Deciphering chaos in evolutionary games
离散时间复制子图是进化选择博弈动态模型的原型，在实现均衡结果（如纳什均衡和进化稳定策略）方面非常成功。通过构造，只有动力学的不动点解才可能被解释为上述博弈论解的概念。虽然像混沌这样更复杂的结果在自然界中无处不在，但我们不知道它们对应于哪种博弈论解决方案。在这里，我们构建了一个博弈论的解决方案，实现为选择单调博弈动态中的混沌结果。为此，我们调用的想法，在一个人口游戏有两个球员-两个策略一杆互动，它是产品的适应性和异质性（发现两个人玩不同的策略在无限大的人口的概率），是优化的几代人的进化过程。
2021-02-17 physics.bio-ph q-bio.PE
Evolutionary Fitness in Variable Environments
进化论的一个基本要素是适应度的概念，它是衡量一个物种在其生存条件下成功的一个尺度。在这里，我们量化的环境波动对健身的一般进化模型的分析计算，并通过研究相应的个人为基础的微观模型。我们证明，不仅更大的增长率和活力，但也降低了对环境变化的敏感性，大大增加了健身。即使是中性进化，增长率的变化也起着至关重要的作用，大大减少了预期的固定时间。因此，环境波动构成了一种机制，可以解释从遗传数据推断出的有效种群大小，而这些种群大小往往比人口普查的种群大小小得多。
2015-05-17 q-bio.PE
Evolutionary Game Dynamics in Populations with Heterogeneous Structures
进化图理论是一个完善的框架，用于模拟结构化群体中社会行为的进化。这个领域的一个新的共识是，在个体之间的连接数量上表现出异质性的图更有利于合作行为的传播。在这篇文章中，我们表明，这样的结论在很大程度上取决于发生的个人层面的相互作用。特别是，平均通过游戏交互获得的收益，而不是累计的收益可以完全消除异构图的合作优势，而这样的差异并不影响同质结构的结果。此外，游戏互动发生的速度可以改变进化的结果。更少的交互允许异构图支持更多的合作比同构图，而更高的交互率使得同构和异构图几乎无法区分他们的能力，以支持合作。最重要的是，我们表明，在同质群体中使用的进化优势的共同措施，如一个罕见的突变体的固定概率的居民类型的比较，不再是有效的异质群体。杂合性导致突变在群体中发生的偏差，这影响突变体的固定概率。我们得出了适当的措施，异质性人口占这种偏见。
2013-12-10 q-bio.PE
Evolutionary Dynamics Within and Among Competing Groups
本文通过嵌套生灭过程与偏微分方程扩展演化博弈论，研究群体内与群体间竞争下的多层次演化动力学，揭示多尺度系统中促进合作的最优结构及次优社会解的形成条件。
2022-09-05 q-bio.PE
Interplay between evolutionary and epidemic time scales challenges the outcome of control policies
University of Zaragoza（萨拉戈萨大学）；Institute for Biocomputation and Physics of Complex Systems (BIFI), University of Zaragoza（萨拉戈萨大学复杂系统生物计算与物理研究所）；Universitat Rovira i Virgili（罗维拉-依维尔吉里大学）；Pacific Northwest National Laboratory（太平洋西北国家实验室）；Complexity Science Hub Vienna（维也纳复杂性科学中心）；ComSCIAM, Universitat Rovira i Virgili（罗维拉-依维尔吉里大学计算科学与数学中心）；Center for Computational Social Science, University of Kobe（神户大学计算社会科学中心）
本文提出扩展SIR模型以考虑病原体进化，发现进化可导致流行病早期超指数增长和突发性转变，影响控制政策效果。
2026-10-06 q-bio.PE
Fixation times in evolutionary games under weak selection
在进化博弈动力学中，繁殖成功率随着进化博弈中的表现而增加。如果策略$A$的表现优于策略$B$，则策略$A$将在人群中传播。在随机动力学下，单个突变体迟早会接管整个种群或灭绝。我们分析了与此过程相关的平均退出时间（或平均固定时间）。我们分析表明，这些时间依赖于一个令人惊讶的简单的方式下弱选择，即强随机性的游戏的回报矩阵：回报差$Δπ$是一个线性函数的$A$个人$i$，$Δπ= u i + v$的数量。无条件平均退出时间仅取决于常数项$v$。假设单个$A$突变体接管群体，则相应的条件平均退出时间仅取决于密度依赖项$u$。我们证明了这一发现的两个常用的微观进化过程。
2008-12-04 q-bio.PE
Evolutionary games under incompetence
物种对新环境的适应过程是生物学研究的一个重要领域。作为自然选择的一部分，适应是一个突变过程，它改善了物种的生存技能和生殖功能。在这里，我们调查这一过程相结合的无能与演化博弈论的想法。从进化的意义上说，不胜任和训练可以被解释为一种特殊的学习过程。随着关注的问题的社会方面，我们分析了无能对物种行为的影响。在单种群博弈的学习函数中引入了一个无能参数，并分析了它对复制子动态结果的影响。无能可以改变游戏的结果及其动态，表明它在本质上不完美的自然系统中的重要性。
2017-10-26 cs.GT q-bio.PE
Asymmetric evolutionary games
