Lektion
Die Theorie — Die Evolution der Kooperation
Erst die Replikatorgleichung macht aus einem Turnier eine Ökologie. Jede Strategie nimmt einen Anteil der Population ein. Ihre Fitness ist der Ertrag, den sie pro Runde gegen die tatsächlich angetroffene Population erzielt. Sie tritt dabei gegen jede andere Strategie an, gewichtet nach deren Häufigkeit. Für die nächste Generation wird jeder Anteil mit seiner eigenen Fitness multipliziert und durch den Populationsdurchschnitt geteilt. Liegt eine Strategie über dem Durchschnitt, wächst sie. Liegt sie darunter, schrumpft sie. Sonst passiert nichts. Keine Strategie wird jemals neu erfunden, bewusst ausgewählt oder erlernt.
Was die einzelnen Symbole bedeuten
pᵢ- der Anteil der Population, der Strategie i spielt
fᵢ- was diese Strategie pro Runde gegen die gesamte Population erzielt
f̄- der Populationsdurchschnitt, der Maßstab, an dem du jede Strategie misst
- Setzt voraus
- Wir setzen eine unendlich große, gut durchmischte Population voraus: Jede Strategie begegnet jeder anderen exakt im Verhältnis ihres Anteils. Es gibt weder lokale Nachbarschaften noch Zufall. Deshalb sind die Anteile kontinuierliche Werte und keine bloßen Anzahlen von Individuen. Aus demselben Grund kannst du in Erkenntnisblock 2 einen Anteil bis auf 10⁻¹⁷⁶ hinab verfolgen, ohne dass das Modell bemerkt, dass eine solche Population gar nicht existiert.
Aufgabe vollständig gelöst
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Wie klein kann das erste Cluster sein? Das Tool liefert eine Antwort. Ein Cluster von Reziprokierern muss 0,2494 % seiner Interaktionen mit der eigenen Art verbringen, bevor es sich gegen eine Welt von Defektoren behaupten kann. Diese Zahl gehört zu einem 200-Runden-Match mit Axelrods Auszahlungen. Woher kommt sie, und was passiert mit ihr, wenn die Beziehung kürzer ist?
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In einer Welt bedingungsloser Defektoren ist jedes Treffen eine beidseitige Defektion. Ein Bewohner verdient also in jeder Runde die Straf-Auszahlung P.
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Ein einzelnes Tit for Tat kooperiert in der ersten Runde und kassiert die Ausbeutungs-Auszahlung S. Für die restlichen n − 1 Runden defektiert es. Es wird einmal ausgeraubt und verteilt diesen Verlust über das gesamte Match. Bei 200 Runden behält es also 199/200.
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Gib den Neulingen nun ein Cluster. Ein Bruchteil q ihrer Interaktionen findet untereinander statt und bringt die Belohnungs-Auszahlung R. Der Rest findet mit den Bewohnern statt. Das Cluster behauptet sich, wenn dieser Durchschnitt den Verdienst der Bewohner übertrifft.
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Löse nach q auf. Das n unter beiden Differenzen kürzt sich weg. Es bleiben die Kosten einer ausgebeuteten Runde geteilt durch das, was n Runden beidseitige Kooperation gegenüber beidseitiger Defektion einbringen, plus ebendiese Kosten.
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Bei 5, 3, 1, 0 und 200 Runden ist das 1/401, die 0,2494 %, die das Tool ausgibt. Der Schwellenwert fällt wie 1/n. Bei zehn Runden ist er 1/21 oder 4,76 %.
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Ein bedingungsloser Kooperator wird in jeder Runde ausgebeutet, nicht nur in der ersten. Seine isolierte Auszahlung ist also S selbst, und das n verschwindet völlig aus seinem Schwellenwert. Bei einer Runde sind die zwei Strategien die gleiche Strategie, und die zwei Schwellenwerte stimmen bei einem Drittel überein. Jede Runde nach der ersten ist ein Rabatt, den nur der Reziprokierer kassiert.
Antwort
Ein Cluster von Reziprokierern benötigt q ≥ (P − S)/(n(R − P) + (P − S)) seiner Interaktionen intern. Bei Axelrods Auszahlungen ist das 1/(2n + 1) und bei 200 Runden 1/401 = 0,2494 %. Ein Cluster von bedingungslosen Kooperatoren benötigt (P − S)/(R − S) = 1/3, für jedes n. Beide Cluster tun dasselbe: Sie arrangieren Treffen mit ihrer eigenen Art. Der Reziprokierer braucht einhundertdreißigmal weniger davon, weil er nur in der ersten Runde ausgenommen werden kann.
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Lernpfad
Die beste Antwort und was passiert, wenn niemand sie berechnet
Quellen (4)
- The cluster result this page's third block and worked problem are about: a lone reciprocator cannot enter a world of defectors, and a cluster of them can. Also the source for the 1981 date and for the two authors' names: R. Axelrod and W. D. Hamilton, "The Evolution of Cooperation." Science 211(4489), 1981, pp. 1390–1396.
- The second tournament, from which this population's eight strategies and the 200-round match are drawn, written up by the man who ran it: R. Axelrod, "More Effective Choice in the Prisoner's Dilemma." Journal of Conflict Resolution 24(3), 1980, pp. 379–403.
- "The ecological round" — the same strategies in changing proportions, with no new entrant — and the four maxims that came out of it: R. Axelrod, The Evolution of Cooperation. Basic Books, New York, 1984.
- The generation step on this page is the discrete replicator equation, and this is where it and the evolutionarily-stable-strategy connection were set out: P. D. Taylor and L. B. Jonker, "Evolutionary stable strategies and game dynamics." Mathematical Biosciences 40(1–2), 1978, pp. 145–156.