نظریه بازی‌های فرگشتی

زهرا صداقتی کارشناسی ارشد مشاوره خانواده

۲۳ مهر ۱۴۰۵
۶ دقیقه مطالعه
۴۷ بازدید

مقدمه

«نظریه بازی‌های فرگشتی[۱]» یکی از مهمترین چارچوبهای ریاضیاتی و زیست‌شناختی در درک رفتار موجودات زنده، تکامل صفات و بقای گونه‌ها است. این نظریه نخستین‌بار توسط جان مینارد اسمیت و جورج پرایس در اوایل دهه ۱۹۷۰ توسعه یافت تا رفتار متقابل جانوران را فراتر از دیدگاه‌های سنتی نظریه بازیهای کلاسیک توضیح دهد (Maynard Smith & Price, 1973). در نظریه بازیهای کلاسیک که در اقتصاد و علوم ریاضی توسط جان فون نویمان و جان نش پایه‌گذاری شد، فرض بر این است که بازیگران موجوداتی عقلانی هستند که با محاسبه سود و زیان، بهترین تصمیم منطقی را اتخاذ می‌کنند. در مقابل، نظریه بازیهای فرگشتی فرض عقلانیت را کنار می‌گذارد و آن را با نیروهای انتخاب طبیعی جایگزین می‌کند؛ در اینجا «استراتژیها» رفتارهای ژنتیکی یا صفات وراثتی هستند، «پاداش یا بازده[۲]» میزان موفقیت تولید مثلی یا برازش زیستی[۳] است، و تعادل بازیها از دل تنازع بقا طی نسلهای متوالی شکل می‌گیرد (Maynard Smith, 1982).

مفهوم استراتژی پایدار فرگشتی[۴]

مفهوم کلیدی و بنیادی در نظریه بازی‌های فرگشتی، «استراتژی پایدار فرگشتی» است. این استراتژی به رفتاری اطلاق می‌شود که اگر اکثر اعضای یک جمعیت آن را در پیش بگیرند، هیچ استراتژی جهش‌یافته یا نادری نمی‌تواند به آن جمعیت نفوذ کند و از طریق انتخاب طبیعی غالب شود (Maynard Smith, 1982).

در واقع، یک رفتار در خلاء سنجیده نمی‌شود، بلکه موفقیت یک استراتژی به شدت به این بستگی دارد که سایر اعضای جمعیت چه رفتاری انجام می‌دهند. اگر صفت یا راهبردی به عنوان ESS تثبیت شود، تعادلی پویا برقرار می‌شود که نظم جمعیتی را در برابر رفتارهای ناهنجار یا انحرافی محافظت می‌کند.

مدل شاهین و کبوتر[۵]

معروفترین و کلاسیک ترین مدل برای درک نظریه بازیهای فرگشتی، بازی «شاهین و کبوتر» است که الگوهای پرخاشگری، شجاعت و فرار را توضیح می‌دهد:

شاهین نماد استراتژی تهاجمی، بی‌باک و مبارزه تا سرحد مرگ یا پیروزی برای به دست آوردن منبع (غذا، قلمرو یا جفت) است.
کبوتر نماد استراتژی محتاطانه، نمایش صلح‌آمیز و عقب‌نشینی فوری در صورت مواجهه با تهدید واقعی خشونت‌آمیز است.

اگر همه اعضای جمعیت کبوتر باشند، ورود یک شاهین به دلیل غارت منابع بدون درگیری باعث پیروزی و تکثیر سریع شاهین‌ها می‌شود. اما اگر همه شاهین شوند، درگیریهای مداوم و جراحات مرگبار هزینه بسیار سنگینی بر جمعیت تحمیل می‌کند و بازده خالص منفی می‌شود؛ بنابراین در این شرایط، کبوترها که از درگیری اجتناب می‌کنند برازش بهتری خواهند داشت.

نتیجه این برهم کنش، رسیدن به یک تعادل پایدار فرگشتی است که در آن جمعیت به ترکیبی پایدار از افراد جسور (شاهین) و محتاط (کبوتر) می‌رسد، یا هر فرد با یک احتمال مشخص رفتاری محتاطانه یا تهاجمی از خود نشان می‌دهد. این مدل توضیح می‌دهد که چرا نه شجاعت مطلق و نه ترس مطلق، هیچ‌کدام نمی‌توانند به تنهایی کل جمعیت را تسخیر کنند.

