Non-uniqueness through duality in the von Neumann growth models

Duality can be viewed as the soul of each von Neumann growth model. This is not at all surprising because von Neumann (1955), a mathematical genius, extensively studied quantum mechanics which involves a “dual nature” (electromagnetic waves and discrete corpuscules or light quanta). This may have had some influence on developing his own economic duality concept. The main object of this paper is to restore the spirit of economic duality in the investigations of the multiple von Neumann equilibria. By means of the (ir)reducibility taxonomy in Móczár (1995) the author transforms the primal canonical decomposition given by Bromek (1974) in the von Neumann growth model into the synergistic primal and dual canonical decomposition. This enables us to obtain all the information about the steadily maintainable states of growth sustained by the compatible price-constellations at each distinct expansion factor.

Reducible von Neumann models and uniqueness

This paper can be regarded as a result of basic research on the technological characteristics of the von Neumann models and their consequences. It introduces a new taxonomy of reducible technologies, explores their key distinguishing features, and specifies which ones ensure the uniqueness of von Neumann equilibrium. A comprehensive comparison is also given between the familiar (in)decomposability ideas and the reducibility concepts suggested here. All these are carried out with a modern approach. Simultaneously, the reader may also acquire a complete picture of and guidance on the fundamental von Neumann models here.

A közgazdaságtan metodológiájáról és a matematikai közgazdaságtanról a Neumann-modell ürügyén

A dolgozatban a Neumann-modell lehetséges elméleti és módszertani rokonságát elemezzük annak fényében, hogy mind a neoklasszikusok, mind a klasszikus hagyományokat felélesztő neoricardiánusok a magukénak vallják. Ennek során megvizsgáljuk a klasszikus és a neoklasszikus gazdaságfelfogás, az ex post és az ex ante szemléletű modellek közötti különbségeket, és azt a forradalmi jelentőségű módszertani változást, amely a sok szempontból joggal bírálható modern matematikai közgazdaságtan kialakulásához vezetett. Összevetjük Neumann modelljét az osztrák iskola árbeszámítási elméletével, a Walras­Cassel- és a Schlesinger­Wald-féle modellekkel, illetve a Ricardo, Marx, Dmitriev, Leontief nevekkel fémjelezhető klasszikus vonulat eredményeivel. Rámutatunk arra, hogy Neumann voltaképpen az "igazságos és értelmes gazdaság" ősi ideáját öntötte kora modern fizikájában honos matematikai modell formájába. /===/ The paper investigates the potential theoretical and methodological sources of inspiration of the von Neumann model, in view of the fact that both the neoclassical and the neo-Ricardian economists claim heritage to it. In the course of that the author assesses the main differences of the classical and neoclassical, the ex post and ex ante modeling approaches. He also confronts the von Neumann model with the Walras–Cassel and the Schlesinger–Wald models, and with models worked out in the classical tradition a’la Ricardo, Marx, Dmitriev and Leontief. He concludes that the Neumann-model is, in fact, nothing but a reformulation of a very old belief in a “just and reasonable economic system” based on the modern modeling approach of contemporary physics and mathematics.

Vállalatok egy Neumann-típusú gazdaságban (Firms in a Neumann’s model economy)

A dolgozat a klasszikusnak tekinthető Neumann-féle növekedési modell egy új alapra helyezését tartalmazza. Az eredeti Neumann-modellben expliciten vállalatok nem szerepelnek, csak technológiák vagy eljárások. A dolgozat egy olyan Neumann-típusú modellt vizsgál, amelyben az egyes technológiáknak vállalatokat feleltet meg, és azt vizsgálja, hogy ilyen feltételezés mellett egy ilyen gazdaságban léteznek-e olyan megoldások, amelyek mellett a vállalatok maximalizálják a nyereségüket. Ennek vizsgálata közben arra az eredményre juthatunk, hogy erre az esetre a klasszikus Neumann-modell által feltételezett nempozitív nyereséget felül kell vizsgálni, ami a klasszikus matematikai közgazdaságtan dualitáson alapuló alapfeltételezése. ______ The paper investigates a generalization of the classical growth model of John von Neumann. There are only technologies in model of von Neumann. The aim of the paper is to rename technologies as firms and it is analyzed whether there exist equilibrium prices and quantities for firms to maximize the total profit. The paper reexamines the classical assumption about the duality of prices, i.e. it is allowed a nonnegative profit of firms.

