重复性公共品博弈中的合作演化

摘要

生物之间的竞争无处不在，达尔文的自然选择理论表明在竞争中适应度大的个体更有可能存活下来。不存在任何机制的情况下，合作个体的适应度低于不合作的个体。从而，为了生存，个体在竞争中倾向于选择不合作。然而，生物系统最基本的一个特征就是合作。对于很多不同层次的生物组织，从单细胞生物到动物群组，合作的交互行为都是必需的。因此，竞争性的世界中合作行为的广泛存在就令人疑惑。从而，如何解释自私个体间合作行为的涌现以及长期以来合作行为的维持受到了诸多领域科学家的关注。演化博弈论为上述问题的研究提供了有利的理论依据。本文致力于探讨基于混合均匀群组的重复性公共品博弈的合作演化问题，主要成果如下：
　　首先，在混合均匀种群中引入惩罚和奖励机制后，研究群组中不同策略的演化。在博弈之前每个个体需要付出一定代价来表明自己对于合作者或背叛者的态度，惩罚.或者奖励，而不考虑之后自己的策略。惩罚和奖励单独作用均不能够促进合作的演化，而在惩罚和奖励机制的共同作用下，合作水平随选择强度的增加而提高。研究结果还表明，在惩罚和奖励共存的博弈中，奖励比惩罚会有更大的优势。
　　其次，在考虑噪声的情况下，根据行为的多样性提出了一个基于混合均匀群组的新模型来探究自适应策略在重复性公共品博弈中的演化。我们引入针锋相对特性，合作概率代表行为的多样性，用基于频率选择的莫兰过程来刻画群组的动态演化过程，这一过程表明了大自然的选择：越是成功的个体越容易被复制。研究表明，在考虑行为多样性的情况下，即使存在噪声的影响，针锋相对机制依然能够促进合作的演化。
　　再次，在上述模型的基础上我们考虑非线性和不同的群组规模对合作演化的影响。我们知道不同的非线性类型对重复性公共品博弈中合作演化的影响不尽相同。结果表明，在行为多样性和针锋相对特性存在的情况下，协同促进作用的非线性会促进合作的演化，而折扣效应的非线性会抑制合作的演化。但是，在折扣效应的非线性公共品博弈中，存在最适宜合作演化的群组规模值。
　　最后，构建了一个相对简单的理论模型来研究当惩罚行为基于某个特定阈值时，各个策略在混合均匀群组的公共品博弈中是如何演化的。在每一轮的博弈中，个体付出不同的代价，而惩罚只是针对群组中投入低于某一特定值的个体。研究表明，当惩罚阈值适中时，参加公共品博弈的个体的总投入量会处于最大值，并且出现频率最高的策略类型是投入量略高于惩罚阈值的策略。

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第一章 绪论

1.1 博弈的主要问题及研究意义

1.2 演化博弈的研究背景及理论工具

1.3 演化博弈的研究现状

1.4 本文的主要工作和内容安排

第二章 惩罚和奖励机制在公共品博弈中的演化

2.1 引言

2.2 模型介绍

2.3 结果与分析

2.4 小结

第三章 自适应策略在线性公共品博弈中的演化

3.1 引言

3.2 模型介绍

3.3 结果与分析

3.4 小结

第四章 自适应策略在非线性公共品博弈中的演化

4.1 引言

4.2 模型介绍

4.3 结果与分析

4.4 小结

第五章 惩罚阈值对公共品博弈中策略演化的影响

5.1 引言

5.2 模型介绍

5.3 结果与分析

5.4 小结

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

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