基于演化博弈的行为传播研究

Cooperative behavior exists widely in human society, and investigating, in quantitative manner, the spreading features of cooperative behavior is thus of important scientific interest. In recent years, several mechanisms that promote cooperation, such as punishment, reputation and space effects, have been found. So far, mechanisms of maintaining cooperation have been deeply understood, there is, however, little knowledge about the spreading dynamics of cooperative behavior and the criterion evaluating the effectiveness of these mechanisms promoting cooperation. In order to evaluate the efficiency of different mechanisms in enhancing cooperation, it is sound to investigate the propagation velocity and stability of the spreading of cooperative behavior through both empirical analysis and model study. In this project, we will empirically study the effects of the non-Poisson spatiotemporal features of human behavior dynamics on the evolution of cooperation at both the individual and group level. In addition, the propagation speed and stability will be systematically investigated in the framework of evolutionary game models. Finally, the propagation velocity and stability of cooperative behavior spreading obtained from empirical analysis and model study, will serve as a criterion in evaluating the promotion effects of different mechanisms on cooperation.

合作行为普遍存在于人类社会，定量理解个体和群体合作行为传播因而有着重要的科学价值。近年来，惩罚、声望和空间效应等合作机制被相继发现；人们对这些促进合作行为的机制有了较深刻的认识，然而目前对这些机制下合作行为传播以及如何评判合作机制的优劣却知之甚少。本项目着眼于从实证分析和模型研究两方面分析合作行为传播的快慢以及合作行为传播稳定性来探讨其时空传播特性，为评价各种合作机制提供判据。通过招募大学本科生进行博弈实验获取实证数据，定量分析人类行为的空间和时间分布的非泊松特性对个体和群体合作行为传播的影响，从实证的角度探讨合作行为分别在时间和空间尺度上的传播特性；基于演化博弈模型定量研究合作行为传播的速度并考察合作行为传播的稳定性；以实证分析和模型研究所发现的合作行为时空传播特性为判据，衡量不同合作机制的优劣性。

近年来，演化博弈框架下的合作机制被广泛而深入的研究，如群体选择、声望、惩罚和网络利他等等。由于惩罚机制和网络利他被普遍认为是维持合作的有效机制，本项目重点从合作行为传播的角度对这两种机制进行了深入研究，着眼于从实证分析和模型研究两方面探讨个体和群体合作行为。一方面，通过招募大学本科生进行博弈实验，从实证的角度探讨惩罚机制对合作传播的影响。另一方面，基于演化博弈模型定量研究网络利他对合作行为传播的影响。最后，综合考察两种机制的优劣。在后续的研究中，我们将从实证和数值模拟把两种合作机制结合起来，看是否能够进一步促进合作行为的传播。本项目的主要成果为：（1）网络利他机制中合作行为传播，包括群体间的链接促进合作行为在群体间的传播和社会影响力对相互依存网络合作行为传播的多重作用。（2）基于铲雪堆博弈实验研究惩罚机制中合作传播的效率。（3）自愿参与机制抑制背叛策略的传播（4）合作策略的时间和空间可控性。本课题组成员积极努力，完成了《资助项目计划书》中所提出的研究内容，对网络利他和惩罚机制进行了重点研究。发表论文9篇，在国内外重要SCI期刊上发表8篇论文，其中7篇为SCI二区论文（包括3篇论文发表在nature旗下期刊Scientific Reports），SCI总引用率超过100次。研究成果获得2014年温州市科技进步奖三等奖。