有限种群随机演化博弈动态研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cstmddn
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
人类社会以及生物系统中个体间的竞争无处不在,然而群体合作现象又频繁涌现。理论和实证研究试图从生物进化的角度或与进化的类比来解释激烈竞争世界里的合作现象,但无论是从进化生物学还是社会科学的角度来看,合作的内在机理仍然是一个未解决的问题。通过博弈论和演化动力学的结合而形成的演化博弈理论是解释这类问题的有效工具之一。传统的演化博弈理论针对无限种群,通过一个或一组复制动态方程来研究种群的演化动态及均衡,其中的随机效应被忽略。然而,现实中大多数种群的规模都是有限的,且个体之间的博弈会受到环境中各种不确定或随机因素的影响,因而其演化博弈动态与无限种群的演化博弈动态有着显著的差异。考虑随机因素的影响,利用随机过程建立的随机演化博弈动态模型可以精确地描述有限种群的演化动态,也更符合现实。随机演化博弈动态将系统的状态空间看作是离散的并以一定的概率确定系统演化的方向。描述个体如何根据群体的知识或信息改变自身策略的更新规则,在有限种群的随机演化博弈动态中起着非常重要的作用。因此,在有限种群中必须指定策略的更新规则来刻画系统的演化,从而基于不同的策略更新规则得到不同的演化博弈动态。Moran过程、Wright-Fisher过程、模仿更新过程及愿景更新过程是有限种群中常见的四种策略更新规则。基于这四种更新规则,本文主要的研究内容和结论有以下四个方面。首先,假设选择不同策略的个体具有不同的选择强度,建立具有选择差异的Moran过程和Wright-Fisher过程的演化博弈动态模型。在弱选择下求解两个演化博弈动态模型中合作策略的扎根概率,结果表明策略的扎根概率不仅与种群规模、博弈矩阵相关还与差异的选择强度相关。将弱选择及中性选择下的扎根概率进行比较,分析自然选择有利于策略扎根及成为演化稳定策略需要满足的条件。对常见的囚徒困境博弈、共存博弈和协调博弈,利用数值分析方法研究合作策略的扎根概率与差异选择强度、种群规模之间的关系,利用仿真分析的方法研究合作策略的扎根时间(平均非条件扎根时间和平均条件扎根时间)与选择强度之间的关系。数值分析表明,在囚徒困境博弈中,扎根概率随着合作和背叛策略的选择强度的增大而减小,但在共存博弈和协调博弈中,扎根概率随着合作策略的选择强度的增大而增大、随背叛策略选择强度的增大而减小;在三种博弈中扎根概率均随着种群规模的增加而单调递减。仿真分析表明,在囚徒困境博弈中扎根时间随着合作策略的选择强度的增大而减小、随着背叛策略的选择强度的增大而基本保持不变;在共存博弈和协调博弈中合作策略的扎根时间随着合作策略的选择强度的增大而增大;共存博弈中扎根时间随着背叛策略的选择强度的增大保持不变、协调博弈中扎根时间随背叛策略的选择强度的增大而减小。此外,将选择差异下Moran过程的随机博弈动态模型,应用于分析第三方物流企业是否参与供应链金融的策略选择问题。其次,假设个体可以采取两种更新规则来改变自身策略,建立综合Moran过程和模仿更新的混合演化博弈动态模型,以研究个体基于两种更新规则改变策略如何影响种群的演化动态。利用解析分析得到混合演化博弈动态中合作策略的扎根概率和扎根时间的表达式及其性质。扎根概率与个体采用模仿更新规则的概率无关,而扎根时间与个体采用模仿更新规则的概率有关。通过数值分析得到:囚徒困境博弈、共存博弈和协调博弈中扎根时间与个体采用模仿更新规则的概率以及选择强度之间的变化关系。数值分析结果表明,在囚徒困境博弈与协调博弈中策略的扎根时间随选择强度的增大而减小,在共存博弈中策略的扎根时间随选择强度的增大而增大。在三种博弈中策略的扎根时间随着采用模仿更新规则的概率的增大而递增。再次,假设个体采用模仿更新规则和愿景更新规则改变策略,综合这两个更新过程建立混合演化博弈动态模型。利用混合演化博弈动态模型,我们对均匀混合种群进行数值分析、对结构化种群和随机匹配模型进行仿真分析以研究合作者的平均丰度与选择强度、采取愿景更新规则的概率及愿景水平之间的变化关系。数值和仿真分析表明,在囚徒困境博弈与共存博弈中,愿景更新规则促进了均匀混合种群的合作,抑制了结构化种群和随机匹配模型中种群的合作;在协调博弈中,愿景更新规则促进了结构化种群和随机匹配模型中种群的合作,抑制了均匀混合种群的合作。在不同的结构种群和随机匹配模型中合作者的平均丰度均随着愿景水平的变化而变化,但合作者的平均丰度的演化特征保持鲁棒性。最后,假设个体的博弈收益不再是精确的实数而是模糊数,研究模糊博弈支付下有限种群中基于Moran过程的随机演化博弈动态。分别以梯形模糊数和正态模糊数表示个体的博弈收益,在弱选择下求解合作策略的模糊扎根概率并分析自然选择有利于策略扎根以及某一策略成为模糊演化稳定策略的条件。将基于梯形模糊数的Moran过程随机演化博弈模型应用于分析第三方物流参与供应链金融的问题;将基于正态模糊数的Moran过程随机演化博弈模型应用于分析产污企业的策略选择问题。
