第8章演化博弈论.pptx

第8章演化博弈论演化博弈论是现代博弈理论的重要分支，将达尔文进化思想引入策略互动分析。它探究策略如何在群体中传播、演变和稳定。本章我们将揭示演化博弈论的核心概念、数学基础及其在生物学、经济学和社会学中的广泛应用。作者：

演化博弈论概述定义与起源演化博弈论起源于20世纪70年代，由约翰·梅纳德·史密斯和乔治·普莱斯创立。它结合了达尔文进化理论与经典博弈论，形成了研究策略演化的新框架。与传统博弈论的区别传统博弈论假设参与者完全理性且知识完备。演化博弈论则关注有限理性个体在群体中的学习与适应过程。它探究策略如何通过模仿、学习和自然选择在群体中扩散。

演化博弈论的基本假设有限理性参与者不假定拥有完全理性和完美信息。个体通过试错和模仿来调整其策略。这种假设更符合现实世界中决策者的实际情况。群体动态关注整个群体而非单个个体的博弈。群体中不同策略的分布随时间变化。策略成功与否取决于其在群体中的表现。适应性学习个体能够观察他人并学习成功策略。成功策略会被模仿并在群体中传播。失败策略则会逐渐消失。

演化博弈论的核心概念演化稳定策略一种策略在面对小规模突变时能够保持稳定。它是演化博弈论的核心平衡概念。复制动态描述策略在群体中比例变化的数学模型。成功策略的比例增加，失败策略的比例减少。适应度函数衡量策略在特定环境中的成功程度。适应度高的策略更容易在群体中传播。

演化稳定策略（ESS）定义演化稳定策略是一种策略，当被群体中大多数个体采用时，不会被任何突变策略入侵。数学表示对任意突变策略t，如果E(s,s)E(t,s)或者E(s,s)=E(t,s)且E(s,t)E(t,t)，则s是ESS。稳定性ESS必须是纳什均衡，但并非所有纳什均衡都是ESS。ESS提供了比纳什均衡更强的稳定性保证。

复制动态定义描述策略在群体中分布变化的动力学方程基本方程dx/dt=x[f(x)-φ]，其中x是策略比例，f是适应度，φ是平均适应度动态特性高于平均适应度的策略比例增加，低于平均的减少稳定点当所有策略适应度相等或某策略比例为0时，系统达到平衡

演化博弈论的主要研究问题策略的长期演化研究不同策略在长时间尺度下的生存与消亡。探索群体中最终占主导地位的策略特征。群体行为的动态变化分析群体结构对策略演化的影响。研究不同初始条件下系统的演化轨迹。合作与竞争的共存机制探究促进合作行为演化的条件。研究合作者与背叛者在不同环境下的动态平衡。适应性与学习过程研究个体如何通过观察和学习调整自己的策略。探索不同学习规则对群体演化的影响。

演化博弈论的应用领域1生物学研究动物行为策略的演化分析种群动态与物种共存机制经济学市场竞争动态分析企业策略与商业模式演化社会学社会规范与制度的形成合作行为与利他主义的演化心理学决策偏好的形成机制社会学习与模仿行为研究

生物学中的应用动物行为研究分析动物冲突解决策略的演化。解释求偶行为和信号传递机制。研究领地防御与资源竞争行为。种群动态分析模拟掠食者-猎物关系的动态平衡。研究共生和寄生关系的演化稳定性。分析物种多样性维持机制。行为生态学解释社会性昆虫的分工与合作机制。分析植物的竞争策略与资源分配。研究群体觅食策略的演化优化。

经济学中的应用市场竞争分析研究寡头市场中价格策略的长期演化。分析品牌定位和产品差异化策略的动态变化。企业战略研究模拟技术创新与模仿的动态过程。分析企业间合作与竞争的平衡。合同与制度设计研究激励机制的长期稳定性。分析隐性合作与声誉机制的形成。金融市场行为解释投资者行为模式的传播与演化。分析市场泡沫与崩盘的动态机制。

社会学中的应用社会规范演化研究文化习俗与道德准则的形成机制。分析不同社会群体间规范传播与竞争。合作行为分析探究促进社会合作的机制与条件。研究信任与互惠行为的演化稳定性。社会网络影响分析网络结构对行为传播的影响。研究社区形成与族群划分的动态过程。社会冲突与协调模拟群体间冲突的演化过程。研究协商与妥协机制的稳定性。

鹰鸽博弈模型模型介绍鹰鸽博弈是演化博弈论中最经典的模型之一。由梅纳德·史密斯提出，用于解释动物争斗行为的演化。参与者可选择激进策略（鹰）或温和策略（鸽）。策略与收益矩阵鹰策略：积极争夺资源，不惜一战。鸽策略：避免冲突，愿意分享或放弃资源。鹰鸽鹰(V-C)/2V鸽0V/2V表示资源价值，C表示争斗成本。

鹰鸽博弈的演化稳定策略当VC时（低成本情况）纯鹰策略是唯一的ESS当V混合策略是唯一的ESS混合策略均衡鹰策略的比例为V/C，鸽策略的比例为1-V/C鹰鸽博弈解释了为什么自然界中常见混合策略的存在。当争斗成本高时，纯鹰策略群体不稳定，会演化出鹰鸽共存的局面。这模型还说明了资源价值与冲突成本的比例决定了最终的策略分布。

囚徒困境的演化版本模型设置参与者可选择合作或背叛。单次博弈中，背叛是占优策略。重复