复杂网络上的合作演化和博弈动力学研究

发布时间：2021-04-08 23:19

　　合作行为普遍存在于各层次的生命系统中,并对生命系统的生存和发展至关重要。然而,合作行为通常会降低个体自身的竞争优势。理解合作行为如何在自私个体构成的种群中涌现和维持是十分重要且具有挑战性的难题。复杂网络上的演化博弈论是研究合作演化和策略竞争的重要框架,其中复杂网络描述系统的结构,博弈刻画个体之间的交互。本文在该框架下,应用网络理论、随机过程和统计物理学的方法,重点探索了系统的结构、个体行为模式以及交互环境等因素对系统演化动力学的影响。本文主要内容及创新点如下:第一,研究了种群的空间结构对合作演化的影响。通过采用两个独立的网络分别地刻画个体间的交互和行为传播,揭示了空间互惠（种群空间结构促进合作）的本质。只有当个体的交互对象和模仿对象重合时,空间互惠出现。个体和模仿对象交互越频繁,空间互惠越强。以上结论适用于两个体和多个体交互,并且从理论上论证了社会网络中的结构团簇、强联系以及交互网络和行为传播网络的非对称性对合作演化的影响。基于以上发现,提出了个体调整社会联系增强空间互惠的算法。第二,研究了两个体交互中个体行为多样性对合作演化的影响,其中个体与不同对象交互时能够采取不同的策略。在各种网... 

【文章来源】：北京大学北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：151 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 引言
    1.1 复杂系统和群体行为
    1.2 合作的演化
    1.3 博弈论和演化博弈论
        1.3.1 博弈论
        1.3.2 演化博弈论
    1.4 复杂网络上的演化博弈论
        1.4.1 复杂网络
        1.4.2 复杂网络上的演化博弈论
    1.5 本文中关于合作演化的主要度量方法
    1.6 本文的主要研究内容和章节安排
第二章 合作演化中的空间互惠
    2.1 引言
    2.2 模型描述
        2.2.1 种群结构
        2.2.2 公共品博弈
        2.2.3 策略更新
    2.3 合作演化的理论条件
    2.4 空间互惠的出现
    2.5 空间互惠的增强
    2.6 应用
        2.6.1 交互结构和行为传播结构的非对称性
        2.6.2 社会网络中的强联系
    2.7 结论和讨论
    2.8 本章小结
第三章 基于行为多样性的两个体博弈动力学
    3.1 引言
    3.2 模型描述
    3.3 社会网络上的合作演化
    3.4 合作演化的机理
    3.5 基于边动力学的理论预测
    3.6 结论和讨论
    3.7 本章小结
第四章 基于行为多样性的多个体博弈动力学
    4.1 引言
    4.2 模型描述
    4.3 血缘一致性方法
    4.4 投资和收益分配的对称性
    4.5 非均一的投资和均一的收益分配
    4.6 非均一的投资和非均一的收益分配
    4.7 结论和讨论
    4.8 本章小结
第五章 边多样性网络上的演化多个体博弈动力学
    5.1 引言
    5.2 模型描述
    5.3 策略演化的理论条件
    5.4 应用
        5.4.1 边多样性网络上的演化两个体博弈
        5.4.2 多重多个体博弈
        5.4.3 加权网络上的演化动力学
        5.4.4 基于劳动分工的多个体公共品博弈
    5.5 结论和讨论
    5.6 本章小结
第六章 博弈转移下的演化动力学
    6.1 引言
    6.2 模型描述
    6.3 两状态之间的博弈转移
    6.4 多状态之间的博弈转移
    6.5 纯策略和随机策略
    6.6 全局博弈转移和局部博弈转移
    6.7 结论和讨论
    6.8 本章小结
第七章 结论和展望
    7.1 结论
    7.2 展望
参考文献
附录 A “合作演化中的空间互惠”相关理论推导
    A.1 权重图上合作演化的条件
        A.1.1 生灭更新/对比较更新
        A.1.2 灭生更新
        A.1.3 模仿更新
    A.2 无权重图上合作演化的条件
        A.2.1 经典的空间公共品博弈
        A.2.2 l阶公共品博弈
        A.2.3 随机公共品博弈
    A.3 空间互惠的涌现
    A.4 空间互惠的增强
附录 B “基于行为多样性的两个体博弈动力学”相关理论推导
    B.1 模仿驱动的演化动力学
    B.2 行为探索驱动的演化动力学
附录 C “博弈转移下的演化动力学”全文
博士期间发表和完成的论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]社会网络上的观念动力学[J]. 王龙,田野,杜金铭.  中国科学:信息科学. 2018(01)
[2]博弈控制论简述[J]. 程代展,付世华.  控制理论与应用. 2018(05)
[3]合作演化中的反馈机制[J]. 王龙,丛睿,李昆.  中国科学:信息科学. 2014(12)
[4]复杂网络上的群体决策[J]. 王龙,伏锋,陈小杰,王靖,武斌,楚天广,谢广明.  智能系统学报. 2008(02)
[5]演化博弈与自组织合作[J]. 王龙,伏锋,陈小杰,楚天广,谢广明.  系统科学与数学. 2007(03)
[6]复杂网络上的演化博弈[J]. 王龙,伏锋,陈小杰,王靖,李卓政,谢广明,楚天广.  智能系统学报. 2007(02)
[7]从群集到社会行为控制[J]. 程代展,陈翰馥.  科技导报. 2004(08)



本文编号：3126450