互动多样性群体中基于个体特性的合作演化研究

来源 :天津理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:kinghuang1982
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现实生活中广泛存在的大规模的群体合作行为是人类社会能够蓬勃发展的重要原因,然而,现实中的个体本质上都是自私的,这与合作行为的大范围存在显然是相互矛盾的。为了探索合作行为的产生和维持,大量科学家将复杂网络与演化博弈模型相结合研究了各种各样的促进合作演化的机制,前者用于刻画群体的结构特征,后者用于描述个体之间的互动模式,目前已成为分析社会困境中的合作演化问题最普遍的方法。值得注意的是,人类社会中的生命系统是复杂的,位于其中的个体也是多种多样的,且不同的个体与邻居的互动方式也是不同的。然而,到目前为止,这种具有互动多样性的群体如何影响合作动态仍然需要进一步探讨。本文基于互动多样性群体中的演化博弈,结合个体的特性对促进合作演化的机制进行了研究。通过制定具体的基于个体特性的策略更新规则,然后利用蒙特卡洛数值仿真观察群体到达稳定状态时的合作频率,从多种角度分析了促进合作的内在原因。本文的主要研究内容如下:1.提出了一个基于声誉的囚徒困境博弈模型,该模型着重研究在拥有两种交互类型的个体(节点型个体和链接型个体)的局部互动多样性群体中声誉对合作演化的影响。我们用一个复合的费米函数来描述个体模仿邻居策略的概率,其中,引入参数μ表示策略模仿过程中个体对声誉的依赖程度。大量的仿真结果表明,即使空间结构中个体的生存环境逐渐恶化,声誉驱动的模仿规则也能够缓解这种不良处境,重新恢复合作的繁荣。此外,对空间合作集群的微观探索表明,链接型个体通过对不同的邻居采取不同的策略,一方面,对持有合作策略的邻居采取合作,另一方面,对持有背叛策略的邻居予以惩罚,他们既保护了合作集群,又阻止了背叛集群的进一步扩张。最后,我们探究了同步更新规则以及网络结构对合作演化结果的影响,进一步验证了所提出模型的鲁棒性。2.提出了一种基于期望的囚徒困境博弈模型,该模型着重研究在全局互动多样性群体中个体期望对合作演化的影响。引入参数α来表征个体的期望水平,通过将个体期望与邻居所得收益进行比较来衡量策略更新过程中个体对邻居的满意度,从而采用不同的方式更新对邻居的策略。实验结果表明,在不同的背叛诱惑下,期望水平α存在一个最优区间,可以显著促进合作的演化。此外,我们观察到相变现象的存在,并从数值分析的角度阐述了出现这种现象的原因。
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