mitigar el cambio climático o diseñar decisiones más sostenibles (Hirt et al., 2020). El principal propósito real del concepto de agente representativo hiper-racional es apoyar los fundamentos neoclásicos que representan el capitalismo actual como un sistema socioeconómico eficiente y óptimo (Bechlioulis & Brissimis, 2021). Sin embargo, la evidencia demuestra que el comportamiento de los agentes individuales está determinado no sólo por las llamadas estructuras de configuración de los agentes, como las estructuras históricas, sociales, económicas y culturales (Schoon & Heckhausen, 2019), sino que también se caracteriza por los atributos de los agentes individuales (Kavak et al., 2018), como la nacionalidad, el género, la etnia, la clase socioeconómica, los ingresos, la educación y la riqueza, entre otros que evolucionan en el espacio y el tiempo.

La microeconomía neoclásica supone que los consumidores son idénticos, entonces, todos los consumidores pueden estar representados por un solo consumidor individual efectivo. Un supuesto similar se aplica a las empresas, considerando el capital y el trabajo como elementos uniformes (Almunia et al., 2018). Los modelos macroeconómicos neoclásicos simulan/optimizan las interacciones entre un consumidor representativo y una empresa representativa (Hartley & Hartley, 2002), ambos dotados de una previsión infinita y expectativas hiper-racionales. Por lo tanto, la eficiencia y optimización del actual sistema de capital social y económico se basa en la base irreal de hiper-racionalidad de un agente representativo. Tanto en la visión ortodoxa como en la heterodoxa, se coincide en que los agentes individuales toman decisiones, con consecuencias personales y colectivas (Lavoie, 2014). En lo que no se está de acuerdo es que los agentes individuales están socialmente arraigados, económicamente estructurados, moldeados de manera diversa por una variedad de estructuras moldeadoras y caracterizados por otra gama de atributos históricos, sociales, económicos, culturales, entre otros. Estas estructuras y atributos de agentes pueden ser similares dentro de un país, región o incluso en cualquier lugar del mundo, haciendo que los agentes compartan similitudes en diferentes espacios durante un período específico (Shaikh, 2016). El desafío para los modelos macroeconómicos es la representación de agentes individuales bajo una gama de atributos que juega un papel decisivo en la configuración de patrones agregados, ganando realismo y relevancia en el análisis económico.

Para respaldar las hipótesis de la hiper-racionalidad, algunos utilizan buenos resultados empíricos (a nivel micro y macro) (Samuelson, 1964); otros consideran que el mercado es superior a otras formas sociales de división del trabajo (Shaikh, 2016). Además de esto, el argumento (F-twist) del influyente economista neoclásico Friedman afirma que cualquier crítica al supuesto de hiper-racionalidad (en el nivel micro) no es relevante porque finalmente este supuesto produce buenos resultados empíricos al nivel macro, como en la realidad (Samuelson, 1964). Esto es lo que Shaikh (2016) y otros en (Askari, Gordji, & Park, 2019), (Eshaghi Gordji & Askari, 2018) definen como la doctrina de la hiper-racionalidad. El objetivo de Shaikh (2016) es evitar el enfoque neoclásico de representar la hiper-racionalidad como un comportamiento perfecto y el comportamiento real como imperfecto, sino más bien como un comportamiento real, conflictivo y acotado. Por lo tanto, la única manera de respaldar los argumentos teóricos de la representación del comportamiento individual en modelos es confrontándolos constantemente con evidencia histórica, empírica y analítica. Sin embargo, este argumento de hiper-racionalidad óptima ha sido adoptado por agencias internacionales para el desarrollo económico en todo el mundo, como el Banco Mundial, la Organización Mundial del Comercio y otras en el ámbito energético, como la Agencia Internacional de Energía y la Agencia Internacional de Energías Renovables en sus objetivos de acelerar la creación de mercados en el mundo desarrollado y de construir instituciones favorables al mercado en el mundo en desarrollo (Shaikh, 2007). La doctrina de la hiper-racionalidad del agente (Shaikh, 2016) se aplica luego mediante una terapia de choque normativo global extremo, aunque es bien sabido que no es ni verdadera ni deseable. Por lo tanto, el capitalismo óptimo y eficiente carece de solidez teórica para la representación del comportamiento individual humano. No sólo debemos reconocer que el capitalismo es una fuente de crecimiento económico y aumento del nivel de vida para quienes tienen acceso al capital, sino que también sus límites producen desigualdad e intervención estatal para quienes no tienen capital (Chang, 2002).

