近日，我院全吉副教授及其合作者在演化博弈及其合作机制研究领域的一项研究成果在线发表于Nature出版集团《Scientific Reports》上。这是我院学者首次在Nature的跨学科学术子刊上发表长篇学术论文。
《Scientific Reports》是英国著名出版集团Nature Publishing Group创办的综合性科学期刊，专注于进行多学科的交叉研究，在国际学术领域拥有重要的影响力。
该论文题为“Stochastic Evolutionary voluntary Public goods game with punishment in a Quasi-birth-and-death process”，于11月23日在线发表，该文已被SCI和SSCI同时收录，全吉为该文章的第一作者兼通讯作者，该项研究获得了国家自然科学基金的资助。
论文的研究背景及主要贡献：
“人类的合作行为如何演化”被《Science》杂志列为科学界125个科学难题中最为核心的25个问题之一。从理论上看，合作对群体有利，但对个体来说需要消耗成本，自利的个体都会选择“搭便车”而不进行合作，个体都不合作的行为会使群体陷入最不利的境地。这种社会困境问题在多人及多组织的行为互动活动中普遍存在，如多国之间的能源开发问题、环境保护问题，多企业组成供应链中的合作与冲突问题，多人同时使用公共物品出现的“公共地悲剧”问题；等等。社会困境描述了个体的最优行为与集体最优行为的不一致，如何解决社会困境是整个社会科学关注的焦点。用博弈论的语言可将社会困境问题描述为：多人行为形成的策略均衡是帕累托无效率的，至少存在一个更好的结果，这一结果可以在不损害任何人的利益下增加某些人的收益，系统存在帕累托改进的可能性。“囚徒困境”博弈和 “公共物品”博弈作为两人及多人社会困境问题的抽象，为研究社会困境中的合作提供了一个有效的模型。
本研究在随机演化博弈的框架下对公共物品博弈进行了研究。考虑到策略演化中的随机性会对系统产生显著影响，而传统的基于微分方程的复制动态模型及演化稳定策略仅仅考虑到系统受到微小冲击后能否回到均衡状态，但在现实世界的演化中，由于变异性，系统可能受到连续冲击，此时系统的演化稳定状态可能并不是随机稳定的。本研究在随机情形下对具有惩罚策略和不参与策略的“公共物品”博弈进行了建模，将群体策略的演化过程描述成一个广义拟生灭过程，通过随机过程的极限分布分析系统演化的随机稳定状态。在一定的参数下，通过数值方法给出了系统所有可能选择的随机稳定均衡及参数范围，以及参数对系统选择不同均衡概率的影响。研究发现，随机情形下，惩罚和不参与策略的引入可以改变系统演化的动态和博弈的均衡，系统存在很大的能以大概率选择合作状态的参数范围。此结果为随机情形下“公共物品”博弈中合作的演化与控制提供了有效方法。
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