Neumann versus Leontief. Két modell – két gazdaságkép (Neumann vs Leontief. Two models, two approaches to the economy)

A szerző a tisztán elméleti célokra kifejlesztett Neumann-modellt és a gyakorlati alkalmazások céljára kifejlesztett Leontief-modellt veti össze. A Neumann-modell és a Leontief-modell éves termelési periódust feltételező, zárt, stacionárius változatának hasonló matematikai struktúrája azt a feltételezést sugallja, hogy az utóbbi a Neumann-modell sajátos eseteként értelmezhető. Az egyes modellek közgazdasági tartalmát és feltevéseit részletesen kibontva és egymással összevetve a szerző megmutatja, hogy a fenti következtetés félrevezető, két merőben különböző modellről van szó, nem lehet az egyikből a másikat levezetni. Az ikertermelés és technológiai választék lehetősége a Neumann-modell elengedhetetlen feltevése, az éves termelési periódus feltevése pedig kizárja folyam jellegű kibocsátások explicit figyelembevételét. Mindezek feltevések ugyanakkor idegenek a Leontief-modelltől. A két modell valójában egy általánosabb állomány–folyam jellegű zárt, stacionárius modell sajátos esete, méghozzá azok folyamváltozókra redukált alakja. _____ The paper compares the basic assumptions and methodology of the Von Neumann model, developed for purely abstract theoretical purposes, and those of the Leontief model, designed originally for practical applications. Study of the similar mathematical structures of the Von Neumann model and the closed, stationary Leontief model, with a unit length of production period, often leads to the false conclusion that the latter is just a simplified version of the former. It is argued that the economic assumptions of the two models are quite different, which makes such an assertion unfounded. Technical choice and joint production are indispensable features of the Von Neumann model, and the assumption of unitary length of production period excludes the possibility of taking service flows explicitly into account. All these features are completely alien to the Leontief model, however. It is shown that the two models are in fact special cases of a more general stock-flow stationary model, reduced to forms containing only flow variables.

A fizikai matematika legújabb eredményei mint a közgazdaság-tudomány lehetséges vizsgálati eszközei (The newest results of physical mathematics as the possible investigation tools of economics)

A közgazdaság-tudomány számos problémája a fizika analóg modelljeinek segítségével nyert megoldást. A közgazdászok körében erőteljesen megoszlanak a vélemények, hogy a közgazdasági modellek mennyire redukálhatók a fizika, vagy más természettudományok eredményeire. Vannak,akik pontosan ezzel magyarázzák,hogy a mai mainstream közgazdasági elmélet átalakult alkalmazott matematikává,ami a gazdasági kérdéseket csak a társadalom-tudományi vonatkozásaitól eltekintve képes vizsgálni. Mások, e tanulmányszerzője is, viszont úgy vélekednek, hogy a közgazdasági problémák egy része, ahol lehetőség van a mérésre, jól modellezhetők a természettudományok technikai arzenáljával. A másik része, amelyekben nem lehet mérni,s tipikusan ilyenek a társadalomtudományi kérdések, ott sokkal komplexebb technikákra lesz szükség. Etanulmány célkitűzése, hogy felvázolja a fizika legújabb, az irreverzibilis dinamika, a relativitáselmélet és a kvantummechanika sztochasztikus matematikai összefüggéseit, amelyekből a közgazdászok választhatnak egy-egy probléma megfogalmazásában és megoldásában. Például az időoperátorok pontos értelmezése jelentős fordulatot hozhat a makroökonómiai elméletekben; vagy az eddigi statikus egyensúlyi referencia pontokat felválthatják a dinamikus,időben változó sztochasztikus egyensúlyi referenciafüggvények, ami forradalmian új megvilágításba helyezhet számos társadalomtudományi, s főleg nemegyensúlyi közgazdasági kérdést.A termodinamika és a biológiai evolúció fogalmait és definícióit Paul A. Samuelson (1947) már adaptálta a közgazdaságtanban, viszont a kvantummechanika legújabb eredményeit, az időoperátorokat stb. nem érintette. E cikk azokat a legújabb fizikai, kémiai és biológiai matematikai összefüggéseket foglalja össze,amelyek hasznosak lehetnek a közgazdasági modellek komplexebb megfogalmazásához. ___________________ The aim of this paper is to out line the newest results of physics,i.e.,the stochastic mathematical relations of relativity theory and quantum mechanics as well as irreversible dynamics which can be applied for some economic problems.For example,the correct interpretation of time operators using for the macroeconomic theories may provide a serious improvement in approach to the reality.The stochastic dynamic equilibrium reference functions will take over the role of recent static equilibrium reference points,which may also reveal some nonequilibrium questions of macroeconomics.The concepts and definitions of thermodynamics and biological evolution have been adopted in economics by Paul A. Samuelson, but he did not concern the newest results of quantum mechanics, e.g., the time operators. Now we do it.In addition, following Samuelson,we show that von Neumann growth model cannot be explained as a peculiar extension of thermodynamic irreversibility.