演化博弈论是研究相互作用个体群体进化的有力框架。在演化博弈论中，一个常见的假设是相互作用是对称的，这意味着参与者只通过他们的策略来区分。然而，在自然界中，由于环境影响、不同的基线特征和其他可能的异质性来源，参与者之间的微观相互作用几乎总是不对称的。为了模拟这些现象，我们引入了演化博弈论两大类不对称的相互作用：生态和基因型。生态不对称性是由于球员所处环境的变化造成的，而基因型不对称性是球员具有不同基线基因型的结果。我们开发了一个理论，这些形式的不对称的游戏结构化人口和使用经典的社会困境，囚徒困境和雪堆游戏，为插图。有趣的是，非对称博弈揭示了基于繁殖的遗传进化模型和基于模仿的文化进化模型之间的本质区别，而这些区别在对称博弈中并不明显。
2015-06-24 q-bio.PE
Network topology and movement cost, not updating mechanism, determine the evolution of cooperation in mobile structured populations
本文研究移动结构化网络中的多人合作演化，发现网络拓扑与移动成本而非随机更新规则起决定作用，群体依赖移动通过同配行为促进合作。
2023-04-19 q-bio.PE
Simple property of heterogeneous aspiration dynamics: Beyond weak selection
个体如何在文化进化中适应自己的行为仍然是难以捉摸的。理论研究表明，选择用于模拟个体决策的更新规则可以显着修改整个种群的进化结果。这暗示了考虑群体中个体个性的复杂性，每个人都使用自己的规则。在这里，我们调查是否以及如何异质性的行为更新的规则改变了进化的结果。我们假设个体通过基于抱负的自我评价来更新行为，并且他们以自己的方式这样做。在弱选择下，我们分析揭示了一个简单的属性，适用于任何两个策略的多人游戏在良好的混合人口和定期图：在人口与异质更新规则的进化结果是加权平均的结果在相应的同质人口，和相关的权重是每个更新规则的频率在异质人口。除了弱选择，我们表明，这一属性的公共产品游戏。我们的发现意味着异质性的吸气动力学是加性的。这种可加性大大降低了潜在的个体异质性所引起的复杂性。因此，我们的工作提供了一个有效的方法来计算异构更新规则下的进化结果。
2018-11-13 physics.bio-ph physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary dynamics in finite populations with zealots
研究了有限种群中具有狂热者的双策略矩阵对策的演化动力学。狂热者被假定采取任何一种策略，而不管适应度如何。当狂热者选择的策略相同时，狂热者选择的策略的固定是一个微不足道的结果。我们研究了这种情况下的固定时间。我们发现，固定时间分为三个主要制度，其中之一的固定时间是短的，在其他两个固定时间是指数长的人口规模。与没有狂热者的情况不同，存在一个阈值选择强度，对于任意的支付矩阵，低于该阈值的固定是快速的。我们用各种社会困境游戏的例子来说明我们的结果。
2016-03-17 q-bio.PE
Emergent frequency-dependent selection predicts mutation outcomes in complex ecological communities
MIT Center for Theoretical Physics - a Leinweber Institute（麻省理工学院理论物理中心（莱因韦伯研究所））；Department of Physics, Boston University（波士顿大学物理系）；International Centre for Theoretical Sciences, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院国际理论科学中心）；Faculty of Computing and Data Sciences, Boston University（波士顿大学计算与数据科学学院）
研究通过动态平均场理论将生态学整合到经典群体遗传学模型中，揭示生态互作导致的频率依赖选择如何影响突变结果，并展示了生态反馈对突变固定概率的抑制作用。
2026-04-15 cond-mat.dis-nn cond-mat.stat-mech q-bio.PE
A mathematical framework of consumer-resource dynamics: How to incorporate interactions between interactions in evolutionary process
Marchuk Institute of Numerical Mathematics, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院马尔丘克数值数学研究所）；Moscow Center of Fundamental and Applied Mathematics（莫斯科基础与应用数学中心）；Institute of Management and Digital Technologies, Russian University of Transport（俄罗斯运输大学管理与数字技术研究所）；Department of Mathematics, North Dakota State University（北达科他州立大学数学系）
本文提出消费者-资源进化数学框架，通过分离生态与进化时间尺度并纳入种群内相互作用，揭示了消费者与资源可在相反进化目标下形成长期稳定共存。
2025-11-09 q-bio.PE
Speciational view of macroevolution: are micro and macroevolution decoupled?