其他文献
本研究重在探讨“今日俄罗斯阿语频道”(RT Arabic)和“阿拉伯天空新闻”(Sky News Arabia)如何通过电视新闻节目和网站宣传ISIS议题。通过比较两个电视网关于ISIS报道的文本和视觉框架,了解它们在报道ISIS议题时使用的视觉技术,分析两者在构建和宣传ISIS议题时所遵循的编辑方针。目前,鲜少有研究关注视觉技术在恐怖主义议程中的重要作用,此研究不仅能填补相关学术研究的空白,还可
学位
盐渍土壤高效利用对于解决我国水土资源供需矛盾、保证粮食安全具有重要意义,而弄清水盐胁迫条件下作物生长机制和耗水规律是盐渍土地区农业生产顺利开展的前提。受土壤蒸发、作物根系吸水、降雨、灌溉淋洗以及地下水位波动等复杂自然和人为因素影响,盐渍土壤水盐多呈现垂向非均匀分布特征,这不仅影响作物根系和地上部分生长,也会改变土壤-作物系统的水分传输过程,然而目前相关实验、理论和模拟研究仍存在不足。基于此,本文依
学位
流域水文模型在水文预报和水资源管理中发挥着重要作用。围绕水文模型的空间可转移性,遥感蒸散发(RS-ET)产品被广泛应用于无资料地区水文模拟,但现有的遥感蒸散发产品利用方法仅能提高少数模型和少数流域的径流模拟精度,缺乏通用性。围绕水文模型的时间可转移性,流域水文模拟一般采用固定的蒸散发结构,但气候变化和人类活动可能改变蒸散发过程,水文模型结构不随时间变化的假定受到挑战。针对以上问题,论文以美国MOP
学位
准确地刻画污染物在含水层中的运动是科学高效地治理地下水污染的必要前提。研究者们基于对流弥散理论构建了各种各样的解析或数值模型来模拟污染物溶质的运移过程。但是地下水中污染物的运动往往难以直接观测,观测数据一般较为稀少,同时地下多孔介质的各种物理化学生物特性(如渗透系数、孔隙率、弥散系数、降解速率常数、活性微生物量等)都会呈现一定的非均质性。这给弥散度和反应速率常数等溶质运移模拟需要的宏观参数的正确估
学位
闸坝是流域水资源开发利用的主要手段,能抵御洪涝、干旱等自然灾害,闸坝科学调度是实现流域水资源精细化管理的重要举措。由于流域水资源管理理念的提升,兼顾防洪、兴利和河流生态环境保护的流域闸坝群多目标联合调度理论与方法成为流域水资源综合管理的研究前沿。在高强度人类活动和变化外界环境干扰下,闸坝群的调控能力和调度规则不断改变。因此,分析流域闸坝群可调能力,在此基础上开展流域闸坝群多目标联合调度研究,对于流
学位
本文根据舰船纵摇—横摇耦合非线性运动方程,采用多尺度法及稳定性理论,研究了舰船存在内共振时,横摇主共振情况下的运动特点。主要运动特点是纵摇及横摇运动的多解、跳跃以及Hopf分岔现象。
期刊
国际海事组织正在制定第二代完整稳性衡准参数横摇直接计算评估方法,本文利用国际海事组织提供的国际标模,通过试验和数值计算研究了顶浪中参数横摇对垂荡、纵摇运动的影响。首先采用基于非线性切片法的时域垂荡-横摇-纵摇耦合的三自由度数学模型,计算了参数横摇发生时的垂荡、纵摇运动;其次采用新设计的波浪稳性测量机构分别约束和放开横摇运动测量了船模在顶浪中有无参数横摇时的垂荡、纵摇运动;最后把时域结果进行傅里叶变
会议
基于组织变革理论和TOE框架,采用fsQCA方法探讨技术(数字技术基础、数字技术应用)、组织(战略柔性)和环境(市场动荡性、技术动荡性)三方面的前因要素对企业实现跨界创新的联动效应及其提升路径。以浙江省46个创业板企业为研究样本,fs QCA结果显示:(1)技术、组织和环境层面下的单一要素均不是驱动跨界创新的必要条件;(2)驱动高水平跨界创新的路径有4种,包括“数字技术赋能型”“战略柔性驱动型”“
期刊
近年来,可靠度设计已成为岩土工程设计理论和方法发展的重要方向,世界各国岩土工程设计规范也正在逐步转轨。可靠度设计方法主要包括两种:一种是基于概率论的极限状态设计方法,又称为半概率可靠度设计方法;另一种是直接采用可靠度分析方法计算不同设计方案的可靠度或失效概率的设计方法,即全概率可靠度设计方法。半概率可靠度设计方法概念简单、使用方便,是目前岩土工程可靠度设计规范中主要采用的设计方法。支挡结构岩土工程
学位
降水预报的可靠性和精度直接决定了水文模拟和预报结果。传统的水文预报仅考虑落地雨、预见期短,无法满足水库运行管理的要求。随着世界各国数值天气预报技术的迅速发展,在传统的确定性水文预报中引入预见期内的数值降水预报能够延长洪水预报预见期。然而,由于天气系统的复杂多变,数值降水预报仍然存在误差,需要进行偏差校正。传统的水文预报仅为用户提供一个确定性的预报值,没有考虑水文预报的不确定性,由确定性预报向概率预
学位