生物与演化 · 9/10
演化稳定策略Evolutionarily Stable Strategy
当一种策略已普及时,少数改用其他策略者无法靠收益优势扩张。
一条通行规则能否站得住,取决于其他司机怎么开。1967年9月3日清晨,瑞典把全国道路从左侧通行改为右侧通行。4点50分,路上的司机停车,按指示把车移到右侧,等到5点再出发。此前,靠左让迎面车辆顺利交会;此后,继续靠左却会把司机带向对面的车流。两种规则都能维持交通,但少数司机单独换边,会先承担危险。要让新规则站稳,全国司机必须一起改变行动。
为什么成立
强硬者越多,强硬就越不划算
争夺价值为4的资源时,退让也能占优势。鹰策略坚持争抢,鸽策略遇到鹰就退让;鹰和鸽指行为。设双方实力相当,打斗成本为10:
| 自己的策略 | 遇到鹰 | 遇到鸽 |
|---|---|---|
| 鹰 | -3 | 4 |
| 鸽 | 0 | 2 |
两只鹰各有一半机会获胜,平均收益为 ;两只鸽平分,各得2。
全是鸽时,少数鹰得4,能靠收益优势扩张。全是鹰时,少数鸽得0,也能扩张。随机配对下,若鹰占比为 :
这就是说,鹰越多,打斗越频繁,争抢的收益下降得越快。令两者收益相等,得 。鹰少于四成就占优,多于四成就吃亏,比例因此受到纠偏。
挡住入侵,要过两道收益检验
演化稳定策略检验的是:一种策略普及后,每一种少数变异策略都无法靠相对收益扩张。用 表示策略 遇到 的收益。居民策略 对任意不同策略 ,须满足:
若两者打平,还须满足:
白话说,变异者遇到居民时先吃亏;若打平,居民应付变异者还要比变异者应付同类更有利。
上述博弈的稳定混合策略,是每次以四成概率争抢。它让稀少的偏强硬者或偏退让者在增多后吃亏;群体里四成固定争抢者,也能形成同样的稳定比例。
出处
演化稳定策略来自演化生物学。梅纳德·史密斯于1972年在《On Evolution》中公开定义它,并承认普赖斯的思想贡献。1973年两人合著的《动物冲突的逻辑》使概念广泛传播,鹰鸽博弈是经典理论示范。戴维斯1978年发表的帕眼蝶研究曾支持领地争斗惯例,后续研究挑战了这一解释。
换个领域看
动物行为
先占者守领地
先占者获胜,原因却有争议。1976年夏,尼克·戴维斯在英国牛津附近的威瑟姆林地研究帕眼蝶,发现阳光斑块的占有者会击退闯入者;移走占有者后,另一只蝴蝶便接管。这曾被解释为“占有时争、闯入时退”的惯例。后续实验支持攻击倾向和获胜经验等解释,表明检验策略时,必须把身份与个体差异分开。
商业
守约挡住作弊
抽检和追偿能让少数作弊者失去收益优势。采购方每批货有四分之一概率抽检,供应商偷工减料能省1000元,查实后额外损失6000元。预期损失是1500元,超过节省的钱。若供应商靠利润扩大供货份额,在这套规则下,少数偷工减料者会比守约者扩张得慢。
投资
套利越做越薄
一笔交易赚钱,和它普及后仍有优势,是两回事。交易员发现同一资产在两个市场有价差,便买低卖高。跟随者增多后,低价被买高,高价被卖低。若净价差降到资金持有成本以下,少数停止套利、持有现金的人反而占优。策略的收益随采用者人数变化,入侵检验也要在普及后的价格上做。
遇事时问自己
- 这里的人或行为,靠什么收益获得更多资源、后代或模仿者?
- 如果几乎所有人都采用这套策略,少数改用另一种做法的人能否赚得更多?
- 如果少数派起初收益打平,他们彼此相遇时,谁会占优势?
