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合作系统中非对称性与不确定性选择得到论证
2010-02-04 来源:生态、环境与保护研究中心 作者:王瑞武
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亚当、斯密以来的经典经经济学理论和达尔文开创的进化生物学理论都基于一个基本的前提假设发展而来,即假定了人类社会的任何一个自然的人或生物进化个体都将尽可能使自己的偏好最大化,用更通俗的语言说,就是假定了任何个体都是自私的。然而,如果我们认为选择的单元是个体或假定个体在演化的过程中是“自私的”或“理性的”,那么为什么自然界或人类社会里还存在大量的利他性合作行为,而这些利他性的合作行为明显会失掉或完全丢掉自己的利益或直接适合度。

亚当.斯密在其两部巨著《国富论》和《道德情操论》中做出两个相互矛盾的理论前提假设。他在《国富论》认为行为主体(人)是理性、自私的。尽管这一假设被多数人奉为经济学的基本前提,但亚当.斯密当时就意识到这一假设难以解释人类社会中广泛存在的合作、甚至完全是利他性的合作行为。亚当斯密为解释人类社会中的合作行为,他在另一巨著《道德情操论》中又假定了人类是有社会道德的生物个体,由于道德、正义等,人类个体又会表现无私的品质。从亚当斯密到现在,没有任何理论能够有机地整合或解释这两个至少存在部分相悖的理论前提假设。也就是,如果亚当.斯密的这两个前提假设都是对的,那么坚信上述理论的经济、社会学家应该明确:人类个体在什么情况表现为自私性,而又在什么情况又表现出道德优势,或“无私”性。不幸的是,我们至今没有任何理论或假说能够有效地回答上述问题。

而达尔文在其巨著《物种起源》中也假定了生物个体在进化过程是自私的,但他当时也直接意识到假定选择过程的生物个体一定是自私的前提假设可能难以解释生命系统内已经被发现的合作行为。达尔文在其著作中采取了绅士式的无耐来解决此问题:他简单地用进化适应性将他当时无法解释的合作行为而一笔代过。合作行为,尤其是自杀式的完全利他性的合作行为非但不能提高其适合度/利益,甚至会完全丢失掉自己的利益或适合度。很显然,用适应性这样模糊的解释是难以令人信服的。

1960年以后陆续提出亲选择(即Hamilton定理)、互惠选择(即“多次重复的囚徒困境原理”)和群选择等认为遗传的相似性、高度的利益互补或群体间的竞争将促使相互作用的个体演化为合作关系。然而,在公共资源有限的系统中,无论合作双方的关系有多高,合作双方必然会由于公共资源的减少而发生冲突或竞争行为,从而将可能导致合作或共存关系的解体。经济学家Hardin在1868发表在《Science》中的论文形象地将上述悖论描述为“公共地悲剧”。尽管亲选择、互惠选择和群选择等理论的创始人及其支持者认为合作系统内的空间分化或个体者的自我抑制将可能维持合作关系的稳定,但正如Hardin在1968年就分析了这些机制不可能维持合作关系的稳定:当公共资源被完全利用后,任何不去突破空间限制或采取自我抑制不利用对方的资源个体或行为将得不到任何收益,显然对于自私的个体而言是不可信的。Hardin因此悲观地认为合作或共存系统中的“公共地悲剧”将可能是一个不可解决的悖论。

王瑞武和石磊发现基于均衡思想而发展的合作行为演化的合作选择理论本质就是证明合作双方初始关系系数可以维持合作关系的稳定,也就是证明了合作系统存在严格的合作Nash均衡或进化稳定对策(ESS)。不同选择理论其实质就是证明这些不同选择机制是怎样产生合作双方的初始关系系数的,并如何形成一个合作的Nash均衡。虽然文献对这部分事实从不同角度做过证明,但这些经典的合作演化理论从本质可以概括为:合作系统的合作双方的初始亲缘或互惠系数将形成一个稳定的合作的Nash均衡。

