Помочь ближнему или заняться своими делами? Сложный выбор с различными выгодами для каждого решения. Теория игр помогает сделать такой выбор - с теоретической точки зрения. Новые открытия Якуба Свободы и Кришненду Чаттерджи из Австрийского института науки и технологий (ISTA) открывают новые сетевые структуры, которые способствуют сотрудничеству в рамках системы. Эти открытия могут найти применение и в биологии.
Вопрос о сотрудничестве давно озадачивает ученых. Будь то биология, социология, экономика или политология, выяснение того, при каких обстоятельствах группа людей может быть успешной, имеет решающее значение. Теория игр дает ответы на эти вопросы - по крайней мере, с математической точки зрения - анализируя взаимодействие индивидов внутри группы.
Группа Чаттерджи в ISTA использует теорию игр для решения центральных вопросов в области компьютерных наук. Их новая система, опубликованная в PNAS, теперь подробно описывает, как определенные структуры соседних индивидуумов могут способствовать сотрудничеству во всей системе.
Дилемма заключенного
Впервые теория игр была представлена в книге “Теория игр и экономического поведения”, опубликованной в 1944 году математиками и экономистами Оскаром Моргенштерном и Джоном фон Нейманом. Вскоре после этого “Дилемма заключенного” стала центральной темой теории игр. Это простая “игра”, которая описывает варианты, которые мы имеем во многих реальных сценариях”, - объясняет Якуб Свобода, аспирант и первый автор исследования.
Оригинальная математическая концепция включает в себя двух заключенных, у которых есть возможность предать друг друга или сотрудничать. Если они оба сотрудничают, то получают значительное вознаграждение. Если же один из них сотрудничает, а другой предает, то выгоду получает только перебежчик. Более того, индивидуальная выгода будет больше, чем их доля, если оба будут сотрудничать. Когда оба игрока предают друг друга, они не получают никакой выгоды. Та же математика применима не только к этому сценарию, но и к гонке вооружений между странами, жизни бактерий или даже к повседневным ситуациям, например, к решению вопроса о том, кто должен разгружать посудомоечную машину на общей офисной кухне.
Исходя из первоначальной схемы, кажется, что предательство наиболее выгодно для отдельных людей. Тем не менее, в реальных ситуациях все еще наблюдается сотрудничество. Как так вышло?
“Различные механизмы могут способствовать сотрудничеству. Один из них - взаимность, которая предполагает, что благодаря определенным повторяющимся действиям мы можем укрепить доверие, а затем и сотрудничество”. В качестве примера можно привести ситуацию, когда ваш коллега каждый день запускает посудомоечную машину, оставляя вашу любимую кружку чистой и готовой к утреннему кофе. В ответ вы можете начать помогать ему, разгружая посудомоечную машину, - это взаимный обмен действиями. Другим ключевым фактором является способ взаимосвязи между отдельными людьми, по сути, структура сети. Чтобы проверить эти структуры, ученые из группы Чаттерджи используют пространственные игры.
Тетрис о сотрудничестве
В пространственных играх люди размещаются на сетке, взаимодействуя на основе своих пространственных отношений. Они либо сотрудничают, либо нет. Играя в игру, люди могут видеть, как соседи добиваются успеха. Впоследствии они перенимают их стратегию. Эта взаимосвязь влияет на распространение сотрудничества. Формируются сети (кластеры), влияющие на более широкую динамику всей системы. Это очень похоже на игру “Тетрис”, где один блок может влиять на свое окружение и определять расположение последующих, в конечном итоге объединяя всю систему.
“Известно, что подобные взаимосвязанные структуры немного повышают уровень сотрудничества. В нашем новом исследовании мы рассмотрели потенциально оптимальный сценарий”. Ученые черпали вдохновение в естественной эволюции, где постоянный отбор структурных изменений может существенно повлиять на динамику целой популяции. Например, дарвиновские вьюрки иллюстрируют, как могут проявляться такие изменения: Они выработали различные формы клюва, адаптированные к различным видам пищи, доступным на Галапагосских островах.
“Мы надеялись, что роль структуры в пространственных играх может быть столь же сильной”, - говорит Свобода. С помощью новой схемы ученые обнаружили структуры, которые могут способствовать сотрудничеству в таких пространственных играх. “Наши структуры демонстрируют удивительно сильное усиливающее свойство, лучшее из всех, что мы когда-либо видели”. Структуры выглядят как череда звезд и требуют, чтобы участки с большим количеством соседей находились рядом с участками, где соседей всего несколько.
Как эта новая модель и эти сетевые структуры могут быть применены в обществе, еще предстоит выяснить. В ближайшие месяцы Свобода и ученые из группы Чаттерджи будут работать над обобщением своих результатов на другие игры и различные условия. Благодаря широкому применению пространственных игр, новые предложенные структуры могут найти свое применение и в биологии. Например, биологи могут использовать новые структуры для ускорения эволюции в так называемых “биореакторах” - устройствах с контролируемой средой, используемых для выращивания микроорганизмов в научных исследованиях или в промышленности, например в биотехнологии или фармацевтике.
Институт науки и технологий Австрии. Пер.: PSYCHOL-OK.RU
