網(wǎng)絡(luò)演化博弈機制設(shè)計與應(yīng)用研究.pdf

1、科學(xué)家們的各種實證性研究已發(fā)現(xiàn)在自然界，人類社會和各種系統(tǒng)中合作廣泛存在。來自各個學(xué)科的研究者競相研究合作涌現(xiàn)的內(nèi)在機理，到目前這仍是一個開放的問題，值得研究的問題仍然很多。同時，隨著數(shù)據(jù)處理能力的提升，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)大量的真實系統(tǒng)可抽象為由節(jié)點和邊構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)模型來描述，利用網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系研究真實系統(tǒng)內(nèi)在的關(guān)系成為當(dāng)前的熱點。
　　因此，為理解大量個體間的合作行為的演化，學(xué)者們將個體抽象為網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點，個體間的互動行為抽象為邊，從而利用網(wǎng)

2、絡(luò)結(jié)構(gòu)研究個體間的競爭行為。這種利用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)研究博弈行為的研究即為網(wǎng)絡(luò)演化博弈。近年來，利用網(wǎng)絡(luò)演化博弈研究促進(jìn)合作的機制被學(xué)者們廣泛關(guān)注。機制設(shè)計指設(shè)計合適的規(guī)則，指導(dǎo)方案或建議引導(dǎo)自私的個體能夠在注重自身利益的同時使得系統(tǒng)利益達(dá)到最優(yōu)。
　　本文重點提出了幾種對合作具有促進(jìn)作用的機制設(shè)計，期望能在發(fā)現(xiàn)合作涌現(xiàn)機制方面做出自己的貢獻(xiàn)。另外，本文還將探索了網(wǎng)絡(luò)演化博弈的應(yīng)用，將其與行人屋內(nèi)逃生研究相結(jié)合，提出了具有優(yōu)先方向選擇的博

3、弈逃生模型，發(fā)現(xiàn)了促進(jìn)逃生的幾種方案。本文的主要內(nèi)容和成果如下。
　　鑒于前人在網(wǎng)絡(luò)演化博弈中較少關(guān)注博弈個體的鄰居環(huán)境信息對其策略更新決策的影響作用，而在實際的決策中這又是相當(dāng)重要的，本文認(rèn)為在實際博弈中確實存在部分個體采用了更為聰明的決策，考慮了鄰居的環(huán)境信息。因此本文將鄰居的環(huán)境信息和支付同時引入到機制設(shè)計中進(jìn)行策略更新的決策。由于個體從支付值和環(huán)境兩方面評估是否模仿某鄰居的策略，則需綜合兩方面的值獲得對該鄰居的綜合評估值。

4、由于證據(jù)理論在融合多源信息方面具有得天獨厚的優(yōu)勢，本文引入證據(jù)理論對支付和環(huán)境兩方面的評估值進(jìn)行融合以最終獲得對鄰居的綜合評估值。在此基礎(chǔ)上，本文提出了三種模型用于刻畫環(huán)境信息與支付信息共同作用對合作的影響。一種為綜合考慮全局信息與局部信息及支付信息的機制設(shè)計方案;當(dāng)全局信息不易獲取時，本文討論了僅采用鄰居局部信息和支付信息的機制設(shè)計方案;第三種方案僅考察相異策略鄰居局部信息和支付信息情況下合作演化的效果。研究發(fā)現(xiàn)三種機制設(shè)計皆能促進(jìn)合

5、作的產(chǎn)生，這表明在博弈中個體關(guān)注鄰居的環(huán)境信息不僅有利于個體自身利益的提高也有利于集體合作水平的提高。
　　由施與懲罰者承擔(dān)成本的“有成本懲罰”作為對背叛行為的懲罰常被用于以往的研究中，本文提出的模型從新的角度探索懲罰和獎勵機制對合作的促進(jìn)作用。在研究中本文模擬稅收機制收取公共基金以承擔(dān)對背叛行為懲罰的成本和對合作行為獎勵的成本，以揭示何種力度與范圍的懲罰和獎勵更能促進(jìn)合作的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，中等力度的懲罰效果是最好的，但若無法精確

6、掌握中等的懲罰力度，則優(yōu)先選擇廣范圍的輕度懲罰，該種機制設(shè)計的合作水平高于小范圍高力度的懲罰。采用公共基金獎勵合作行為的最優(yōu)效果與之類似，當(dāng)要獎勵合作行為以鼓勵更多人效仿時，應(yīng)該盡可能擴大獎勵面，當(dāng)然伴隨而來的是每個獲獎個體獎勵金額的降低，研究發(fā)現(xiàn)該種機制設(shè)計比窄范圍重力度的獎勵更能促進(jìn)合作的產(chǎn)生。研究成果對社會財富調(diào)節(jié)等具有指導(dǎo)意義。另外，本文還將綜合考慮環(huán)境與支付的策略更新機制引入到采用公共基金的獎懲模型中，提出了基于局部信息的公共

7、基金懲罰模型和基于局部信息的公共基金獎勵模型。發(fā)現(xiàn)該綜合考慮方法在公共基金獎懲模型中仍然能促進(jìn)合作的涌現(xiàn)，同時平均支付也得到了提高。因此，更進(jìn)一步的驗證了綜合考慮環(huán)境方法的有效性。
　　最后，在網(wǎng)絡(luò)演化博弈的應(yīng)用方面，本文提出了綜合考慮支付信息與環(huán)境信息的博弈逃生模型和帶有優(yōu)先方向選擇的博弈逃生模型，其將博弈與行人屋內(nèi)逃生相結(jié)合，以揭示促進(jìn)逃生的各種機制設(shè)計，實際上，逃生的加快也是促進(jìn)合作的一種表現(xiàn)。首先研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)整體人群恐懼指數(shù)

8、還不是很高時，處于逃生人群不利位置的個體適當(dāng)?shù)谋３指叩目謶种笖?shù)有利于整體人群的逃生，該結(jié)論給處于緊急逃生中處于不利位置的個體具有指導(dǎo)意義。其次，本文提出了綜合考慮支付信息與環(huán)境信息的博弈逃生模型，發(fā)現(xiàn)當(dāng)房間內(nèi)越多的個體采用綜合考慮機制進(jìn)行移動時，平均逃生時間越能被縮短。另外，本文提出了具有優(yōu)先方向選擇的博弈逃生模型，根據(jù)該模型本文驗證了在長方形和正方形的房間中門設(shè)置在墻中間地段最有利于逃生，其中長方形房間對應(yīng)的是長邊的中間地段。同時，