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一个有趣的科普帖子。 [复制链接]

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只看楼主 倒序阅读 0楼 发表于: 2013-06-26


1950年,美国数学家阿尔伯特?塔克(Albert Tucker)在斯坦福大学给心理学家做报告时,讲了一个故事。警察在盗窃现场附近抓到了两名疑犯阿尔和鲍勃,把他们分开审讯,并分别向他们开了条件:如果两人都不招供(疑犯彼此“合作”),警方没有他们盗窃的证据,将以携带武器这一较轻的罪名将他们各判处1年监禁;如果两人都招供并牵连对方(疑犯彼此背叛),两人都将被判处10年监禁;如果有一人招供并牵连对方,而对方不招供,此人将被免予起诉,而对方将被判处最高刑期20年。

  阿尔会想:“鲍勃要么招供要么不招。如果鲍勃招了,而我不招,那么我将被判20年,我招了则被判10年。如果鲍勃不招,我也不招,那么我将被判1年。但是,如果我招了,我将被免予起诉。所以,不管鲍勃招不招,我招供都是最好的选择。”鲍勃也这么想。最终两人因为都“理性”地选择招供而被判了10年。但是,如果他们都“非理性”地选择不招,则只会被判1年。

  理性的选择却不能带来最佳的结果,这个“囚徒困境”后来成了博弈论最著名的问题。博弈论还有一个类似的问题,也是关于合作与背叛(或欺骗)的关系,但是条件有些不同。有两个人驾车回家,遇到暴风雪,被雪堆分别堵在了街道的两头。司机要么出来铲雪清除路障,要么待在车中。如果两个司机分别从两头铲雪(“合作”),就能都把车开回家并分担劳动付出。如果只有一个司机铲雪,另一个司机待在车中等对方铲完雪,他也能回家,而且还避免了劳动付出(“欺骗”)。当然,如果两人都待在车中,没人铲雪,那就谁也回不了家了。在这种情况下,应该怎么选择呢?最佳的策略是作出与对方相反的选择:如果对方当“好人”铲雪,我就当“骗子”坐享其成;如果对方不铲雪,我就当“好人”自己来铲雪。这样虽然被人占了便宜,总比坐以待毙好。

博弈论在第二次世界大战结束后不久出现,本来是为了解决政治学和经济学问题的。上个世纪70年代,它开始被用来解决自达尔文以来就困扰着生物学家的一个生物进化难题:本质上自私的生物个体为什么会进化出合作行为?它是自然选择作用下不假思索的本能行为,因此就连毫无思考能力的单细胞生物,也会面临着合作还是欺诈的两难,比如酵母菌。

  酵母菌通常利用单糖(葡萄糖和果糖)作为营养。如果环境中没有这些单糖,酵母菌也能利用其他糖,例如蔗糖(比单糖复杂的二糖)。但是,酵母菌要先把蔗糖消化成单糖,为此它需要分泌转化酶来催化这个消化过程。这个消化过程发生在细胞外(更确切地说,发生在细胞膜和细胞壁之间),产生的单糖扩散开去,其他酵母菌也能利用。有的酵母菌的基因发生突变,生产转化酶的基因失去了作用,自己不能分泌转化酶,但是它们能窃取其他酵母菌制造的单糖,又可以节省进行消化的成本。它们成了“骗子”,而那些耗费能量把蔗糖变成单糖的酵母菌成了“好人”(合作者)。

  对群体来说,大家当好人彼此合作,全都生产单糖并分享,这样最有优势。但是对个体来说,当骗子最有优势。休斯敦大学的研究人员曾经做过一个实验,结果表明,一个酵母菌群体中好人的密度越大,当骗子的优势就越明显。他们认为这像是“囚徒困境”。在这样的群体中,好人和骗子分享全部的资源,而好人要承担生产成本,因此好人总是竞争不过骗子。一旦出现骗子,它们的后代数量会越来越多,好人的数量会越来越少,等到骗子们统一天下,末日也就快到了。好人遗留下来的单糖被耗尽后,群体就会灭绝。一个处于“囚徒困境”的群体是很不稳定的。

  实际的情形可能比这复杂。麻省理工学院的研究人员发现,好人生产的单糖并不是100%拿出来共享的,而是自己会截留一小部分。虽然私藏的这部分很少(只占约1%),却让好人在利用单糖方面比骗子有了一点儿优势。在一定条件下,这点儿优势超过了制造单糖的成本,就会让当好人在总体上比当骗子更有优势。好人也会有机会。

  实验的结果的确如此。在好人的数量比较少、单糖的量也比较少时,能否有效地利用单糖就显得比较重要。好人对单糖的利用率高了1%,其优势较为明显,好人的数量会逐渐增多。等到好人的数量达到一定程度,好人制造单糖花费成本的劣势就体现出来,骗子的优势反而更为明显,骗子的数量就开始逐渐增多。最终,好人和骗子的比例会达到平衡。实验表明,不管一开始酵母菌群体中好人和骗子的比例是多少,演变的结果,最后的比例都是一样的。

第28节:你要当鸽派还是鹰派(1)


  因此,这更像是“雪堆博弈”,特立独行是最佳策略:举世皆好人时当骗子,举世皆骗子时当好人,这样最有可能获得成功。

  你要当鸽派还是鹰派

  虽然老子教导我们“圣人之道,为而不争”,但凡人之道,总是要争的。这倒也称得上是“道法自然”,因为在自然界,为了争夺资源(比如食物、配偶),一个物种的成员之间难免要争斗,甚至要搏斗。搏斗的战术可以简单地分为两种:一种是“鸽派”,发生冲突时只是虚张声势地吓唬一番,一旦搏斗真正开始,就逃之夭夭;一种是“鹰派”,不顾一切地搏斗下去,直到一方受重伤或死亡而失去搏斗能力为止。

