间接互惠促进合作演化研究的现状及展望

2005年,《科学》杂志指出“合作行为如何进化”是21世纪最关键的25个科学问题之一。从细胞到动物，从人类到机器人，合作行为广泛存在，同时又在很多领域十分匮乏。研究促进合作涌现的机制对人类发展具有有重大意义：一是有助于解释众多发生原因未知的现象（例如细胞癌变、语言产生），二是有助于解决全球性问题（公地悲剧、资源滥用、环境恶化），三是有助于破解互联网时代虚拟世界中遇到的新问题（网络欺诈等）。

图1 Science 杂志

图2 合作如何演化

图3 癌细胞扩散

图4小丑鱼与海葵互助

图5 蚁群合作

图6狼群合作

间接互惠是促进合作涌现的重要机制之一，简单地说就是“今天我帮助你，明天他人帮助我”。声望是间接互惠发挥作用的核心。声望评估准则与行为准则是间接互惠的一个重要研究方向，产生了大量的高水平研究成果，很多研究成果发表在《自然》和《科学》杂志。近年来，基于八卦的声望信息传播成为间接互惠一个热点方向。

图7 机器人集群合作

图8 人工智能与人类的合作

间接互惠机制的研究方法主要包括理论研究和实验研究两种。理论研究通常在演化博弈理论框架下进行，涉及到的主要博弈模型包括捐助博弈、信任博弈、独裁者博弈和公共物品博弈。同时，学者对于间接互惠的行为学实验研究也取得了丰硕成果。

图9 基于八卦的声望信息传播

图10 演化博弈框架

图11博弈模型

基于声望的间接互惠具有广阔的研究前景，其未来可能的研究方向有复杂网络上的间接互惠，声望传播系统的鲁棒性、声望共享系统和间接互惠在P2P网络中的应用。

图12 P2P网络示意图

引用格式

张艳玲, 刘爱志, 孙长银. 间接互惠促进合作演化研究的现状及展望. 自动化学报, 2018, 44(1): 1-12

作者简介

张艳玲北京科技大学自动化学院讲师.2015年获得北京大学一般力学与力学基础专业博士学位.主要研究方向为演化博弈动力学和传染病建模.

刘爱志北京科技大学博士研究生.2014年获得北京科技大学硕士学位.主要研究方向为复杂系统建模和演化博弈动力学.

孙长银 东南大学自动化学院教授.主要研究方向为人工智能, 神经网络, 智能控制理论与方法, 模式识别. 本文通信作者.

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