阐明决策与环境之间的相互作用

时间:2020-02-24 17:31 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

阐明决策与环境之间的相互作用

在一个污染严重的环境中,一个公司是继续污染还是开始清理自己的行为更有意义?如果它选择使用更清洁的技术,环境变得更健康,那么同样的计算是否也适用呢?

这些决策策略和环境之间的反馈出现在渔业、经济学和人类社会互动等不同领域。博弈论学者已经探索了这些所谓的反馈,使用个别的模型来应用于特定的场景。但在《自然通讯》的一篇新发表的文章中,来自宾夕法尼亚大学艺术与科学学院的研究人员提出了一个统一的模型,解释了这些不同的相互作用,并强调了它们特征的相似性。

“我们在论文中所做的是试图明确地结合进化博弈动力受环境影响和改变环境的方式,”论文第一作者、生物系博士后研究员安德鲁?蒂尔曼(Andrew Tilman)表示。“所以,你可以在游戏中使用的策略和环境变化之间得到反馈。”

蒂尔曼与顾问埃罗尔·阿克塞(Erol Akcay)和乔舒亚·普罗特金(Joshua Plotkin)合著了这本书,他们是研究生物学问题的理论和计算方法的教员。

这些发现揭示了战略行动的变化与环境变化之间的紧密联系,反之亦然。

阿克凯说:“以鱼类种群数量的增减取决于捕捞策略,或者土壤养分水平的增减取决于是否存在固氮或非固氮植物。”“有多少鱼或氮将决定不同策略的回报,并倾向于其中一个策略。这种情况随处可见,虽然到处都有不同的模型,但安德鲁真正做的是把所有的模型结合在一起。他证明了你可以把这些模型映射到一个普通的模型上,然后分析那个模型,对很多不同的系统做出预测。”

普罗特金说:“对生态学家和行为科学家来说,理解种群中战略类型的平衡如何影响环境,以及环境如何反馈改变战略相互作用,是一个新的挑战。”“这是一个有趣的理论问题,但它在应用环境中也有很多含义,我们越来越认识到人类行为和不断变化的环境之间的紧密联系。”

该项目源于蒂尔曼博士的研究,他研究了人们在处理公共资源(如渔业或健康环境)时所面临的经济激励。

“我是用一种特别的方式来做这件事的,我把一个环境动力学模型和一个进化博弈论模型放在一起,”他说。“我受到启发,想要找到一种方法,把许多不同的问题结合起来,这些问题都是与不断变化的环境相关的战略互动。”

研究人员发现,一个相对简单的线性模型可以反映各种类型的战略环境反馈的动态。

“我们还创建了一些非线性模型,可能会出现一些细微差别,但线性模型会让你对这些新事物为什么会发生有直觉,”Akcay说。“他们出奇的强大。”

他们的分析适用于像污染这样的系统,随着时间的推移,环境影响——更多的污染——会逐渐消失。但该模型也适用于环境产品再生的场景,比如渔业的例子。

该模型使他们能够预测战略将如何改变,它们是否会循环或达到平衡,基于行动者在环境条件和人口战略都达到极端时所面临的激励。再次回到污染模型:“你可以想象一种策略是排放高水平的污染,另一种是排放低水平的污染,根据所使用的策略组合,它将影响目前的污染水平,”Tilman说。“我们可以了解会发生什么在游戏中基于多强激励转向时进行战略环境低污染状态以及激励转向高污染的策略当环境污染状态。”

这种方法有助于解决当前的一些问题,比如在气候变化面前控制全球排放。

“我们看到,如果一切都是干净的,你就会想要扼杀任何成为污染者的动机。否则,这个循环可能会转向污染战略。

展望未来,研究人员希望将预测纳入他们的模型。换句话说,如果一个参与者能够预测环境将如何变化,那么他会提前还是推迟改变策略呢?

蒂尔曼说:“这些进化和博弈论模型倾向于认为参与者是短视的,根据他们的即时动机来改变他们的策略。”“但为了更现实地模拟人们参与的决策过程,我们希望开始考虑将预测纳入建模框架。”

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