تکامل نوع‌دوستی و همکاری: معمای دوراهی زندانی[۶]

یکی دیگر از کاربردهای گسترده نظریه بازیهای فرگشتی، تبیین چگونگی شکل‌گیری همکاری و فداکاری در میان موجودات خودخواه است. بر اساس فرضیه «ژن خودخواه» (Dawkins, 1976)، ژنها تنها برای تکثیر خود تلاش می‌کنند، پس چگونه نوع دوستی شکل می‌گیرد؟ رابرت اکسلرود نشان داد که در یک بازی مکرر از دو راهی زندانی، استراتژی «این به آن در» یا تلافی متقابل[۷] به عنوان یک استراتژی پایدار فرگشتی ظاهر می‌شود (Axelrod & Hamilton, 1981). این استراتژی ابتدا با همکاری آغاز می‌کند، اما در برابر خیانت فورا مقابله به مثل می‌کند و با بازگشت طرف مقابل به همکاری، او را می‌بخشد. این مدل نشان می‌دهد که نوع دوستی دوسویه[۸] نتیجه یک توافق اخلاقی قراردادی نیست، بلکه یک ساختار پایدار ریاضی در تنازع بقا است (Trivers, 1971).

نظریه علامت‌دهی و علامت‌دهی صادقانه[۹]

نظریه بازیهای فرگشتی به پدیده ارتباطات زیستی نیز نور می‌تاباند. در مبحث انتقال پیام بین شکارچی و شکار، یا در انتخاب جنسی میان نر و ماده، موجودات استراتژیهایی را به کار می‌گیرند که امکان فریب را به حداقل برساند. بر اساس «اصل بازدارندگی یا نقص[۱۰]» که توسط آموتز زهاوی پیشنهاد شد و سپس در قالب EGT مدل‌سازی ریاضی شد، پیامهایی پایدار می‌مانند که هزینه بر باشند (Zahavi, 1975). برای مثال، جهشهای متناوب غزال در برابر یوزپلنگ [۱۱]علامتی پرهزینه اما صادقانه است که به شکارچی نشان می‌دهد غزال انرژی زیادی دارد و تعقیب آن اتلاف وقت است. هر دو طرف از این بازی به سود متقابل دست می‌یابند: شکارچی انرژی خود را ذخیره می‌کند و غزال جان سالم به در می‌برد.

نتیجه‌گیری

نظریه بازیهای فرگشتی فهم ما را از سازوکار تکامل به شدت متحول ساخت و نشان داد که انتخاب طبیعی بر روی افراد یا رفتارهای ایزوله اثر نمی‌گذارد، بلکه بازده هر صفت زیستی وابسته به بافت اجتماعی و رفتار سایر افراد حاضر در جمعیت است[۱۲]. مفاهیمی چون استراتژی پایدار فرگشتی، بازی شاهین-کبوتر و تکامل همکاری، چارچوبی منسجم ارائه می‌دهند که گستره وسیعی از پدیده ها از قبیل تعادل میان ترس و جسارت، رفتارهای والدینی، ایثار، سلسله مراتب سلطه و صیانت از منابع را توضیح می‌دهد. این رویکرد اثبات می‌کند که الگوهای رفتاری موجودات زنده نه محصول تصادف های کور هستند و نه ناشی از طرح‌ریزیهای عقلانی، بلکه پاسخهای ریاضیاتی پایداری هستند که در گذر میلیونها سال اصطکاک و تنازع برای حیات پالایش یافته‌اند.

منابع

Axelrod, R., & Hamilton, W. D. (1981). The evolution of cooperation. Science, 211(4489), 1390–۱۳۹۶.

Dawkins, R. (1976). The selfish gene. Oxford University Press.

Maynard Smith, J. (1982). Evolution and the theory of games. Cambridge University Press.

Maynard Smith, J., & Price, G. R. (1973). The logic of animal conflict. Nature, 246(5427), 15–۱۸.

Trivers, R. L. (1971). The evolution of reciprocal altruism. The Quarterly Review of Biology, 46(1), 35–۵۷.

Zahavi, A. (1975). Mate selection—a selection for a handicap. Journal of Theoretical Biology, 53(1), 205–۲۱۴.

[۱]Evolutionary Game Theory – EGT

[2]Payoff

[3]Biological Fitness

[4]Evolutionarily Stable Strategy – ESS

[5]Hawk-Dove Game