我们引入一个简单的计算模型，与自然选择和突变单独驱动的微观动力学，允许真实的物种形成事件的描述。这样生成的进化树的统计分析捕捉现实的功能，显示在时间和大小的频率分布的幂律。尽管这些成功的预测，在获得间断动力学与质量守恒的困难表明，解耦的微观和宏观进化机制的必要性与古尔德和埃尔德雷奇的间断平衡理论的一些想法一致。
2007-05-21 q-bio.PE
Methods for approximating stochastic evolutionary dynamics on graphs
种群结构对进化有重要影响。对于一些具有足够对称性的系统，可以在进化图论的数学框架内导出与进化过程的结果相关的分析结果。然而，对于更复杂的异质结构，需要计算密集型的方法，如基于个体的随机模拟。通过调整统计物理的方法，包括矩封闭技术，我们首先展示了如何推导出现有的均匀对近似模型和精确的中性漂移模型。然后，我们开发节点级近似随机演化过程的任意复杂结构的人口表示的有限图，它可以捕捉不同的动态人口中的各个节点。使用这些近似，我们评估固定概率的入侵突变体在给定的初始条件下，动态遵循标准的进化过程，如入侵过程。随机模拟的输出比较显示我们的近似描述的随机过程和预测的概率固定的突变体在广泛的图形的有效性。这些模型的构建有利于系统的分析，是有价值的，更好地了解种群结构对进化过程的影响。
2019-02-18 q-bio.PE
Investigating prostate cancer tumour-stroma interactions - clinical and biological insights from an evolutionary game
肿瘤由不同类型细胞的混合群体组成，包括正常结构以及与恶性肿瘤相关的结构，并且恶性细胞与局部微环境之间存在多种相互作用。这些由微环境调节的细胞间相互作用影响肿瘤进展，并代表了一个很大程度上未被重视的治疗靶点。我们使用来自前列腺癌的原发性肿瘤生物学的观察结果来外推数学模型：具体地，已经观察到在前列腺癌中三种不同的细胞结果占主导地位：（i）肿瘤保持良好分化并且临床惰性-在这种情况下，局部基质细胞可以起作用以抑制癌症的生长;（ii）在其发生的早期，肿瘤获得高度恶性表型，快速生长并取代原始间质群体（通常称为小细胞前列腺癌）-这些不太常见的侵袭性肿瘤相对独立于局部微环境;和（iii）肿瘤选择局部基质-呈现经典的基质发生表型，其中与局部微环境的相互作用对癌症生长至关重要。我们提出了一个进化博弈理论构建模型的影响，肿瘤间质的相互作用，推动这些结果。我们认为三个特征和不同的细胞群体：基质细胞，肿瘤细胞是自力更生的微环境因素和肿瘤细胞，依赖于环境的资源，但也可以增选基质。利用演化博弈论，我们探讨了许多不同的scenarios，阐明肿瘤间质相互作用对前列腺癌生长和进展的动力学的影响，以及转移性环境中不同的治疗方法如何影响不同类型的肿瘤。
2011-08-02 q-bio.PE
Evolutionary game theory using agent-based methods
演化博弈论是一个成功的数学框架，旨在了解选择压力，影响参与互动与潜在冲突的代理人的策略的演变。虽然对决策的成本和收益的数学处理可以在简单的设置中预测最优策略，但更现实的设置，如有限种群，非零突变率，随机决策，代理之间的通信和空间相互作用，需要基于代理的方法，其中每个代理都被建模为个体，携带自己的决定其决策的基因，并且其中，进化结果只能通过使代理的群体在时间上向前进化来确定。在突出标准数学结果的同时，我们将这些结果与基于代理的方法进行了比较，这些方法可以超越方程的限制，并模拟异质群体和不断变化的相互作用者的复杂性。我们的结论是，基于代理的方法可以预测进化的结果，纯粹的数学处理不能踩（例如，在弱选择-强突变限制），但数学是至关重要的，以验证计算模拟。
2016-08-31 nlin.AO physics.bio-ph q-bio.PE
Fluctuation-induced dissipation in evolutionary dynamics
生物多样性和灭绝是进化的核心问题。生态系统中不同物种间的动态平衡常被确定性复制子方程描述，并取得了一定的成功。然而，波动是不可避免的，无论是由外部环境或内在的随机竞争在有限的人口，和演化动力学是随机的。在这里，我们表明，经过适当的粗粒化，随机波动产生耗散灭绝，因为在相空间中的所有竞争物种的演化轨迹具有正曲率。作为一个示范性的例子，我们比较了洛特卡-沃尔泰拉模型中的涨落诱导耗散动力学与数值模拟，发现令人印象深刻的协议。我们的发现与统计力学中的涨落耗散定理密切相关，但显著的区别在于一般演化动力学的非平衡本质。由于演化中的生态系统远离平衡，波动与耗散之间的关系往往是复杂的，并依赖于微观细节。因此，值得注意的是，轨迹曲率的一般正性保证了看似无害的波动所产生的耗散。非预期耗散动力学是传统复制子方程无法描述的，它在研究生态系统生物多样性中起着至关重要的作用。
2014-11-24 q-bio.PE
Deterministic Equations for Stochastic Spatial Evolutionary Games
空间进化博弈模拟分布在空间域中的个体，并在与邻居进行正常形式博弈时更新策略。我们推导出积分微分方程作为微观更新随机过程的确定性近似。这推广了已知的平均场常微分方程，为研究种群演化的空间效应提供了有力的工具。确定性方程允许识别许多有趣的功能，在人口中的战略配置文件的演变，如驻波和行波，和模式的形成，特别是在复制型进化。
2010-07-05 math.PR nlin.PS q-bio.PE
A stochastic microscopic model for the dynamics of antigenic variation
我们提出了一个新的模型，描述了宿主内的演化动力学的寄生虫进行抗原变异。该方法使用多类型分支过程，根据它们与免疫系统的关系定义两种类型的实体：可能变得敏感的抗性寄生细胞的氏族（即共享尚未被免疫系统识别的相同抗原的细胞群），以及可以获得新抗性从而引起新氏族出现的单个敏感细胞。该模型的简单性允许分析处理，以确定在空间中的参数的亚临界和超临界政权。通过引入密度依赖机制，该模型能够捕获实验数据中观察到的其他相关特征，例如特征寄生虫血症波。总之，我们的方法提供了一个新的一般框架，以解决抗原变异的动态，可以很容易地适应，以应付更广泛和更复杂的情况。