 但是,王瑞武和石磊进一步分析表明:即就是合作双方存在高度的亲缘或互惠关系,合作系统仍然不能维持稳定。这是因为如果合作双方存在一个稳定的合作关系,任何其它的不合作行为在一个已经形成的合作系统中将会有更高的适合度或利益(合作行为都要付出合作成本,而合作系统的投机行为是不用付出成本)。因此合作系统可能不存在稳定性,亲缘或互惠系数本身不能维持合作关系的稳定。王瑞武和石磊模型认为合作系统本质上是一个非对称的系统,通过系统的非对性相互作用,合作双方可实现局域性合作关系的稳定。也就是说合作方的个体之间不同的空间、时间状态将可能导致合作方与合作接受方不同的相互关系(即合作或冲突关系)。合作系统可能处于非均衡状态(混沌系统)。在非对称系统中,合作接受方对消极合作者或欺骗者的惩罚而对合作个体的奖赏将提高合作方对合作接受方的贡献率,即提高了类似于亲缘系数或互惠系数初始关系系数。该初始相关系数将为合作行为的演化提供一个支点,但该系数不能决定合作行为演化的方向. 因此,该模型也有效地解释了为什么几乎所有的合作系统都存在直接的冲突.由于任何一个个体的基因型或表现型在适合度或利益的实现上存在不确性,也就是说任何一个绝对选择自私的基因并不定获得更高的适合度或利益,因而无私的基因反过来也有存在的可能性了。

 非对称性和非均衡状态在原子物理学(见宇不守恒定理)、热力学(见耗散结构理论)、有机化学以及信息经济学已到广泛证明,而且被证明了可能是物质存在的一种基本形式之一。从本质上说,合作问题就是部分与整体的关系。物理学或化学将解决的个体不同粒子/分子如何形成有序的整体,而经济、社会或生命科学的合作问题事实上就是不同个体如何形成一个有机的整体机体或系统的(或者可以通称为有序结构)。

 王瑞武和石磊的模型似乎暗示了生命系统的演化极可能与物理学和化学等无生命/无机体的演化遵循了相同的运转规律。

如果我们人类所属的生命系统真的与无机世界按相同的规律运转,那么我们可能不得不面临一个新的哲学式的问题:难道上帝创造一个人并没有比创造一堆石头花费更多的心思?或者说,难道上帝会给他的人类中心主义/基督主义忠实信仰者一记响亮的耳光?

 该理论模型由中国科学院昆明动物所王瑞武副研究员和云南财经大学统计学教授石磊合作完成。

 此论文由张亚平院士向《中国科学》推荐,发表在2010第一期的《中国科学C辑》。

 注1:基于人类中心主义的基督主义认为只有人类本身才是上帝按自己的形象创造的,人类中心主义哲学的推广就必然是人类个体也必将是以自我为中心的,因而必然是自私的。按这种哲学观,人类或更广泛意义的人类所在的生命系统运转的规律应该不同与其它万物,并且由于上帝是人类的化身,而其它万物都由上帝/人类所主宰。然而,如果上帝所创造的人类或人类所在的生命系统如其它万物的运转规律是相同的,那么究竟是上帝错了还是他的信仰者对上帝理解错了呢?但事实也许是另外一种景象,如尼采的断言­­­­那样:上帝只是某些西方人的上帝,上帝已经死了。如果真是这样,那么绝对自私性可能也只是某些西方人的绝对信仰。

 注2:上述理论模型思想于2000年左右初步提出,并同时开始与部分国际同行开展部分讨论与辩论,期间也以著名的种间合作系统-榕树/榕小蜂为模式系统做验证。由于研究结果与经典理论存在冲突,部分结果直到2008年后才得到部分发表。以榕树/榕小蜂为模式证明合作关系将随公共资源的减少而可能转化为冲突关系,而证明过去两个学派关于合作系统本质上是合作关系还是冲突关系的辩论可能是由于两个学派都使用不合理分析或统计方法的论文发表于2008年发表在在Journal of Animal Ecology, 证明局域合作关系稳定性的维持是由于非对称性干扰机制维持,而当合作方的个体之间的空间结构或相互作用状态改变后合作系统将可能转化冲突关系的结果已与2009年发表在PloS one。 而证明合作系统通过非对称性相互作用,即合作的优势方通过对合作方个体的不合作行为实施惩罚而奖励合作方的合作行为,合作系统将出现混沌扰动的论文Ecology已接收发表。其它多篇相关论文模型目前正在审稿或整理中。 


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