基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和演化博弈理論的社會(huì)一經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)建模研究.pdf

1、社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)分析和建模是復(fù)雜系統(tǒng)研究的重要課題。近年來復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)研究興起，自然界和人類社會(huì)中結(jié)構(gòu)不規(guī)則、復(fù)雜的、時(shí)間上動(dòng)態(tài)演化的網(wǎng)絡(luò)成為關(guān)注熱點(diǎn).大量分析表明真實(shí)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)網(wǎng)絡(luò)表現(xiàn)出豐富的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征，從而為社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)建模提供了新的實(shí)證依據(jù)。演化博弈理論主要通過數(shù)學(xué)建模、計(jì)算機(jī)模擬等方法對(duì)合作演化的動(dòng)力學(xué)過程進(jìn)行建模和分析。社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中存在廣泛的合作，將演化博弈理論應(yīng)用于該系統(tǒng)中合作演化的動(dòng)力學(xué)研究具有重要理

2、論意義和實(shí)際指導(dǎo)作用。盡管該研究取得了令人矚目的成果，然而由于社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的復(fù)雜性，仍存在大量問題亟待探索，例如復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、人類多樣性的行為策略等因素對(duì)于合作演化的影響作用。
　　 本文以復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)和演化博弈理論為基礎(chǔ)，綜合運(yùn)用圖論、微分方程、基于Agent模擬等多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)，以社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)作為研究對(duì)象，圍繞兩個(gè)中心主題進(jìn)行研究：由網(wǎng)絡(luò)表達(dá)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)中合作演化的動(dòng)力學(xué)過程。一方面，本文研究了如何對(duì)具有社區(qū)結(jié)構(gòu)特征的

3、大規(guī)模社會(huì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，提出了一個(gè)具有社區(qū)結(jié)構(gòu)特征的網(wǎng)絡(luò)模型；另一方面，本文研究了如何對(duì)社會(huì)-經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中合作演化的動(dòng)力學(xué)進(jìn)行建模，考察人類多樣性的行為策略、策略更新規(guī)則、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素的影響作用，研究路線從引入其他行為策略的演化博弈(無網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu))到規(guī)則網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈，最后到復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈.論文主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1.提出了一個(gè)具有社區(qū)結(jié)構(gòu)特征的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)模型，并給出了相應(yīng)的人工網(wǎng)絡(luò)生成算法。本文研究了如何

4、對(duì)具有社區(qū)結(jié)構(gòu)特征的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模。考慮了社會(huì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的社會(huì)性，定義了社會(huì)距離，將基于社會(huì)相似度連接等機(jī)制加入B-A無尺度網(wǎng)絡(luò)模型，得到了一個(gè)較好描述社會(huì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的社會(huì)網(wǎng)絡(luò)模型。數(shù)值分析和模擬表明，該網(wǎng)絡(luò)模型不僅保持了B-A模型的無尺度分布特征，還具有可調(diào)的社區(qū)強(qiáng)度和聚集度系數(shù)特征。
　　 2.研究了再分配行為在演化博弈過程中對(duì)于合作演化的影響作用。結(jié)合當(dāng)前人類行為研究的熱點(diǎn)，將一般的再分配行為引入基本的演化博弈模型，形成了一

5、個(gè)兩階段的共生演化模型。以公共品博弈為例，采用群體動(dòng)力學(xué)和基于Agent動(dòng)力學(xué)的方法對(duì)該模型進(jìn)行了研究，給出了系統(tǒng)達(dá)到存在一定比例合作的穩(wěn)定均衡的途徑，揭示了再分配行為對(duì)于合作演化的影響作用.
　　 3.研究了規(guī)則網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈中由于不同策略更新規(guī)則導(dǎo)致的合作演化的結(jié)果差異.考慮了策略更新規(guī)則的劃分，定義了時(shí)序比例和閾值比例來分別刻畫時(shí)序規(guī)則和選擇規(guī)則。通過模擬規(guī)則格網(wǎng)上的合作演化，發(fā)現(xiàn)選擇規(guī)則對(duì)于導(dǎo)致合作產(chǎn)生的損失收益比的參

6、數(shù)范圍的影響作用非常明顯。一般地，閾值選擇在網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈中能夠有效地增大導(dǎo)致合作產(chǎn)生的損失收益比的參數(shù)范圍.
　　 4.研究了R-B層次網(wǎng)絡(luò)模型上的演化博弈并給出了一種提高合作水平的模型改進(jìn)方法.為研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)特征對(duì)演化博弈過程中合作的影響作用，模擬了R-B模型上的演化博弈動(dòng)力學(xué)過程。通過與B-A模型比較，驗(yàn)證了中心節(jié)點(diǎn)互聯(lián)結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)上的演化博弈中高水平和強(qiáng)穩(wěn)定性合作的一個(gè)因素的結(jié)論。對(duì)R-B模型進(jìn)行了改進(jìn)，將少