2013-11-15 q-bio.PE
Tangled Nature: A model of emergent structure and temporal mode among co-evolving agents
理解许多交互代理的系统级行为在各种方面都具有挑战性，在这里，我们将重点关注组件之间的交互如何导致具有不同类型的动态或因果关系的层次结构。我们使用纠结的自然模型来讨论连接个体的微观水平到宏观系统水平的共同进化方面。在微观层面上，个体代理可能会由于策略的突变而发生进化变化。微观动力学总是以恒定的速率运行。然而，系统的水平动力学表现出完全不同类型的间歇性突然动力学，其中主要的剧变不断抛出亚稳定配置之间的系统。这些戏剧性的转变描述了一个对数泊松时间统计。长期效应是生态网络的一种集体适应。我们讨论了适应性动态的生态和宏观进化后果，并简要描述了使用缠结自然框架分析经济学，社会学，创新和可持续性问题的工作
2018-07-11 q-bio.PE
The competition between simple and complex evolutionary trajectories in asexual populations
在崎岖的适应度景观中，符号上位性是常见的，适应通常涉及个体有益的“上坡”突变或涉及适应谷或高原的更复杂的突变轨迹。进化过程的动力学决定了进化在各种相互竞争的可能轨迹中采取任何特定路径的概率。如果我们要理解崎岖地貌上适应的结果和可预测性，理解这种进化选择是必不可少的。我们提出了一个简单的模型来分析进化将避开立即上坡的路径，有利于跨越健身谷或高原，导致更高的健身，但不太容易获得的基因型的概率。我们计算这种概率如何取决于人口规模，突变率，和相关的选择压力，并比较我们的分析结果赖特-费舍尔模拟。我们发现，跨越山谷的概率依赖于非单调的人口规模：中等规模的人口最有可能遵循“贪婪”的策略，立即获得有益的突变，即使他们导致进化的死胡同，而较大和较小的人口更有可能跨越健身谷，以达到遥远的有利基因型。我们明确地确定这些不同的制度之间的界限，在相关的进化参数。超过一定的阈值人口规模，我们表明，进化的“远见”的程度只取决于一个简单的相关参数的组合。
2014-12-12 q-bio.PE
Evolutionary instability of selfish learning in repeated games
在许多领域的互动，自然和人工，个人使用过去的经验来塑造未来的行为。这种学习过程的结果取决于个人希望最大化什么。一个自然的目标是自己的成功。然而，当两个这样的“自私”的学习者相互交流时，结果可能对双方都不利，特别是当存在利益冲突时。在这里，我们将探讨学习者如何将激励与自私的对手结合起来。此外，我们认为动态时，出现的学习规则本身受到进化的压力。通过结合大量的模拟和分析技术，我们证明了自私的学习是不稳定的，在大多数经典的两个球员重复游戏。如果进化是在长期收益的水平上进行的，那么选择反而更倾向于学习包含社会（关于他人）偏好的规则。为了进一步证实这些结果，我们分析了一个重复的囚徒困境实验的数据。我们发现，自私的学习是不足以解释人类的行为时，有一个权衡之间的回报最大化和公平。
2022-08-31 q-bio.PE
Mean Evolutionary Dynamics for Stochastically Switching Environments
复制实体的种群经常经历环境的突然或周期性变化。我们通过几个常见的进化动力学模型，包括线性对称和非对称景观的复制动态，莫兰过程，激励动力学的环境切换参数，探讨这种现象的影响。我们给出了一个简单的关系，环境切换的概率，相对的健身增益，和长期行为的固定概率和长期结果的确定性动力学的影响。我们还讨论了动态变化的情况下，例如人口的复制动态切换到一个最佳回复动态，反之亦然，给李雅普诺夫稳定性的结果。
2013-06-10 math.DS q-bio.PE
Directionality measures in evolutionary ecological networks: Insights from the Tangled Nature model
本文提出将生态数据转化为网络框架以度量进化趋势方向性，并以缠结自然模型为案例，评估网络熵、物种多样性和聚类系数作为稳定性与方向性指标。
2025-07-18 nlin.AO q-bio.PE
Different perceptions of social dilemmas: Evolutionary multigames in structured populations
出于这样一个事实，即相同的社会困境，可以被不同的球员不同的看法，我们在这里研究结构化人口的进化多重博弈。虽然核心博弈是弱囚徒困境，但一小部分人接受了吸盘收益的正值或负值，因此要么玩传统的囚徒困境，要么玩雪堆博弈。我们发现，采用不同的支付矩阵的人口比例越高，越多的合作的进化是促进。这种结果的微观机制是结构化群体所独有的，这是由于收益异质性，它自发地引入了强有力的合作领导者，从而产生了有利于合作的非对称策略模仿流。我们证明了所报告的进化结果对交互网络的变化是稳健的，并且如果允许玩家随着时间的推移改变他们玩的游戏，它们也仍然有效。这些结果证实了支持异质性增强的网络互惠性的现有证据，并揭示了对社会困境的不同看法可能有助于解决这些问题。
2014-10-09 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary multiplayer games on graphs with edge diversity
