摘 要

演化博弈理论是博弈理论里的一条新分支，它最开始存在于生物学这一学科。随着研究的不断深入，研究人员渐渐的将该理论引入其他的领域中并发现其重要意义。囚徒困境博弈中，合作就是以损失自身利益从而来提高他人利益的行为，这个问题同时也体现了人类现实社会中整体理性与个体理性的更深度化的冲突。本文介绍了多Agent仿真基本理论，同时也对新一代的仿真平台Repast进行了阐述。对演化囚徒困境博弈更深入的理论研究、模拟仿真，展示了多Agent博弈的规律和演化机制。本文同时也讨论了影响演化博弈的条件，例如博弈重复次数、博弈邻居选择等，并且联系客观事实，对最后的模拟结果也展开了系统讨论。仿真结果也进一步展示了在多Agent演化博弈中Repast仿真软件的高性能和可靠程度。

关键词：演化；博弈理论；Repast；合作

Abstract

Evolutionary game theory is a new development in the game theory, which initially comes from biology. With the in depth study of the theory, the researchers gradually introduce the theory into other areas and discover its important meaning. In the prisoner's dilemma game, the cooperation comes at the expense of one’s profits to increase others profits. The prisoner's dilemma game also reflects the deep contradictions between collective rationality and individual rationality in human society. This paper introduces the basic theory of multi-agent simulation, and elaborates a new generation of the simulation platform of Repast. Based on the deeper theoretical analysis and simulation research of the evolution of the prisoner's dilemma, it shows the multi-agent game rule and evolution mechanism. This paper also analyzes the factors that influence the evolution game, for example, game repetitions, neighbor selection and so on, what’s more, combined with the objective facts, the final simulation results are also analyzed. The simulation results also further shows the Repast in the multi-agent evolutionary game efficiency and reliability of simulation tools.

Key Words：Evolution；Game Theory；Repast；Cooperation

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景和目的及意义 1

1.2 国内外研究现状 2

1.3 论文主要内容 3

第2章 囚徒困境博弈问题与合作 4

2.1 囚徒困境博弈一般模式 4

2.2重复囚徒困境博弈问题 5

2.3 合作及其产生的机制 6

第3章 Repast介绍 8

3.1 发展与起源 8

3.2 应用领域 8

3.3 Repast的优点 8

3.4 Repast分析 9

3.4.1 结构与功能 9

3.4.2 Repast仿真 10

第4章 演化囚徒博弈仿真过程 12

4.1 Eclipse上设置Repast Simphony Perspective 12

4.2 建立模型 12

4.2.1 Betray部分 12

4.2.2 Silence部分 14

4.2.3 Agent部分 15

4.2.4 ContextBuilder部分 15

4.2.5 context.xml部分 16

4.3 模型运行及仿真结果 17

第5章 演化囚徒博弈仿真结果分析 18

5.1 数据采集 18

5.2 创建图表 18

5.3 模型参数 19

5.4 参数分析 20

第6章 总结与展望 26

参考文献 27

附录 程序 29

致 谢 35

第1章 绪论

1.1 研究背景和目的及意义

囚徒困境问题意指一对被拘留的囚犯间的一种特别的斗智斗勇，同时阐述了即便是在合则两利的情况下，博弈参与者的合作关系还是难以维系的原因。这个概念讲的是，两个嫌疑犯被警察抓住后，分别在不同的屋里接受审讯。警察明明知道两个囚徒都犯罪了，可是没有充分的证据来证明。于是警察告诉两个人：假使他们全选择狡辩，即彼此之间相互合作，那么各会被判刑一年（双方获得收益R）；假使他们全选择认罪，即彼此之间相互背叛，那么各会被判刑八年（双方获得收益P）；如果他们其中一个人选择认罪但另外一个人选择抵赖，那么认罪的就被放出去（获得收益T），抵赖的被判刑十年（获得收益S）。因此，每一个囚犯会有着一对完全相反的执行方法：认罪（背叛）或狡辩（合作）。可以看出，人们所期待的最终收益由自己和他人所选择的策略组合来决定，这一点就要求理性的分析所有可能出现的备选策略和这些策略组合出来的结果以及每种结果实现的可能性，从而选择出能够使自身的收益尽可能最大化的策略，这就是所谓的博弈思维。显然，不论其他同伙会做出怎样的决策，每一个囚徒最佳的决策便是认罪。但这种情况下帕累托最优做不到，因为它满足不了人类理性要求。

囚徒困境折射出来的一个令人关注的地方就是，人类个体的理智思维有时候应该会致使整体的思维出现不理智的情况，也就是头脑伶俐者可能会因为自身的聪慧从而束缚住本身。囚徒困境博弈里体现了出现在人类现实社会中整体的理智思维和个体的理智思维的更深层次的冲突，与此同时揭示了只关注自身利益的行为，在最终不仅不能够真正的得到最大程度的整体利益，而且也不可能得到最大程度的自身利益。

人类作为一种社会中最高级的物种，所以在人类个体与个体间的关系中，合作和竞争的行为同时存在。合作这个行为是能够协助单独个人得到比自己只顾自己时更丰厚的利益，也就是“制作更大的蛋糕”。但是在合作与利益分配的过程中，也存在着推卸责任行为和“搭便车”的可能性。所以社会生活里非常多的现实情况中，都隐藏着囚徒困境博弈的结构。