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Modélisation de phénomènes collectifs Master Humanités Numériques et Computationnelles Approches quantitatives et modélisation mathématique en SHS http://www.lps.ens.fr/~nadal/Cours/HN Jean-Pierre Nadal [email protected] Centre d’Analyse et de Mathématique Sociales & Laboratoire de Physique de l’ENS

Modélisation de phénomènes collectifs Jean-Pierre Nadalnadal/Cours/HN/Doc/aqm_Contagion_2019.pdf · Jean-Pierre Nadal. [email protected]. Centre d’Analyse et de Mathématique

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Modélisation de phénomènes collectifs

Master Humanités Numériques et ComputationnellesApproches quantitatives et modélisation mathématique en SHS

http://www.lps.ens.fr/~nadal/Cours/HN

Jean-Pierre [email protected]

Centre d’Analyse et de Mathématique Sociales

&

Laboratoire de Physique de l’ENS

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Contagion, diffusion

Different approaches

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I. Threshold modelsChoice under social influence:« positive externalities »« bandwagon property »« strategic complementarity »« mimetism »

Willingness to join/adopt higherif others do the same

agent i adopts/joins if:

idiosynchratic willingness to adopt+ an amount which increases with the number of ‘neighbours’ who are

adopting> Cost

‘neighbours’: social network: friends, colleagues,…

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T. C. Schelling« Micromotives and Macrobehavior » (Norton & Cy, 1978)traduction française : « La tyrannie des petites décisions » (PUF, 1980)

Model : « The dying seminar »

M. GranovetterThreshold models of collective behavior, American Journal of Sociology, vol. 83, no. 6, pp. 1360–1380, 1978

Same model, context of riot contagion

J.-P. Nadal et M. B. GordonPhysique statistique de phénomènes collectifs en sciences économiques et sociales, in Mathématiques et Sciences Humaines, n. 172, 2005

http://journals.openedition.org/msh/2969

To join or not to join a riot,to adopt or not to adopt a given behavior…

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II. Event history approachEconometric analysis

example: Diffusion of innovation

Goal:finding correlations betweenthe adoption of an innovation at a given time and given place,and the adoptions at previous times at other locations, taking into account some characteristics of these events.

J. M. Box-Steffensmeier, B. S. Jones, Event History Modeling: A Guide for Social Scientists, Cambridge University Press, 2004

D. Courgeau & E. Lelievre , The Event History Approach in Demography, Population: An English Selection Vol. 3 (1991), pp. 63-79 https://www.jstor.org/stable/2949132?seq=1#page_scan_tab_contents

D. J. Myers, Racial rioting in the 1960s: An event history analysis of local conditions. Am. Sociol. Rev., 1997 http://users.cla.umn.edu/~uggen/myers_asr_97.pdf

See also literature on: « survival analysis », Cox model.

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III. Epidemiological modellingDynamics of sales of new productsF. M. Bass, A New Product Growth for Model Consumer Durables, ManagagementScience, Vol. 15(5), 1969reprinted in Vol. 50(12), 2004, as one of the « 10 most influential titles of this journal » (seealso Comments by F M Bass in this issue).

Diffusion of first namesB. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, The diffusion dynamics of choice: From durable goods markets to fashion first names, Complexity, 2016 https://doi.org/10.1002/cplx.21748

Riot contagionS. L. Burbeck, W. J. Raine, and M. A. Stark, The dynamics of riot growth: Anepidemiological approach,Journal of Mathematical Sociology, vol. 6, no. 1, pp. 1–22, 1978

L. Bonnasse-Gahot et al, Epidemiological modeling of the 2005 French riots: aspreading wave and the role of contagion,Scientific Reports, 2018 https://doi.org/10.1038/s41598-017-18093-4

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Epidemiological modelling

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Diffusion of new goods

F. M. Bass: Dynamics of sales of durable goods (Manag. Sci., 1969)

N = number of sales

p = innovation coefficient(likelihood that someone will start using the product because of media coverage)

q = imitation coefficient(likelihood that someone will start using the product because of word-of-mouth)

K = market size (carrying capacity)

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Fashion goods - Social diffusion

Diffusion of first names

G. Desplanques, Les enfants de Michel et Martine Dupont s'appellent Nicolas etCéline, Economie et statistiques, 1986http://www.persee.fr/doc/estat_0336-1454_1986_num_184_1_2421

S. Lieberson & E. O. Bell, Children's First Names: An Empirical Study of Social Taste,American Journal of Sociology, 1992https://www.jstor.org/stable/2781457?seq=1#page_scan_tab_contents

B. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, The diffusion dynamics of choice: Fromdurable goods markets to fashion first names, Complexity, 2016.https://doi.org/10.1002/cplx.21748

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Fashion first names

INSEEClassement des prénoms en France depuis 1900https://www.insee.fr/fr/statistiques/3532172

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Fashion first namesB. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, 2016.

Recall the Bass model:

with here:

N = number of individuals with the considered first name

p = innovation coefficient(likelihood that someone will make the choice because of media coverage)p = 0 in the case of first names.

q = imitation coefficient

K = maximum number of bearers (carrying capacity)

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑞𝑞𝑞𝑞(1 − 𝑑𝑑𝐾𝐾

) ‘logistic model’

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Fashion first namesB. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, 2016.

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑞𝑞𝑞𝑞( 1 − 𝑑𝑑𝐾𝐾

) logistic model

simplest epidemiological model:

‘micro’ justification: « behavioral game », choice of a fashion name vs any other nameAt a given time: undecided, or choice already made

‘ chicken game’: cost for having chosen the same name

random binary interactions

Adoption of a fashion name with a probability proportional to the relative advantageof choosing a fashion name over a non-fashion name per consulted individual

(adopters of the fashion first name)

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Fashion first namesB. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, 2016.𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑞𝑞𝑞𝑞 (1 − 𝑑𝑑𝐾𝐾

) logistic model

Data: French, Dutch and US nationwide databases

American names:Diane (black)Seymour (red)

French names: Philippe (black) Francisco (red)

Dutch names: Ingrid (black) Moniek (red)

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Fashion first namesB. Coulmont, V. Supervie and R. Breban, 2016.

𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑𝑑

= 𝑞𝑞𝑞𝑞 (1 − 𝑑𝑑𝐾𝐾

) logistic model

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Riot contagion

English Hunger riots, 1766, 1801

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Riot contagion

English Hunger riots, 1766

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Riot contagion

S. L. Burbeck, W. J. Raine, and M. A. Stark,“The dynamics of riot growth: An epidemiological approach,”Journal of Mathematical Sociology, vol. 6, no. 1, pp. 1–22, 1978

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Riot contagionS. L. Burbeck, W. J. Raine, and M. A. Stark,“The dynamics of riot growth: An epidemiological approach”Journal of Mathematical Sociology Vol. 6, no. 1, pp. 1–22, 1978

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Riot contagionL. Bonnasse-Gahot et al, Epidemiological modeling of the 2005 French riots: aspreading wave and the role of contagion, Scientific Reports, 2018

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