在过去的几十年里，结构化群体中的进化博弈动力学已经被广泛研究。然而，大多数先前的研究假设，个人的收益是完全由互动各方的战略行为和他们之间的社会关系只作为互动存在的指标。这种假设忽略了人际社会关系所携带的重要信息，如遗传相似性，地理邻近性和社会亲密度，这些信息可能对互动的结果产生至关重要的影响。为了模拟这些情况，我们提出了一个框架的进化多人游戏的边缘多样性，不同类型的边缘描述不同的社会关系图。策略行为与社会关系共同决定了互动者的最终收益。在弱选择下，我们提供了一个一般公式来预测一种行为对另一种行为的成功。我们将这个公式应用于各种不能用以前的模型处理的例子，包括劳动分工和关系或边缘依赖的游戏。我们发现，劳动分工有利于集体合作分解成几个游戏的规模较小的多人游戏。基于关系依赖博弈的进化过程可以用一个变换的统一博弈下的相互作用来近似。我们的工作强调了社会联系的重要性，并提供了有效的方法，以减少计算复杂性，在分析现实系统的演化。
2018-10-17 q-bio.PE
Evolutionary Games on Isothermal Graphs
种群结构影响自然选择的结果。静态种群结构可以用图来描述，其中个体占据节点，并且沿着边缘发生相互作用。最近推导出的一般条件，进化成功的任何加权图，弱选择，在合并时间的随机游动。在这里，我们表明，对于一类特殊的图，成功的条件采取一个特别简单的形式，其中所有的图结构的影响所描述的图形的“有效度”-每个人的邻居的有效数量的措施。这个结果适用于所有等温的加权图，这意味着每个节点的边权重之和都相同。等温图包含了各种各样的底层拓扑结构，并且自然地产生于假设每个个体都花费相同的时间来相互作用。在大的等温图上，如果收益成本比超过有效度，则合作行为是有利的。我们将图的有效度与它的谱隙联系起来，从而提供了演化动力学和扩展图理论之间的联系。作为一个令人惊讶的例子，我们报告了无限平均度的图表，但这些图表非常有利于促进合作。
2019-03-25 q-bio.PE
Evolutionary dynamics with game transitions
环境对种群的演化动力学有很大的影响。在内在和外在因素的驱动下，环境受到自然界不断变化的影响。为了捕捉一个不断变化的环境，我们考虑一个模型的演化动力学与游戏过渡，其中个人的行为与他们在一个时间步玩的游戏一起影响下一个时间步要玩的游戏。在这个模型中，我们研究了结构化种群中合作的演化，并发现了一个简单的规则：如果利他行为提供的收益$b$与相应的成本$c$之比超过$k-k'$，弱选择倾向于合作而不是背叛，其中$k$是个体邻居的平均数量，$k'$捕获了游戏转换的影响。即使合作在每个单独的博弈中都不受欢迎，允许在相互合作后过渡到相对有价值的博弈，在背叛后过渡到价值较低的博弈，也会导致合作的有利结果。特别是，不同游戏中的微小变化可以显著促进合作。我们的研究结果表明，简单的游戏转换可以作为一种机制，支持亲社会行为在高度连接的人群。
2019-11-27 q-bio.PE
The Impact of Time Delay on Mutant Fixation in Evolutionary Games
本研究探讨时间延迟对进化博弈中突变体固定的影响，通过吸收马尔可夫链分析Moran过程，发现延迟降低猎鹿和囚徒困境的固定概率但增加雪堆博弈，且固定时间趋势相反。
2024-03-14 q-bio.PE
Evolutionary adaptation through bet-hedging in finite populations under fluctuating environments
Grupo Interdisciplinar de Sistemas Complejos (GISC) and Departamento de Estructura de la Materia, Física Térmica y Electrónica, Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学复杂系统跨学科小组及物质结构、热学与电子学系）
本文通过随机模型揭示波动环境下有限种群的进化规律，发现环境变异性可促进表型风险对冲，进化会平衡生长与灭绝目标，种群规模决定最优策略，大种群趋增长最大化、小种群趋韧性策略。
2026-07-31 q-bio.PE
Leaders should not be conformists in evolutionary social dilemmas
进化博弈论中最常见的假设是，参与者应该采取一种保证最高收益的策略。然而，最近的研究表明，合作的空间选择是加强，如果一个适当的比例的人口选择最常见的，而不是最有利可图的互动范围内的战略。这种一致性可能是由于人类和社会动物的羊群本能或群体行为。在一个异质群体中，个体在程度、集体影响力或其他特征上都有差异，一个悬而未决的问题仍然是谁应该顺从。随机选择顺从者是最简单的选择，但它既不现实，也不是最佳选择。我们表明，无论来源的异质性和游戏参数化，社会上最有利的结果出现，如果群众一致。另一方面，强迫领导者服从会极大地阻碍异质性和协调性之间的建设性相互作用，导致比随机选择服从者更糟糕的进化结果。我们的结论是，领导者必须能够创造一个以下的网络互惠最佳增强一致性。在相反的情况下，当领导者被阉割并被迫跟随时，协调的失败会损害合作的发展。
2016-05-17 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
On Long-Term Species Coexistence in Five-Species Evolutionary Spatial Cyclic Games with Ablated and Non-Ablated Dominance Networks
本文复现并反驳了Zhong等人关于RPSLS演化空间循环博弈的研究，发现消融支配网络弧后需运行千万级MCS才能揭示真实渐近结果，且消融仅改变收敛时间不影响最终状态。
2024-11-13 cs.CE q-bio.PE
Evolution of extortion in structured populations
在重复囚徒困境博弈中，勒索策略可以支配任何对手。但是，如果参与者能够采用表现更好的策略，勒索就会变得普遍，进化也会变得不稳定。它有时可能是合作进化的催化剂，也可能出现在两个种群之间的相互作用中，但它不是进化稳定的结果。在这里，我们重新审视这些结果在空间游戏领域。我们发现，成对模仿和出生-死亡动态返回已知的进化结果。另一方面，短视的最佳对策策略更新揭示了新的违反直觉的解决方案。背叛者和勒索者会自发地变粗，这使得合作者即使在高得令人望而却步的背叛诱惑下也能占上风。在这里，勒索策略扮演了特洛伊木马的角色。他们可能会在叛逃者中偶然出现，一旦他们出现，合作者也会变得可行。这些结果是独立的相互作用的拓扑结构，他们强调的重要性，粗化，棋盘排序，并在进化游戏中的最佳对策更新。