Stable sets in one-seller assignment games

We consider von Neumann -- Morgenstern stable sets in assignment games with one seller and many buyers. We prove that a set of imputations is a stable set if and only if it is the graph of a certain type of continuous and monotone function. This characterization enables us to interpret the standards of behavior encompassed by the various stable sets as possible outcomes of well-known auction procedures when groups of buyers may form bidder rings. We also show that the union of all stable sets can be described as the union of convex polytopes all of whose vertices are marginal contribution payoff vectors. Consequently, each stable set is contained in the Weber set. The Shapley value, however, typically falls outside the union of all stable sets.

Algorithm visualization in programming education

This paper introduces the theory of algorithm visualization and its education-related results obtained so far, then an algorithm visualization tool is going to be presented as an example, which we will finally evaluate. This article illustrates furthermore how algorithm visualization tools can be used by teachers and students during the teaching and learning process of programming, and equally evaluates teaching and learning methods. Two tools will be introduced: Jeliot and TRAKLA2.

Algoritmus-vizualizáció a programozásoktatásban

Ez a cikk bemutatja az algoritmus-vizualizáció elméletét és eddig oktatási vonatkozású eredményeit, majd példát mutat egy jól használható algoritmus-vizualizációs eszközre, végül értékeli azt. A cikk bemutatja továbbá, hogyan lehet felhasználni oktatóként és tanulóként az algoritmus-vizualizációs eszközöket, konkrétan a programozási tételek tanítása és tanulása közben, illetve értékeli a tanulási és tanítási módszert. Két eszközt fog példaként felhozni: a Jeliot-ot és a TRAKLA2-t.

Az egyensúlyi ráták unicitása és a bérráta pozitivitása a Neumann-modell általánosításaiban (Uniqueness of equilibrium rates and the positive value of the wage rate in generalizations from the Neumann model)

Cikkünk arról a paradox jelenségről szól, hogy a fogyasztást explicit módon megjelenítő Neumann-modell egyensúlyi megoldásaiban a munkabért meghatározó létszükségleti termékek ára esetenként nulla lehet, és emiatt a reálbér egyensúlyi értéke is nulla lesz. Ez a jelenség mindig bekövetkezik az olyan dekomponálható gazdaságok esetén, amelyekben eltérő növekedési és profitrátájú, alternatív egyensúlyi megoldások léteznek. A jelenség sokkal áttekinthetőbb formában tárgyalható a modell Leontief-eljárásra épülő egyszerűbb változatában is, amit ki is használunk. Megmutatjuk, hogy a legnagyobbnál alacsonyabb szintű növekedési tényezőjű megoldások közgazdasági szempontból értelmetlenek, és így érdektelenek. Ezzel voltaképpen egyrészt azt mutatjuk meg, hogy Neumann kiváló intuíciója jól működött, amikor ragaszkodott modellje egyértelmű megoldásához, másrészt pedig azt is, hogy ehhez nincs szükség a gazdaság dekomponálhatóságának feltételezésére. A vizsgált téma szorosan kapcsolódik az általános profitráta meghatározásának - Sraffa által modern formába öntött - Ricardo-féle elemzéséhez, illetve a neoklasszikus növekedéselmélet nevezetes bér-profit, illetve felhalmozás-fogyasztás átváltási határgörbéihez, ami jelzi a téma elméleti és elmélettörténeti érdekességét is. / === / In the Marx-Neumann version of the Neumann model introduced by Morishima, the use of commodities is split between production and consumption, and wages are determined as the cost of necessary consumption. In such a version it may occur that the equilibrium prices of all goods necessary for consumption are zero, so that the equilibrium wage rate becomes zero too. In fact such a paradoxical case will always arise when the economy is decomposable and the equilibrium not unique in terms of growth and interest rate. It can be shown that a zero equilibrium wage rate will appear in all equilibrium solutions where growth and interest rate are less than maximal. This is another proof of Neumann's genius and intuition, for he arrived at the uniqueness of equilibrium via an assumption that implied that the economy was indecomposable, a condition relaxed later by Kemeny, Morgenstern and Thompson. This situation occurs also in similar models based on Leontief technology and such versions of the Marx-Neumann model make the roots of the problem more apparent. Analysis of them also yields an interesting corollary to Ricardo's corn rate of profit: the real cause of the awkwardness is bad specification of the model: luxury commodities are introduced without there being a final demand for them, and production of them becomes a waste of resources. Bad model specification shows up as a consumption coefficient incompatible with the given technology in the more general model with joint production and technological choice. For the paradoxical situation implies the level of consumption could be raised and/or the intensity of labour diminished without lowering the equilibrium rate of the growth and interest. This entails wasteful use of resources and indicates again that the equilibrium conditions are improperly specified. It is shown that the conditions for equilibrium can and should be redefined for the Marx-Neumann model without assuming an indecomposable economy, in a way that ensures the existence of an equilibrium unique in terms of the growth and interest rate coupled with a positive value for the wage rate, so confirming Neumann's intuition. The proposed solution relates closely to findings of Bromek in a paper correcting Morishima's generalization of wage/profit and consumption/investment frontiers.