多人博弈與合作演化研究.pdf

1、合作現(xiàn)象在生物系統(tǒng)以及社會系統(tǒng)中廣泛存在，研究自私群體中合作的涌現(xiàn)和演化是進(jìn)化生物理論和進(jìn)化社會理論研究的重要課題之一。博弈論，尤其是演化博弈理論，為人們研究這一問題提供了有效的理論框架。由于現(xiàn)實社會系統(tǒng)的復(fù)雜性以及個體交互形式的多樣性，近年來，網(wǎng)絡(luò)上的多人博弈研究得到了飛速的發(fā)展。
　　 本文綜述演化博弈論尤其是網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈的研究現(xiàn)狀及進(jìn)展，從博弈模型、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、博弈規(guī)則等幾個方面闡述合作的涌現(xiàn)現(xiàn)象和演化動力學(xué)特征。針

2、對實際社會系統(tǒng)中多個個體之間的交互情況，本文研究了空間多人博弈中合作的涌現(xiàn)和演化特征，及在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。本文主要的工作如下：
　　 1．以傳統(tǒng)的雪堆博弈模型為基礎(chǔ)，研究了兩種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(全混合網(wǎng)絡(luò)和二維格子網(wǎng)絡(luò))下的多人雪堆博弈的合作演化。在全混合網(wǎng)絡(luò)下，實驗結(jié)果表明合作頻率隨著損益比的遞增而單調(diào)遞減。通過實驗還發(fā)現(xiàn)，博弈群體中人數(shù)越多，合作頻率下降的速度更快，這表明當(dāng)博弈人數(shù)越多代理人更愿意坐享其成等待其他代理人來完成任務(wù)。

3、與全混合網(wǎng)絡(luò)相比，二維格子網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不利于多人雪堆博弈中合作行為的生存，合作者總是被背叛鄰居所利用，合作現(xiàn)象最終會消亡。
　　 2．研究了引入臨界質(zhì)量M的空間多人雪堆博弈模型。與傳統(tǒng)的空間多人雪堆博弈不利于合作的情況不同，當(dāng)臨界質(zhì)量M在合適范圍內(nèi)，合作行為可以得到較大提升。對于給定的損益比，存在最優(yōu)的臨界質(zhì)量Mop來達(dá)到最佳的合作效果，并且當(dāng)臨界質(zhì)量M增大時，系統(tǒng)呈現(xiàn)不連續(xù)相變和階梯狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)多人雪堆博弈中博弈參與人數(shù)增大時

4、，階梯結(jié)構(gòu)增加并且最優(yōu)合作頻率fCop出現(xiàn)在更大的臨界質(zhì)量處。最后通過收益層級結(jié)構(gòu)理論對出現(xiàn)這樣的非線性特征進(jìn)行了分析。
　　 3．研究多人演化博弈理論在無線網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，除合作、背叛策略外，引入互惠策略建立一個無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的演化博弈模型。從理論上分析該模型的動力學(xué)機(jī)理并討論其穩(wěn)定性，最后通過仿真進(jìn)行驗證。在實驗仿真中，討論不同初始比例、不同互惠成本和突變概率下的系統(tǒng)演化機(jī)制，通過提供互惠策略，在一定的條件下可