系统科学概论

狄增如

目录

  • 1 导论
    • 1.1 从金融市场谈起
    • 1.2 有效市场假说以及经济学的革新
    • 1.3 系统及其涌现性
    • 1.4 系统科学
    • 1.5 国际发展
    • 1.6 国内发展以及北京师范大学
    • 1.7 作业试题
  • 2 自组织理论
    • 2.1 科学的发展
    • 2.2 生命是什么
    • 2.3 时间反演对称
    • 2.4 热力学第二定律
    • 2.5 自组织现象
    • 2.6 自组织理论的要点
    • 2.7 自组织理论方法
    • 2.8 作业试题
  • 3 动力学与混沌
    • 3.1 动力学描述的普遍性
    • 3.2 动力学建模
    • 3.3 动力系统定性分析
    • 3.4 动力系统数值方法
    • 3.5 Logistic映射
    • 3.6 Lorenz系统
    • 3.7 作业试题
  • 4 元胞自动机
    • 4.1 初等元胞自动机
    • 4.2 初等元胞自动机的行为
    • 4.3 交通流的NS模型
    • 4.4 DLA模型
    • 4.5 砂堆模型与自组织临界
    • 4.6 自然界中的幂律分布
    • 4.7 作业试题
  • 5 多主体建模方法
    • 5.1 多主体建模方法
    • 5.2 鸟群飞行
    • 5.3 Shelling隔离模型
    • 5.4 少数者博弈模型
    • 5.5 作业试题
  • 6 分形
    • 6.1 混沌和数学中的分形
    • 6.2 英国的海岸线有多长?
    • 6.3 Mandelbrot集合
    • 6.4 分形维数
    • 6.5 分形——不规则分形的箱覆盖法
    • 6.6 混沌与分形小结
    • 6.7 作业试题
  • 7 复杂网络
    • 7.1 复杂网络研究-意义及问题
    • 7.2 复杂网络结构度量
    • 7.3 小世界网络
    • 7.4 无标度网络
    • 7.5 社团结构-定义
    • 7.6 社团结构的划分方法
    • 7.7 社会网络的空间结构
    • 7.8 网络结构演化模型-BA模型
    • 7.9 网络结构与功能研究简介
    • 7.10 疾病传播的动力学模型
    • 7.11 网络上的SIS和ISR模型
    • 7.12 博弈与囚徒困境
    • 7.13 网络上的博弈行为
    • 7.14 作业试题
  • 8 小结-复杂系统中的简单规律
    • 8.1 探索复杂性的核心科学问题
    • 8.2 探索复杂性的目标
  • 9 系统科学讲座
    • 9.1 心脏动力学
    • 9.2 网络空间结构
    • 9.3 人群移动
博弈与囚徒困境

博弈与合作



2005年7月1日,在纪念美国《科学》杂志创刊125周年之际,科学家们总结出了125个迄今我们还不能很好回答的问题,重中之重有25个。

合作的行为如何进化? 

你很容易在社会性动物身上看到利他的行为。例如蜜蜂把食物的信息传递给其他蜜蜂。人类和其他灵长类动物社会也充满了合作的行为。进化论的创立者达尔文对合作现象提出过一些解释,例如亲属之间的相互帮助,实际上会促进整个家族繁殖的可能性。如今,科学家正在寻找合作行为的遗传基础。而博弈论——一种关于竞争、合作和游戏规则的数学理论,也能够帮助科学家理解合作行为如何运作。达尔文观察到了合作的现象并做出了解释,今天的科学家希望能够让这个解释更加深入,并且希望能够回答它是如何产生的。

囚徒困境

两个小偷甲和乙联手作案,私入民宅被警方逮住但未获证据。警方将两人分别置于两间房间分开审讯,政策是若一人招供但另一人未招,则招者立即被释放,未招者判入狱10年;若二人都招则两人各判刑8年;若两人都不招则未获证据但因私入民宅各拘留1年。


尽管甲不知乙是否招供,但他认为自己选“招”最好,因而甲会选择“招”,乙也同样会选择“招”,结果各判8年;但若两人都不招,结果是两人只被判1年,但这种结果是不会出现的。

我们可以运用“剔除劣战略”的方法来获得这样的结果。

苏格兰的草地为什么消失了?

公共资源经常被过度利用的原因。

在18世纪以前,英国苏格兰地区有大量的草地,其产权没有界定,属公共资源,大家都可以自由地在那里放牧。草地属于“可再生资源”,如果限制放牧的数量,没有被牛羊吃掉的剩余草皮还会重新长出大面积草场,但如果不限制放牧规模,过多的牛羊将草吃得一光二净,则今后不会再有新草生长出来,草场就会消失。

如果其他牧民约束放牧规模,我单独一家人过度放牧不会破坏广褒的牧场,但自己却获得了高额的收益。因此,任何一位牧民的结论都会是:无论其他牧民是否过度放牧,我选择“约束自己的放牧规模”都是劣战略,从而被剔除。大家最终都会选择过度放牧,结果导致草地消失,生态破坏。