PRL速递：超图上群体选择困境的演化博弈模型

导语

冒进策略与保险策略之间的选择难题，是群体行为研究的长期课题。最近发表在Physical Review Letters的一项研究，通过在超图上构建群体行为的演化博弈模型，观察到群体层面怎样在冒进策略和保险策略之间转变，并且归因于群体内的高阶网络结构。

研究领域：网络集体行为，超图，集体选择，博弈论

刘培源 | 作者

彭楚风 | 编辑

论文题目：

  Evolutionary Game Model of Group Choice  

  Dilemmas on Hypergraphs

论文地址：

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.268301

选择困境（Choice Dilemmas）描述了决策者在两种可能性之间面临的最普遍情况：一种是高回报并伴随着高风险，一种是风险更低但回报也一般。个体与集体对选择冒进策略还是选择保险策略的偏好如何？诸多理论都在探索这个问题，包括博弈理论、社会心理学、群体观点动力学、网络科学等多个领域都在长期探索该问题。

但现有的理论模型都有一些固有缺点，首先，没有理论能够同时重现这两种异常情况。其次，现有模型只考虑孤立的、社交规模固定的群体，忽略群体结构异质性和真实社会系统的嵌套结构。并且，现有模型主要侧重在上述两种选择中的一个，或侧重于信息传播与偏好聚集。而超图/超网络、高阶网络等方法，在社会传染和演化博弈问题上近年来有所突破，可能是解决上述争议问题的途径。

12月20日Physical Review Letters在线发表了一项新研究，研究者在超图上引入了演化博弈，模拟不同规模社会群体中进行冒进策略与保险策略之间的抉择。该模型自然地再现了经验观察到的决策的转变特点，即个人决策者的偏好与群体共识选择之间的差异。

超图（超网络）是对网络的自然推广，超图中的每条边上都包含了两个及以上的节点。在观点传播和群体博弈中，超边可以代表个体组成的某个集体，而每个个体可以参加多个集体（位于多条超边），因此超图上的博弈能够涵盖更复杂的博弈和观点转变过程。该研究在计算机模型中设置了由M个互动决策主体的超图，每条超边代表两个或多个主体的共同行动。

图1. 在超图上长期行为的拟合动力学。在特定取值范围内观察到相变现象。

图2. 分别在服从简单多数原则和三分之二胜出原则下的群体选择转变。

与以往模型不同，该研究中的博弈动力学描述了观点是如何通过模仿过程传播的，以及这些观点是如何被一个群体的成员聚集起来，并决定群体策略。研究者证明，群体选择的偏好转变能够在模型中自然地出现，并且研究者能够解释它们如何依赖于偏好聚合机制和超图的结构。特别是，在异质结构的群体中，该模型能够预测从纳什均衡到冒进策略的偏差，即非理性群体行为开始趋于冒险的转变。

该研究的演化博弈模型再现了没有任何临时的（ad hoc）行为假设，在局部和全局尺度内都观察到了选择变化的困境，并将这种困境与底层结构的高阶网络联系起来。该结果能够解释在决策时如何以及为什么会出现群体性的冒进行为。鉴于这种共生性，群体规模与超节点分布都是易于测量的量，该模型可以为即将到来的冒进和潜在危险的群体行为提供有用的指示，不论是在线社交平台还是金融市场等其他真实世界系统。

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