合作行为与公共品的有效利用

Cooperation, altruistic behaviors by paying cost, is ubiquitous in the human social systems, and researching the emergence of cooperation among the selfish individuals is one of the most fundamental issues in the fields of biological science and social science. Evolutionary game theory provides an effetive theoretical framework for scientists to study this problem, especially the public goods game (PGG) by group interacting is an important tool to describe and reseach the social dilemmas, such as Greenhouse effect, water pollution and excessive use and waste of limited resources. In this work, we will study the cooperative behavior among the selfish human beings, and especially investigate the function of the cooperation in the aspects of formation and effective use of the public goods. The work is as follows: 1. Population modelling. We will construct models of human beings under different social environments according to the complexity of social system and inhomogeneity of interaction among the individuals in the real world; 2. Effect of risk assessment and formation of public goods on the cooperation; 3. Impact of spatial distribution of public goods on the cooperation; 4. Effect of value evaluation and value diversity of public goods on the cooperation; 5. Depreciation effect of public goods on the cooperation.

合作，需要支付自身代价的利他行为，在人类社会系统中广泛存在，研究自私群体中的合作涌现是生物学以及社会科学研究的基本课题之一。演化博弈理论，为人们研究这一问题提供了有效的理论框架，其中以群体作用为基础的公共品博弈模型为描述诸多社会问题，如温室效应、水污染以及有限资源的过度使用与浪费等，提供了重要的研究手段。我们课题组将运用演化博弈模型，研究自私群体中的合作行为，尤其是以公共品博弈模型为基础，重点探讨合作机制在公共品（如公共设施）的形成和有效使用方面上起到的重要作用，主要工作包括：1.根据真实社会系统的复杂性和个体作用形式多样性的特点，我们将构建符合不同社会关系下的人类群体的复杂网络模型；2.公共品的风险评估与形成对群体合作的影响；3.公共品的空间分布对群体合作的影响；4.公共品的价值评估与价值异质性对群体合作的影响；5.公共品的折旧效应对群体合作的影响

自私群体中的合作涌现是生物学以及社会科学研究的一个基本课题。演化博弈理论是目前研究合作行为有效的理论框架，而公共品博弈模型以群体作用为基础作为研究合作涌现与演化的范式也得到了广泛关注. 另一方面，复杂网络的多样性和复杂性恰好为研究真实社会系统中个体之间丰富的作用形式提供了便利而有效的研究框架，成为研究这一课题不可或缺的手段。.我们在项目研究期间，主要切人点为两个方向，合作行为对突发事件恐慌人群动力学的影响以及合作行为在公共品的提供与分配中的作用。针对项目初期提出的目标，我们基本完成了以下几个核心工作：.1. 实验验证了收益矩阵力模型描述恐慌人群内部相互作用力的有效性。在2013年发表的一个工作中，我们提出了一个模型。该模型用铲雪博弈收益矩阵描述恐慌群体的相互作用，收益越大，表明个体的能量越大，从而个体突破困境的几率就越大。其模拟结果展现了很丰富的动力学特性，同时，一个自组织现象也被发现。理论模型的有效性必然需要实际数据来验证。在项目研究期间，我们进行了一个小规模的屋内逃生实验，并对相关数据进行了整理和总结。与此同时，我们也利用前面工作中提出的理论模型对本次实验进行了计算机模拟。对比结果表明，理论模型的模拟结果基本与实验研究的数据统计结果相一致。.2. 完善收益矩阵作用力模型，讨论合作行为对逃生的影响。基于第一个工作的成功，同时考虑现实生活中的影响因素，我们更新了理论模型，引入了背叛群体聚集对行人运动的作用。新的理论模型的模拟结果展现了非常丰富的动力学，包括自由流，混合流，以及阻塞等。群体中角色的变更，即相变，也得到了很细致的研究。.3.针对不同种类的公共品，探讨群体合作的倾向性以及它们之间的共演化。研究结果表明，对于不同种类的公共品以及不同的临界质量标准，群体的合作倾向会有所不同；同时，在最佳临界质量下，系统能够达到最大的合作频率。.4.复杂系统性质的研究-混沌系统的控制以及神经系统内部结构的分析。