- 采用者比例怎样改变收益,哪个比例会让扩张方向反转?
- 哪些资源价值、冲突成本或制度变化,会让原来的少数派获得优势?
边界与误用
演化稳定只说明给定规则下能抵抗少量入侵,不等于整体收益最高;浪费资源的争斗也能稳定。这个模型适合收益优势会推动繁殖、模仿或扩张的场景。靠强制或高转换成本维持的惯例,长久存在本身不能说明它通过了收益检验。随机配对、固定伙伴和分群交往,会给出不同的相遇收益;有限群体的随机波动也能改变比例。大规模协调换策略或环境突变,则会越过原有的局部稳定范围。
练一练
一个短视频平台上,账号只采用两种风格:核实信息,或夸大标题。设夸大标题的账号占比为p,每月净收益分别为:核实信息得8万元,夸大标题得(12-10p)万元。收益更高的风格会被更多账号模仿。现在七成账号夸大标题,平台规则和观众反应保持不变。
接下来,哪种变化最可能出现?
夸大标题在采用者少时收益更高,容易让人觉得它会一路扩张。但现在七成账号都这样做,它的收益已经落后。
多数账号采用同一种风格,看起来像是市场已经选定了它。但少数核实信息者当前赚得更多,会吸引账号改换风格。
七成时,夸大标题只得5万元,核实信息得8万元。降到四成以下后,夸大标题又会占优,扩张方向随比例反转。
核实信息目前赚得更多,确实会吸引模仿者。但夸大标题变得稀少后,收益会超过8万元,重新吸引跟随者。
一种做法能否站稳,要看它普及后的相对收益。这里两种风格在p=0.4时收益相等;偏离这个比例后,收益差会推动比例回调。
一家设计公司随机安排两人合作,每人只能选择共享素材或保留素材。双方共享时各得6分;一人保留、一人共享时,保留者得6分,共享者得4分;双方保留时各得2分。积分越高,后续获得的项目越多。起初人人共享,后来出现少数保留者。
对这批少数保留者,哪种判断最站得住?
面对共享者都得6分,容易让人认为两种做法同样有利。但保留者进入后会出现新的配对,两种做法的平均收益随之分开。
双方共享确实创造了最高总分,容易让人把项目都归给共享者。但项目按个人积分分配,保留者遇到共享者也能得6分。
第一步虽然打平,第二步却有差别:共享者遇到保留者得4分,保留者遇到同类只得2分。少量保留者进入后,共享者的平均收益更高。
保留者面对共享者不吃亏,看起来有机会扩张。但他们增多后会更常遇到同类,而这种配对只得2分。
少数新做法遇到原有做法时打平,还要比较双方遇到新做法的收益。保留者占比为q时,共享者平均得6-2q分,保留者得6-4q分;只要q大于零,共享者就占优。
一栋公寓的公共洗衣房由定时器控制,只有周日供电,住户没有其他洗衣设备。十年来,大家都在周日洗衣。管理员据此说:“周日洗衣已经站稳了,少数改在周三洗衣的人也吸引不了别人跟随。”
对管理员的推断,哪种判断最站得住?
住户在周日洗衣,是因为机器只有这一天能用。管理员把设备决定的行为,当成了不同安排竞争后的结果。
满意度能反映住户对现状的感受,确实值得了解。但喜欢现有安排的人,也可能在新安排更省时后改换选择。
持续十年的一致行为,看起来像是经过了长期筛选。但住户只有周日能用机器,其他时间的洗衣效果没有进入比较。
统一安排便于管理,容易让人想到集中使用的好处。但供电时间直接决定了使用时间,集中洗衣也可能带来排队。
这个模型适用于收益优势能推动繁殖、模仿或扩张的场景。这里其他洗衣时间被设备直接排除,十年的一致行为反映的是供电限制,不能拿来判断哪种安排能抵抗少数替代做法。