基于空间网络的合作行为演化动力学与集体行为决策研究

摘要

合作行为普遍存在于自然界和人类社会，但根据达尔文自然选择的理论个体往往倾向于自身利益最大化，合作者将会被淘汰。这显然无法解释合作行为普遍存在的原因，因此解释合作行为的产生及合作系统的演化一直是生物学家、行为经济学家及统计学家等试图解决的重要问题之一。对于合作行为演化的研究，后期被认为是除突变和选择以外的第三条进化原则。博弈论与演化博弈论的提出，为解释合作行为的产生及持久性发展提供了有效的理论与框架。 网络能够有效的刻画出种群内个体与个体间的关系，近几年博弈论与空间网络的结合引起了国内外广大学者的关注。其中，基本的博弈模型主要包括囚徒困境、雪堆博弈、公共物品博弈以及剪刀石头布博弈等；基本的网络主要包括二维格子、小世界网络、随机网络以及无标度网络等。 行为经济学实验是通过组织真人实验来研究人与人之间的合作行为，同时，本文考虑了在现实世界中个体的初始财富具有差异性，组织了集体风险气候博弈实验，旨在研究初始财富对集体行为决策的影响。实验分为初始财富均质组与初始财富异质组，其中均质组C1的参与者有64位个体，分为八个组，10轮投资结束后达成目标的有3组，成功率37.5%；异质组分为T1、T2和T3三个组，实验参与者各有10组，成功率分别为90%、70%和80%。从实验结果中可以得出，个体初始财富具有异质分布相比于均质分布更能够促进集体达成既定目标，促进个体的投资行为。进而通过建立广义线性模型，研究影响个体投资行为的因素，得出在财富异质组，理科专业以及初始财富多的个体更倾向于选择投资行为。最后，本文对实验数据通过层次聚类的方法对个体的行为进行分类。均质组与异质组都可将行为分为三类，分别为搭便车者、合作者以及超级合作者。搭便车者平均每轮的投资都远小于1，合作者的平均每轮的投资在1附近上下波动，超级合作者平均每轮的投资要远高于1。 本文基于囚徒困境在空间网络上进行数值模拟。探究了基于信誉因素网络边的权重与策略共演化对合作率的影响。模拟结果得出随着边的权重的增加，使得网络的异质性增加，进而促进网络中合作的演化；同时通过对影响信誉的参数进行了研究，得出考虑个体的信誉能够促进合作者数量的增加。此外，本文还研究了环境因素对三策略囚徒困境模型中合作行为的影响。通过数值模拟，得出个体随着对环境依赖程度的增加，能够促进种群中合作者数量的维持与扩散。同时，当随着背叛的诱惑增加时，环境的影响会逐渐减小，进而整个种群达到一个三种策略共存的状态。

目录

声明

第一章 绪论

第一节 引言

第二节 研究背景

第三节 研究意义

第二章 理论基础

第一节 网络的统计特性

第二节 博弈模型

第三节 实验开发平台Z-Tree软件介绍

第四节 统计方法

第三章 初始财富分布对群体行为决策的影响

第一节 实验设计

第二节 实验结果分析

第三节 本章小结

第四章 基于共演化的种群合作行为分析

第一节 引言

第二节 模型

第三节 数值模拟结果分析

第四节 结论

第五章 基于自愿参与机制下合作行为演化博弈分析

第一节 引言

第二节 模型

第三节 数值模拟结果分析

第四节 结论

第六章 总结与展望

第一节 总结

第二节 展望

参考文献

致谢

在读期间完成的科研成果