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空间囚徒困境博弈中合作解的演化——基于个体迁徙机制和计算经济学的视角

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摘要

图表目录

1 导论

1.1 研究背景

1.2 研究方法、目的与意义

1.2.1 研究方法

1.2.2 研究目的与意义

1.3 研究内容与结构

2 文献综述

2.1 引言

2.2 社会网络和合作演化

2.2.1 社会网络理论的发展

2.2.2 社会网络的基本属性和类型

2.2.3 网络结构对合作演化的影响

2.3 演化博弈论和合作演化

2.3.1 演化博弈论的基本概念

2.3.2 空间结构上演化博弈的模型

2.3.3 博弈动力学对合作演化的影响

2.4 个体迁徙和合作演化

2.4.1 个体迁徙对合作演化的双重作用

2.4.2 个体迁徙促进合作的多种机制

2.4.3 影响个体迁徙的因素

2.5 合作演化的技术工具:计算经济学和行为实验

2.5.1 计算经济学

2.5.2 实验经济学

2.5.3 基于计算机仿真和行为实验的对比性研究

3 基于“近君子,远小人”的迁徙机制对合作演化的影响

3.1 引言

3.2 相关文献回顾

3.3 基于“近君子,远小人”的个体迁徙演化模型

3.4 仿真结果分析

3.4.1 二维方格上的个体迂徙对合作演化的影响

3.4.2 小世界网络上的个体迁徙对合作演化的影响

3.5 迁徙成本对合作水平的影响——基于行为实验的实证研究

3.5.1 实验设计

3.5.2 实验结果

3.6 小结和讨论

4 基于风险偏好的个体迂徙对合作演化的影响

4.1 引言

4.2 相关文献回顾

4.3 基于风险偏好的个体迁徙演化模型

4.4 结果分析

4.4.1 同质性风险偏好对合作演化影响的结果

4.4.2 异质性风险偏好对合作演化影响的结果

4.5 小结和讨论

5 基于社会福利的个体迁徙对合作演化的影响

5.1 引言

5.2 相关文献回顾

5.3 社会福利与空间囚徒困境演化博弈模型

5.4 结果分析

5.5 小结和讨论

6 结论与展望

6.1 本文主要结论与创新点

6.2 本文存在的不足及进一步的研究方向

参考文献

附录

后记

攻读博士学位期间主要学术成果

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摘要

社会何以可能是社会科学的基本问题,而合作何以可能是行为经济学的基本问题。人与人之间的合作,是人类文明社会的基础,普遍存在于社会生活中。但从进化论的角度看,为什么这种带有利他主义的行为能够保留下来,仍然是一个未解之谜。基于社会网络的个体迁徙在回答这个问题上起到了重要的作用。社会网络上的个体迁徙可以促使合作行为的聚集,它是实现社会网络结构与合作共生演化的重要途径之一。同时,计算经济学的方法为解释复杂系统中合作行为的涌现提供了有利的工具。本文在此背景下利用计算经济学的方法探讨不同迁徙机制对空间囚徒困境博弈中合作解的影响。
  本文从网络结构和个体迁徙的视角出发,以演化博弈论作为理论工具,以基于Agent的计算经济学作为研究工具,探讨了空间囚徒困境博弈中合作解的演化。具体来说,我们通过基于Netlogo的社会仿真的研究方法,在空间囚徒困境博弈的演化模型中分别探讨了“近君子,远小人”的迁徙策略、基于异质性风险偏好的个体迁徙、考虑社会福利的个体迁徙对合作演化的影响,以此为出发点回答了社会网络上的个体迂徒是如何影响合作行为的演化的。
  首先,我们研究了“近君子,远小人”的迁徙机制对合作演化的影响。“近君子,远小人”的迁徙机制是指,当个体的邻居全部是合作者时个体不迁徙,这是“近君子”的行为;只要个体的邻居有背叛者时,个体就会以一定的概率进行迁移,这是“远小人”的行为。为了给出“远小人”的概率,我们建立了基于成本与收益的迁徙模型,以此来研究迂徒成本对群体合作水平的作用。仿真结果表明:在较广的参数空间内,“近君子,远小人”的个体迁徒提高了群体的合作水平,为我们理解社会中的合作行为提供了新思路。为了更直观的理解空间中合作团块的涌现,我们展示了随时间演化的空间状态子图。另外,为了探讨此机制在其他网络结构上的有效性,我们研究了小世界网络上的合作演化。结果显示,在小世界网络上,“近君子,远小人”的迁徙模型对合作行为的促进作用仍然有效。
  接着,我们探究了基于风险偏好的个体迁徙对空间囚徒困境博弈中合作解的影响。以往的研究中要么不考虑风险偏好,要么假定个体在迁徙的过程中是风险中性的,然而,在现实生活中,个体的风险偏好类型是多样的,是异质性的。为此,我们建立了基于风险偏好的个体迁徙模型,通过计算机仿真模拟了行为群体的动态演化过程,探讨了同质性风险偏好和异质性风险偏好对合作行为影响的区别。研究结果表明,当假定群体是同质性风险偏好时,风险厌恶型的个体不支持合作的建立;当假定群体是异质性风险偏好时,在适度的参数条件下,个体风险偏好的异质性实现了合作策略与网络结构的共生演化,而且,随着风险偏好异质程度的增加,合作水平逐渐下降。同时,我们分别研究了迁徙成本、背叛诱惑参数和群体密度对合作水平的影响。
  最后,为了探讨基于社会福利的个体迁徙和合作演化之间的关系,我们应用计算经济学的方法研究了空间囚徒困境博弈中不同社会福利函数的迁徙模式对合作演化的影响。在文中,我们给出了三种福利函数:古典效用主义的社会福利函数(Utilitarian SWF)、贝尔努利-纳什社会福利函数(Bernoulli-Nash SWF)和罗尔斯社会福利函数(Rawlsian SWF)。仿真结果显示,在大部分参数空间内,基于社会福利的个体迁徙促使了合作行为的涌现。而且,在大部分的群体密度条件下,Utilitarian SWF和Rawlsian SWF下的合作水平要高于个体不迁徙的情况,但相比较个体不迁徙的情况,Bernoulli-Nash SWF抑制了合作行为的涌现。考虑社会福利是个体他涉偏好的一种体现,因此,我们的工作为理解社会系统中他涉偏好和合作之间的关系提供了有益的帮助,为社会偏好和合作演化之间的研究架起了桥梁,可以为政策制定者提供一定的参考依据。

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