  假如一个社会的成员全都是鸽派,这样的社会大约就接近老子的理想了。可惜这个美好社会是不稳定的,因为如果突变出一只鹰派,在与鸽派搏斗时战无不胜,有生存优势,它的基因就会在后代中传播开来,鹰派在后代中会越来越多。

  假如一个社会的成员全都是鹰派呢?那将是一个时时要拼个你死我活的血腥社会。幸好这样的社会也不稳定,因为如果突变出一只鸽派,虽然它在搏斗中每战必败,但是也不会有伤亡,而鹰派彼此之间的争斗会有伤亡。这样,作为鸽派也有生存优势,它的鸽派后代就会越来越多。只有鹰派和鸽派各占一定的比例,才能达到稳定状态。

  有的社会成员可能会灵活一些,根据条件的不同采取不同的战术,例如,做一个“如果我是领地主人,就当鹰派;如果我是入侵者,就当鸽派”的“资产派”。我们很容易发现,大家都当资产派,才是最好的策略。假如突变出一只鹰派,虽然在它是主人而资产派是入侵者时,它可以轻易获胜,但是在它入侵资产派的领地时要发生激烈的搏斗,讨不了好去,两相比较,还是不如也当资产派。假如突变出一只鸽派呢?在它是入侵者时,它只能逃跑,而在它是主人时要和入侵的资产派和平共处,还是不如也当资产派。这就是为什么动物们普遍采用资产派策略。

  这个鹰—鸽博弈是英国生物学家梅纳德?史密斯(John Maynard Smith,1920~2004)在上个世纪70年代提出的。通过分析动物争斗行为,梅纳德?史密斯开创了一个新领域——进化博弈论。自然选择是博弈的决策者。进化博弈论在数学上非常整洁、漂亮,但这是根据一些简单的假定作出的,很难在实际的动物群体中进行验证。不过,人们可以用计算机对此进行模拟。

  俄罗斯科学家伯特瑟夫(Mikhail Burtsev)和特琴(Peter Turchin)用计算机程序设计了一个二维人造世界。这个世界由一个个格子组成,每个格子相当于一块小领地,会时不时地冒出食物,能被在那个格子里的生物吃掉。生物除了吃,还能休息,走到隔壁的格子,对进入格子的其他生物进行攻击,以及像细菌那样用一分为二的方式繁殖。这些活动都要耗费一定的能量,休息耗能最少,攻击耗能最大。体内能量可以通过进食来补充,攻击时受害者也会输掉一部分能量转移给攻击者。如果体内能量用完,就死了。后代遗传了亲代的特点,但也会发生变异。

设计者没有给这些生物预设行为策略,而是让它们自己去进化。虽然可能出现的行为策略是个天文数字(大于10的1000次方),但是进化的结果,出现了三种策略:从不攻击别的成员、受到攻击就跑的鸽派;靠四处攻击别的成员为生的鹰派;留在自己的格子里不去攻击邻居,但是一发现入侵者就立即攻击的资产派。不出所料,资产派占了大多数。不过,资产派的出现有个条件:一个格子里的资源要足以支持一个定居者,这样资产派才能安分守己地待在自己的领地。如果资源太少,养不活资产派,就逼着大家去当鹰派或鸽派。

  如果亲戚遗传了相同的标记,并能够辨认标记分清敌我,情形就截然不同了。这时,除了各自谋生的自私成员之外,还会进化出合作成员,采取三种合作策略。一种是合作鸽派,它们不理睬外人,但是会把格子让给亲戚,自己出走避免竞争。一种是合作鹰派,它们同样会把格子让给亲戚,但是一发现外人就会攻击。研究者把它们称为“鸦派”,因为俄国有句谚语:“乌鸦不啄其他乌鸦的眼睛。”鸦派是从鹰派和资产派变来的。还有一种是全新的门派。亲戚们在同一个格子里生活,并共同对付入侵者。这种行为和椋鸟等能共同抵御外侮的小鸟相似,因此研究者称它们为“椋鸟派”。

  不过,这些合作策略的出现,和资源的多少有很大的关系。当每个格子的资源不足以维持两个成员时,鸦派占了优势,它们的比例很稳定。但是在资源比较丰富时,椋鸟派的数量会逐渐上升,但是其他两派也都设法生存了下来。如果每个格子的资源太少,少到不足以维持一个成员的生活,又会出现一个新门派,它们比鸽派还超脱,一看有人进入它所在的格子,不管是敌是友,有没有受到攻击,自己都马上出走。它们恰好与资产派相反,是无产派。

  如果一个椋鸟派成员的体能下降到一定程度,它就离家出走,宁愿去和外人拼命抢资源而死去,也不愿留下耗费家乡的资源。它们被研究者称为亡命徒,不过更像是壮士。
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只看该作者 1楼 发表于: 2013-06-26
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只看该作者 2楼 发表于: 2013-06-28
比较有趣的科普帖子,贴近实际,顶一下。
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只看该作者 3楼 发表于: 2013-06-28
顶一下,!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
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只看该作者 4楼 发表于: 2013-07-14
我想当坏人,却少了大把的足以震慑人们的土匪气和流氓混混的痞气;那我就当好人吧,可又没有标哥那么多的财富。我容易嘛,二样都当不了啦
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姓名 张  勇
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只看该作者 5楼 发表于: 2013-07-19
   长姿势拉
  结合周老师的“现在还是好人多”这一著名论断,所以现在当骗子优势大
生存空间,不是靠乞求和抗议来实现的,而是靠铁和血来实现的!
离线bh4osy
只看该作者 6楼 发表于: 2013-07-21
学习    比较深奥

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