De hecho, el estudio del comportamiento individual es un tema amplio y complejo donde la investigación se ha centrado en diversas disciplinas como la sociología, la antropología, las ciencias políticas, la economía del comportamiento, la psicología, la neurobiología, los estudios empresariales y la teoría de la evolución (Zafirovski, 2003). La gran cantidad de evidencia ha descubierto que las personas son seres socialmente construidos, influenciados por herencias culturales, historias personales, raíces evolutivas y estructuras jerárquicas (Schwartz, 2008). Las personas no ordenan consistentemente sus preferencias ni abordan el riesgo de manera racional, son malos jueces de probabilidades (Herbert A Simon, 1979), y basan su comportamiento en hábitos y reglas generales (Petracca, 2021). Ariely (2008) afirma que se supone que los individuos deben tomar decisiones lógicas y sensatas; sin embargo, los individuos son en gran medida irracionales y débiles en aprehensión, con preferencias fácilmente manipulables y respuestas predecibles. Smith, Furnham, and Lewis (1987) ya había argumentado que el modelo básico de comportamiento en la economía neoclásica no cambió con la introducción de información sobre riesgos, incertidumbre y costos. Si bien es ampliamente reconocido que los incentivos económicos influyen en las elecciones individuales y los resultados sociales, ciertamente lo hacen otra variedad de motivaciones y limitaciones no económicas.

Alternativa a la hiper-racionalidad y representatividad neoclásica 

En esta sección, queremos introducir una metodología combinado de inteligencia artificial geoespacial y aprendizaje automático, geoAI-ML, basado en agentes, basado en base de datos extensas (big data), rico en tecnología, y con enfoque de abajo hacia arriba para capturar la dimensión humana en modelos clima-energía-economía. Se requirieron siete etapas para realizar este estudio y construir trece conjuntos de datos para caracterizar y parametrizar agentes/consumidores geoespaciales en 28 regiones a nivel mundial. Fundamentalmente, la metodología comienza con la recolección y manejo de datos, finalizando con la aplicación del modelo de Entorno de Simulación de Sistemas de Energía ModUlar (MUSE, de sus siglas en inglés), con el modelo ResidenciAl Espacialmente resuelto y Agentes temporalmente-explícitos (RASA, por sus siglas en inglés). MUSE-RASA utiliza análisis de big data geoespaciales basados en AI-ML para definir ocho escenarios para explorar vías de transición a largo plazo hacia objetivos de emisiones netas cero para mediados de siglo. El marco y los conjuntos de datos son clave para los modelos climáticos, energéticos y económicos que consideran el comportamiento del consumidor y la racionalidad limitada en procesos de toma de decisiones más realistas más allá de los enfoques tradicionales. Este enfoque define a los agentes económicos energéticos como entidades heterogéneas y diversas que evolucionan en el espacio y el tiempo, tomando decisiones bajo restricciones exógenas. El enfoque alternativo y novedoso que se presenta aquí, para representar agentes económicos energéticos que son heterogéneos, diversos, evolucionan en el espacio y el tiempo y toman decisiones bajo restricciones exógenas, se basa en (i) la Teoría de la Racionalidad Acotada inicialmente descrita por H. Simon (1955), (Herbert A. Simon, 1990), discutido y ampliado por Petracca (2021), (ii) la Teoría de la Competencia Real de Shaikh (2016), la cual está basado en el concepto de competencia Marx, (iii) los fundamentos teóricos del modelado basado en agentes de Lavoie (2014), los cuales están basados en los fundamentos del pos-keynesianismo, y (iv) los avances del análisis combinando analítica geoespacial con modelado basado en agente sugerido por Crooks et al. (2018). La Figura 1 resume la metodología descrita en este artículo de divulgación. Más detalles de la metodología propuesta se pueden encontrar en la siguiente literatura:

Artículo relacionado en Nature Scientific Data: 

Moya, D., Copara, D., Olivo, A. et al. MUSE-RASA captures human dimension in climate-energy-economic models via global geoAI-ML agent datasets. Nature Scientific Data 10, 693 (2023). https://doi.org/10.1038/s41597-023-02529-w

Base de datos relacionada: 

Moya, D., Copara, D., Olivo, A. et al.  (2023). MUSE-RASA captures human dimension in climate-energy-economic models via global geospatial agent datasets. figshare. Collection. https://doi.org/10.6084/m9.figshare.c.6630860.v1

 

Fig. 1: Abstracción del mundo real al modelo MUSE-RASA, resultados e implicaciones. Se identifican cinco componentes del marco de modelado basado en agentes geoespaciales en los micro y macroentornos del modelo MUSE-RASA. Los resultados del modelo y las implicaciones políticas también se ilustran en el entorno MUSE-RASA.

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