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基于三策略视角下的演化博弈动力学研究

耿旖旎  
【摘要】:合作作为继突变和自然选择基础上的第三个进化原则,一直普遍存在于自然界和现实社会中。然而,这种利他性行为在竞争如此激烈的世界里如何产生与延续一直是一个令人困惑的问题。基于此,各领域学者也做了很多相关研究,其中马丁·诺瓦克成功将合作行为的产生归结为五种机制:直接互惠、间接互惠、空间互惠、群体选择和亲缘选择。本文就将分别从空间互惠和直接互惠的角度来分析三策略背景下合作行为的演化,其中,三策略即是指除了传统囚徒困境中的合作和背叛,引入了第三个策略。本文首先借助演化博弈理论的分析框架,基于自愿参与囚徒困境,探索空间网络结构中,历史收益机制和教育能力机制对合作行为演化的影响,这里,自愿参与囚徒困境是指在传统囚徒困境基础上,加入自愿参与策略,即“孤独者”策略,其中,“孤独者”和他对手的收益永远是一个小而固定的值。而模型中的历史收益机制是指适应度的计算同时考虑当轮收益和上一轮收益的作用,教育能力机制是指在更新策略时引入教育能力参数,通过该参数控制策略更新的概率。通过计算机仿真模拟得出的数值结果可知,这两种机制在三策略背景下均可起到促进合作行为演化的作用。其次,本文通过设计真人行为实验来探究三策略背景下合作行为的演化。该实验引入超级背叛策略,即一种程度较强的不合作行为,并通过改变超级背叛者的收益来探索不同超级背叛者收益下平均合作率的变化。实验数据结果由云南财经大学本科生参与博弈实验所得,本文将分别从策略平均使用率、策略选择与平均收益相关性、策略回应、策略时间演化分析、策略使用数分布和困境强度的角度结合统计检验来分析该组数据,并构建广义线性混合模型结合分析。最终得出结论,超级背叛策略的引入并不能促进合作行为的演化,且当选择超级背叛策略的收益较高时,该策略的引入可有效抑制合作行为的演化。模型分析同样验证了上述结果,并显示年龄越大的个体更不易于合作,却更愿意选择超级背叛,且男性比女性更乐于选择合作,而女性比男性更愿意选择不合作和超级背叛策略。本文的工作将有助于人们理解合作行为的产生及演化过程,对生物生态学、人类学、心理学及社会学等相关学科都将有一定的启发作用。此外,该问题的研究将有助于解决污染、资源枯竭等一系列环境问题,且对流行病的传播及预防等问题的探索也具有一定现实意义。


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