复杂结构化群体中的公共物品博弈机制研究

How to efficiently manage and deploy social public resources is an urgent social issue to be solved in the economical life, and is also a long-standing scientific problem among the communities of economics and management science. ..In this project, we will combine the statistical physics, modern graph theory and evolutionary game theory to investigate the public goods game (PGG) mechanisms on the complex structured populations, which will be constructed by placing the players into the specifically spatial topolgies, and try to uncover the role of population structure and PGG mechanisms in the promotion of cooperation and its evolutionary rules through mean-field analysis and extensive numerical simulations. Main research points are included as follows: .1) The effects of neighborhood separation (in which neighborhood can be divided into two classes, one is utilized to calculate the payoff and the other one is for the strategy imitation) and neighborhood size increase on the cooperative behaviors upon the spatial lattices will be explored; .2) The role of populaiton density and migration rules in the evolution of cooperation will be studied when there are empty sites on the spatial lattices; .3) The PGG model with dynamical adjustment of contribution to different PGG groups will be proposed, and its influence on the cooperative behaviors in complex networks will also be analyzed; .4) The co-evolutionary model between the population structure and game payoff will be presented to probe its role in the enhancement of cooperation; .5) Some viable means used for effective management and deployment of public resources will be investigated amd discussed. ..The current project is of utmost importance in theory for us to fairly and reasonably deploy the public resources, products and services under the collective population.

社会公共资源的管理和有效配置是经济生活中亟待解决的一个社会问题，也是经济和管理学界长期关注的一个热点科学问题。本项目拟将统计物理方法、现代图论与演化博弈理论结合起来，将参与公共物品博弈的局中人置于特定的空间拓扑环境以构建结构化群体，利用平均场理论分析和大量的数值仿真研究复杂结构化群体上的公共物品博弈机制，揭示群体结构和博弈机制在合作促进中的作用与合作演化规律。主要研究内容包括：探讨空间晶格上收益计算邻域和策略学习邻域相互分离、邻域尺寸变化等对合作行为的影响；研究空间晶格上节点存在空位情况下群体密度、移动规则等在合作演化中的作用；提出公共物品博弈组贡献量动态调整的博弈模型，分析其对复杂网络上合作动力学的影响；提出群体结构与博弈收益共演化的网络模型，探索其对合作提升的作用；探寻社会公共资源管理和优化配置可行的手段。项目研究对于群体环境下公平、合理地部署公共资源、产品和服务等具有重要的理论价值。

社会公共资源的管理和有效配置是经济生活中亟待解决的一个社会问题，也是经济和管理学界长期关注的一个热点科学问题。本项目将统计物理方法、现代图论与演化博弈理论结合起来，将参与公共物品博弈的局中人置于特定的空间拓扑环境以构建结构化群体，利用大量的Monte Carlo数值仿真研究复杂结构化群体上的公共物品博弈机制，揭示群体结构和博弈机制在合作促进中的作用与合作演化规律。主要研究成果包括：（1）突破经典博弈论拓扑均匀的假设，探讨结构化群体中的博弈合作机制，发现个体多样性、投资异质性与动态调整、自相互作用、策略选择偏好、邻域配置等机制能够有效提升群体合作水平和合作团簇抵御背叛的能力；（2）基于单层空间网格配置，发现将个体声誉引入到个体效用的评估中，结构化群体在稳态时群体合作水平能够大幅度被提升；在此基础上，引入声誉分类机制，发现合作水平能够进一步提高；另外，在双层网格配置下，引入声誉推测机制，在策略更新过程中，个体声誉由相互依赖的两层空间网络中对应个体的声誉值来共同决定（两者的较大、较小或平均值），与传统单个网络模型上公共物品博弈相比较，三种声誉计算规则都会导致合作的大幅提升；（3）基于结构化网络群体，研究个体响应策略、群体密度以及个体移动规则等对移动群体中公共物品合作行为的影响，研究结果表明当个体对当前的博弈收益不满意时，个体应对策略更新顺序对合作演化有着显著的影响；同时，移动规则针对不同的策略更新顺序，会产生截然不同的影响；（4）基于复杂结构化群体，在双层空间网格模型上假定两个相互依赖网络中个体之间的效用耦合方式不再是一一映射模式、而是一对多的映射模式。基于囚徒和旅行者困境博弈模型，讨论两个网络之间策略耦合效用对合作涌现的影响，合作行为和相变特性能够得到显著改善。项目研究成果对于深刻理解真实社会环境下群体合作行为、社会公共资源和服务的有效配置等具有重要的理论价值。