2014-01-31 cs.GT physics.soc-ph q-bio.PE
Stochastic win-stay-lose-shift strategy with dynamic aspirations in evolutionary social dilemmas
在经济充裕的时候，人们的期望会上升，就像在危机时期，人们的期望会下降一样。这在数学上可以被描述为一种具有动态愿望水平的赢-留-输-转移策略，其中个人渴望与他们的平均邻居一样富有。在这里，我们研究这个模型在进化的社会困境的领域的正方形格子和无标度网络。通过主方程和蒙特卡罗模拟，我们发现在整个相图中，合作者与背叛者共存，即使在高诱惑下也是如此。我们研究了导致合作行为惊人持久性的微观机制，发现合作通过二阶邻居传播，而不是通过基于模仿的模型中占主导地位的网络互惠性传播。对于正方形晶格的主方程可以解决解析的费米函数的大温度限制，而对于其他情况下，所产生的微分方程必须数值求解。无论哪种方式，我们发现良好的定性协议与蒙特卡罗模拟的结果。我们的分析还表明，进化结果在很大程度上独立于网络拓扑结构，包括被认为是支付决定的格子，这进一步证实了微观动力学的局部特征的邻居的数量。与通常由于网络互易性而出现的大规模空间模式不同，这里的局部棋盘状模式几乎不受相互作用网络的宏观属性差异的影响。
2016-10-01 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Time Scales in Evolutionary Dynamics
演化博弈论传统上假设种群中的所有个体在繁殖事件之间相互作用。我们表明，明确考虑相互作用和选择的时间尺度，消除这种限制，导致进化的结果发生巨大变化。例子包括Harmony和Stag-Hunt博弈中的低效策略选择，以及Snowdrift博弈中共存状态的消失。我们的研究结果适用于任何人口规模和存在的背景健身。
2006-09-13 math.DS nlin.AO physics.soc-ph
Effects of sampling interaction partners and competitors in evolutionary games
互动合作伙伴的采样往往取决于隐含的建模假设，但在进化游戏的动态有显着的影响。一个特别重要的方面是竞争对手是否也会相互影响。种群结构自然会影响抽样，因此在对混合种群中的复制因子动态的微观解释中，竞争个体不会相互作用，但在结构化种群中会相互作用。在社会困境中，与竞争者的互动总是抑制合作，而结构化种群中有限的本地互动通过集群形成减少剥削来支持合作。人口结构对合作的这些对抗性影响影响了解释，结论取决于比较的细节。例如，在Snowdrift游戏中，与复制者动态相比，空间结构可能会抑制合作。然而，修改复制动力学，包括竞争对手之间的相互作用降低了合作者的均衡频率，这改变了结论和空间总是有益的，就像在囚徒困境。这些结论证实了随机匹配模型，模仿人口结构，但随机重新洗牌的个人，以抑制空间相关性的比较。最后，竞争个体之间有无相互作用的动态差异是空间莫兰过程中死亡-出生和出生-死亡更新之间差异的基础：死亡-出生支持合作，因为竞争者倾向于不相互作用，而他们倾向于进行出生-死亡更新，因此合作者提供直接支持竞争者对自己不利。
2018-11-18 q-bio.PE
Drift reversal in asymmetric coevolutionary conflicts: Influence of microscopic processes and population size
有限种群中的协同进化动力学目前在化学催化、生物进化、社会经济系统等学科中得到了广泛的研究。这些系统的动态可以在演化博弈论的统一框架内进行表述。然而，当人口不是无限大时，哪种数学描述是适当的，这是不先验清楚的。而复制子方程方法描述了无限的人口规模限制的确定性微分方程，在有限的人口的动态是固有的随机性，这可能会导致新的影响。最近，一个明确的平均场描述的形式Fokker-Planck方程导出的频率依赖的选择在有限的人口的微观过程的基础上。在两个种群之间的不对称冲突与循环优势，有限大小依赖的漂移逆转被证明，这取决于潜在的微观过程的进化更新。循环动力学广泛出现在生物共同进化中，无论是在一个同质的群体内，还是在女性和男性的分离群体之间。文中给出了显式解析地址，并计算了频率相关Moran过程和不同两两比较过程的平均漂移。它明确地表明，漂移逆转不可能发生，如果该过程依赖于对个体之间的支付差异。此外，与平均收益的线性比较也不会导致向内部固定点的漂移。因此，非线性比较函数的频率依赖的莫兰过程，连同其使用的非局部信息通过平均支付，是该机制的重要组成部分。
2007-12-27 physics.soc-ph q-bio.PE q-bio.QM
Imitation, internal absorption and the reversal of local drift in stochastic evolutionary games
有限种群中的进化博弈动力学通常会受到噪声的影响，导致确定性系统中不存在的效应，包括固定和灭绝。在本文的第一部分中，我们研究了有限种群中的漂移反转现象，考虑到漂移是策略空间中的局部量。其次，我们研究了一个简单的模仿动力学，并证明了即使在有限的种群中，它也可以导致固定在内部混合策略不动点上。无限种群中的模仿可以用传统的复制子动力学来描述，并且这些方程已知具有内部不动点。另一方面，有限种群的内部吸收是一种新颖的动态现象。由于有限种群中的向外漂移，这种类型的动态停滞在其他通常研究的微观动力学中没有发现，甚至在那些具有与模仿相同的确定性复制因子限制的微观动力学中也没有发现。
2010-06-15 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
