基於零行列式策略的網路演化博弈動力學研究

《基於零行列式策略的網路演化博弈動力學研究》是依託電子科技大學,由榮智海擔任醒目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：基於零行列式策略的網路演化博弈動力學研究
• 依託單位：電子科技大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：榮智海

項目摘要

最近疊代囚徒困境博弈研究發現，通過零行列式(ZD)策略可以單方面保證雙方期望收益滿足線性關係。ZD策略理論為刻畫博弈雙方作用關係提供了全新的研究視角，將根本改變博弈理論的研究範式。本項目擬系統開展ZD策略的性質、演化穩定性和網路動力學研究。首先，基於兩人/多人博弈模型，分析ZD策略可行域；從參數演化角度研究ZD策略中三種重要策略：設定策略、剝削策略和善良策略之間的關係，探索重要ZD策略。然後，針對重要ZD策略，研究其演化穩定性及與種群規模、策略演化時間尺度的關係。在此基礎上系統研究網路上的ZD策略：在靜態網路上分析各種重要結構對於ZD策略的作用機理，從固定和演化角度研究時間尺度對ZD策略的影響；在動態網路上從移邊和空間移動兩種模式，分析ZD策略與網路結構的協同演化機制。通過研究與網路系統自適應的ZD策略，揭示群體合作起源與社會網路演化的機理,為多智慧型體系統最佳化提供理論和方法上的指導。

結題摘要

本項目系統研究了零行列式策略及網路演化博弈動力學，取得了如下研究成果：(1)在國際上首先揭示了多人博弈模型中零行列式策略的存在性，證明了多種重要的多人零行列式策略子集(多人設定策略、剝削策略和寬容策略)的可行域；探索了含噪音動態囚徒困境博弈中的零行列式策略。(2)基於複製動力學、最優反應和個體期望這三類重要的演化規則，系統開展了複雜網路中零行列式策略的演化分析和合作機理研究，發現剝削策略不但可以在網路系統中穩定存在，還可以作為觸媒促進合作行為的湧現；不同網路結構、時間尺度和累積/平均收益框架下會呈現截然不同的合作演化路徑；在網路中引入剝削策略的對偶策略——寬容策略，可以進一步促進合作行為的湧現。(3)在真實網路中探索了博弈動力學，系統研究了網路中獎懲機制和學習機制對合作的影響。(4)基於人類動力學開展了社會網路系統的實證研究：基於學生行為數據探索了生活規律對於學業發展的影響，基於QQ和Gowalla數據集分析了用戶社交關係與出行之間的相關性和多樣性，基於新浪微博數據研究了熱點話題的用戶轉發規律，研究了Internet自治層和期刊領域網路的演化規律。在New J. of Phys.、Phys. Rev. E、EPL、J. R. Soc. Interface、Sci. Rep.等國際期刊發表22篇SCI收錄論文(第一作者/通訊作者12篇)，已經被包括維也納大學Sigmund教授(德國科學院院士/奧地利科學院院士，演化博弈創始人之一)、德國馬普所Milinski教授(德國科學院院士)、哈佛大學Nowak教授(奧地利國家科學院外籍院士)等學者在PNAS、Nature Comm.、Proc. Roy. Soc. B、Games and Economic Behavior等期刊SCI引用222次/Google Scholar引用291次；在第8屆國際工業與套用數學大會、中國控制會議、國際非線性理論和套用年會等重要學術會議上組織多場分組研討會，在IEEE ISCAS、CCC、CAC等國內外學術會議發表9篇EI源會議論文；在國內EI源期刊發表2篇中文論文(含1篇複雜系統綜述)。項目執行期間，項目主持人獲2015年度國家自然科學二等獎(排名第四)和2018年度IOP中國高被引作者獎，培養的博士生獲2017年全國複雜網路會議最佳學生論文獎和NetSciX2018最佳Poster獎。