Щедрость ведет к эволюционному успеху, показывают биологи
Биологи из Пенсильванского университета, используя новое понимание классической задачи теории игр «Дилемма заключенного», предложили математическое объяснение того, почему в природе эволюционировали кооперация и щедрость.
Их работа основана на ключевых выводах экономиста Джона Нэша, продвинувшего теорию игр в 1950-х, а также вычислительного биолога Уильяма Пресса и физика-математика Фримена Дайсона, которые в прошлом году определили новый класс стратегий для успеха в «Дилемме заключенного».
Исследователь-постдок Александр Дж. Стюарт и адъюнкт-профессор Джошуа Б. Плоткин из Департамента биологии Пенсильванского университета изучили исход повторяющейся «Дилеммы заключенного» в большой, эволюционирующей популяции игроков. Хотя другие исследователи ранее предполагали, что кооперативные стратегии могут быть успешными в таком сценарии, Стюарт и Плоткин представили математическое доказательство того, что единственными стратегиями, успешными в долгосрочной перспективе, являются щедрые стратегии. Они сообщают о своих выводах в PNAS на неделе 2 сентября.
«Дилемма заключенного» — это способ изучения того, как индивиды выбирают, сотрудничать или нет. В игре, если оба игрока сотрудничают, оба получают выигрыш. Если один сотрудничает, а другой нет, сотрудничающий игрок получает наименьший возможный выигрыш, а отказывающийся — наибольший. Если оба игрока не сотрудничают, они получают выигрыш, но он меньше, чем если бы оба сотрудничали. Другими словами, сотрудничать выгодно, но быть эгоистичным может быть еще выгоднее.
В Итерированной дилемме заключенного два игрока неоднократно противостоят друг другу и могут использовать разные стратегии. В 2012 году Пресс и Дайсон определили группу стратегий для этой версии игры, назвав их «стратегиями с нулевым определителем» (zero determinant), поскольку счет одного игрока линейно связан со счетом другого. Более того, они сосредоточились на подмножестве этих подходов, которые они назвали стратегиями вымогательства. Если игрок использует стратегию вымогательства против ничего не подозревающего оппонента, он может заставить оппонента получить более низкий счет.
Стюарт и Плоткин заинтересовались этим и начали исследовать другой подход к «Дилемме заключенного». Вместо прямого противостояния они представили популяцию игроков, взаимодействующих друг с другом, как это может происходить в человеческом или животном сообществе в природе. Наиболее успешные игроки получали бы больше возможностей для «размножения», передавая свои стратегии следующему поколению.
Биологам быстро стало ясно, что стратегии вымогательства не будут успешны в большой, эволюционирующей популяции, потому что стратегия вымогательства не преуспевает, если играть против самой себя.
«Тот факт, что существуют стратегии вымогательства, сразу наводит на мысль, что на другом конце шкалы могут быть и щедрые стратегии», — сказал Стюарт.
В щедрых стратегиях, которые по сути противоположны стратегиям вымогательства, игроки склонны сотрудничать со своими оппонентами, но если они этого не делают, то в долгосрочной перспективе страдают больше, чем их оппоненты. «Прощение» также является чертой этих стратегий. Игрок, столкнувшийся с отказником, может немного наказать его, но через некоторое время может снова начать сотрудничать.
Стюарт заметил первые из этих щедрых подходов среди стратегий с нулевым определителем, определенных Прессом и Дайсоном. После моделирования того, как некоторые щедрые стратегии будут работать в эволюционирующей популяции, он и Плоткин создали математическое доказательство, показывающее, что не только щедрые стратегии могут преуспеть в эволюционной версии «Дилеммы заключенного», но фактически это единственные подходы, которые противостоят отказникам в долгосрочной перспективе.
«Наша статья показывает, что никакие эгоистичные стратегии не преуспеют в эволюции», — сказал Плоткин. «Единственными стратегиями, устойчивыми в эволюционном плане, являются щедрые».
Это открытие, хотя и абстрактное, помогает объяснить наличие щедрости в природе — склонности, которая иногда может казаться противоречащей дарвиновской идее выживания наиболее приспособленных.
«Мы обнаружили, что в эволюции популяция, поощряющая сотрудничество, преуспевает», — сказал Стюарт. «Для поддержания сотрудничества в долгосрочной перспективе лучше всего быть щедрым».