High-Accuracy Approximation of Evolutionary Pairwise Games on Complex Networks
本文提出动态近似主方程（DAMEs）方法，精确近似复杂网络上的进化博弈结果，计算资源消耗远低于传统数值模拟，精度超越以往成对方法，为为揭示合作演化之谜提供新见解。
2023-01-12 cs.SI physics.soc-ph q-bio.PE
Emergence of species in evolutionary simulated annealing
哪些因素控制着突变率的进化和物种的出现？在这里，我们解决这个问题，使用的第一原则模型的生活，无性生物的种群动力学耦合到分子特性和相互作用的蛋白质编码在他们的基因组。通过模拟种群的进化，我们发现适应性通过上位性事件以间断的步骤增加，从而形成稳定的和功能上相互作用的蛋白质。在低突变率下，物种-具有相同基因型的生物群体-形成，而在高突变率下，物种通过序列空间中的离域而丢失，而没有明显的适合度损失。然而，当突变率是一个可选择的性状，人口最初保持高突变率，直到达到一个高的健身水平，之后，生物体与低突变率逐渐选择，与人口最终达到突变率可比的现代DNA为基础的生物体。这些结果为单细胞生物无性种群的动态适应度景观提供了微观视角。
2008-10-09 q-bio.BM q-bio.PE
Mutation rate variability as a driving force in adaptive evolution
突变率是进化速度和结果的关键决定因素，在不同的情况下，该速率的变异性已被证明在选择压力引起的胁迫下的进化适应和抗性进化中发挥关键作用。在这里，我们调查的动态阻力固定在细菌种群与变量突变率，并表明，进化的结果是最敏感的突变率变化时，人口受到环境和人口条件，抑制高健身亚群的进化优势。通过将生物物理适应度函数直接映射到种群的系统级动态，我们表明，抗生素形式的低和非常高的压力水平（但不是中间水平）会导致超突变对抗性固定的不成比例的影响。我们证明了这种行为是如何直接联系到系统中的遗传搭便车的程度，高突变率细胞通过与高适应度突变的传播。我们的研究结果表明，突变率的灵活性在抗生素耐药性的演变条件下，呈现一个弱的优势，野生型耐药细胞的实质性作用。
2019-02-03 physics.bio-ph q-bio.PE
A New Mathematical Model for Evolutionary Games on Finite Networks of Players
提出了一种新的图上进化博弈的数学模型，将经典的复制子方程推广到具有一般拓扑结构的网络上的有限总体博弈者.经典的结果从对策论，进化对策论和图论。更具体地说，每个参与者被放置在图的一个顶点上，他被看作是一个无穷总体的复制者，在顶点内复制。在每个时刻，属于不同连接顶点的两个复制子进行博弈，博弈的结果影响它们产生后代的能力。然后，顶点玩家的行为由内部复制者使用的策略分布决定。在适当的假设下，该模型等价于经典的复制因子方程。扩展的模拟进行显示的解决方案的动力学行为和开发的模型的潜力。
2013-07-05 cs.GT math.DS q-bio.PE
Evolving learning rules and emergence of cooperation in spatial Prisoner's Dilemma
在进化的囚徒困境博弈中，各智能体之间按照一定的微观动力学规则进行博弈，并在每一代中不断更新策略。在其空间版本中，智能体不与每个其他智能体一起玩，而是只与他们的邻居互动，从而模仿定义谁与谁互动的社交或联系网络的存在。在这项工作中，我们探索进化，空间PD系统组成的两种类型的代理，每一个有一定的更新（繁殖，学习）规则。我们调查了两种不同的情况：在第一种情况下，更新规则保持固定的整个系统的演变;在第二种情况下，代理更新策略和更新规则在每一代。我们表明，在一个良好的混合人口的进化结果总是完全背叛。随后，我们重点讨论了接触网络上最近邻交互的双策略竞争和策略的同步更新。我们的研究结果表明，对于一个重要的范围内的参数的游戏，系统的最终状态是在很大程度上不同于所产生的通常设置的一个单一的，固定的动力学规则。此外，如果更新规则是固定的或随着策略的变化而变化，结果也是非常不同的。在这些方面，我们研究了代表性的更新规则，发现其中一些可能会消失，而另一些则占上风。我们描述了新的和丰富的各种最终结果，从这种共同的演化动力学。我们包括其他社区和异步更新的例子，证实了我们的结论的鲁棒性。我们的研究结果铺平了道路，通过博弈论与一组首选的更新规则的社会互动建模的进化原理。
2009-03-08 physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary games on cycles with strong selection
图上的进化博弈描述了策略互动和种群结构如何决定进化成功，并通过单个突变体接管种群的概率来量化。图结构，相比混合良好的情况下，可以作为选择的放大器或抑制器，通过增加或减少固定的概率有益的突变。相关的平均注视时间的性质可能更加复杂，特别是当选择很强时。直觉告诉我们，有益突变体的固定发生得很快（在优势博弈中），固定需要很长时间（在共存博弈中），强选择消除了人口统计学噪音。在这里，我们表明，这些直觉在结构化人群中可能会产生误导。我们分析了两种不同的微观进化更新规则（死亡-出生和出生-死亡）下的强频率依赖选择的周期图上的平均固定时间。我们建立了强选择下固定时间的精确分析结果，并表明存在固定发生在种群规模的时间多项式中的共存博弈。根据潜在的游戏，我们观察到人口噪音的内在性，即使在强选择下，如果这个过程是由随机死亡前选择出生的后代（死亡出生更新）。相反，如果对后代的选择发生在随机删除（出生-死亡更新）之前，强选择几乎可以完全消除人口统计学噪声。
2017-01-23 physics.bio-ph q-bio.PE
Effects of Stochastic Games on Evolutionary Dynamics in Structured Populations
College of Artificial Intelligence, Southwest University（西南大学人工智能学院）；Business College, Southwest University（西南大学商学院）；Faculty of Natural Sciences and Mathematics, University of Maribor（马里博尔大学自然科学与数学学院）；Community Healthcare Center Dr. Adolf Drolc Maribor（马里博尔市阿道夫·德罗尔克博士社区健康中心）；Department of Physics, Kyung Hee University（庆熙大学物理系）；University College, Korea University（韩国大学大学院）；Institute of Technical Physics and Materials Science, Centre for Energy Research（能源研究中心技术物理与材料科学研究所）
研究随机博弈变化规则对合作行为进化的影响，揭示不同博弈类型对合作进化的影响差异。
2026-02-08 physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary dynamics, intrinsic noise and cycles of co-operation
我们使用分析技术的基础上扩大逆系统的大小，研究随机演化动力学的有限人口的球员相互作用在一个重复的囚徒困境游戏。我们表明，人口噪声放大的机制，可以引起相干振荡的参数制度，确定性的描述收敛到固定点与复杂的特征值。这些准周期之间的合作和背叛以前已经观察到在计算机模拟，在这里，我们提供了一个系统和全面的分析表征其属性。我们能够预测它们的功率谱作为突变率和其他模型参数的函数，并比较不同类型的潜在微观动力学引起的周期的相对大小。我们还扩展了我们的分析，以迭代囚徒困境游戏的赢留输转移策略，适当的情况下，球员受到颤抖的手类型的错误。
2010-06-04 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Evolutionary value of collective sensing
本文提出了一个随机变化环境中种群集体感知的数学模型。在种群中，个体使用一个信息通道来感知环境，使用两个信号产生和理解通道来进行相互交流。我们证明了这样的系统的存在对种群增长有积极的影响，因此可以有一个积极的进化效果。我们发现，由于集体感知的增长的增益是相关的信息理论的实体，这可以被认为是这个系统的信息内容从环境。我们进一步表明，在通信网络或空间结构造成的异质性增加增长。我们计算的增长率的人口居住在一个格子，并表明，增长率附近的最大噪声水平的观察或通信，指数增加噪声减少。这种指数效应使得集体观察的出现成为进化过程中的一个简单结果。此外，我们能够量化有趣的影响，如加速增长，以及由于通信信息放大而简化决策。最后，我们表明，在表示形成的噪声量有更多的不利影响相比，相同的噪声在信号产生。
2018-02-10 cond-mat.stat-mech q-bio.PE
Evolutionary dynamics on any population structure
进化发生在繁殖个体的群体中。生物种群的结构影响着哪些性状的进化。理解结构化群体中的进化博弈动力学是困难的。很长一段时间都没有精确的结果，但最近出现了所有个体具有相同数量邻居的特殊结构。但是，在相邻性状的数量可以变化的自然情况下，确定哪种性状受到选择的青睐的问题仍然没有解决。对于任意选择强度，该问题是在计算复杂性类，这表明没有有效的算法。对于弱选择是否存在简单的解，一直没有答案。令人惊讶的是，我们在这里提供了一个适用于任何图或社交网络的弱选择的通用公式。我们的方法使用溯祖理论，并依赖于计算的会议时间的随机游动。我们现在可以评估大量不同的和异质的人口结构，以了解他们倾向于合作。我们还可以研究人口结构的微小变化-图形手术-如何影响进化结果。我们发现，在以牢固的两两关系为基础的社会中，合作最为重要。
2016-12-22 math.PR q-bio.PE
The Evolution of Extortion in Iterated Prisoner's Dilemma Games
迭代博弈是经济学和演化博弈论的基本组成部分。它们描述了两个参与者反复互动的情况，并且有可能使用依赖于先前互动结果的条件策略。在合作演化的背景下，重复博弈代表了互惠机制。最近提出了一类新的策略，称为“零决定性策略”。这些策略在一方的收益和另一方的收益之间形成了固定的线性关系。这些策略的一个子集是“勒索者”，它确保自己的收益增加超过另一个玩家的收益增加一个固定的百分比。在这里，我们分析了这类新策略的进化性能。我们表明，在相当大的人口，他们可以作为催化剂的合作，类似于以牙还牙的进化，但他们不是自然选择的稳定结果。然而，在非常小的群体中，两个参与者在比赛中的相对收益差异很重要，勒索者会坚持自己的立场。勒索策略在两个不同种群之间的共同进化军备竞赛中表现得特别好：值得注意的是，它们使进化速度较慢的种群受益--这就是所谓的红王效应。这可能会影响宿主物种和它们的内共生体之间的相互作用的进化。
2012-12-05 math.DS q-bio.PE
Satisfied-defect, unsatisfied-cooperate: An evolutionary dynamics of cooperation led by aspiration
演化博弈理论已被广泛用于研究社会困境中的合作演化，其中模仿主导的策略更新通常是假设的。然而，最近的行为实验的结果是不兼容的模仿动力学的基础上的预测，铸造怀疑的假设，模仿为主导的更新，并呼吁战略更新的替代机制。理想主导的更新往往被认为是模仿主导的更新的替代方案。虽然更新规则的细节可以对进化结果产生重大影响，并且因此研究了模仿主导的更新中的许多变化，但是，很少有变化存在于愿望主导的更新中。我们引入了一个愿望为主导的更新机制（“满意的缺陷，不满意的合作”），这是心理上直观的，可以产生一个行为比传统的愿望为主导的更新在囚徒困境的游戏。利用解析和数值方法，研究了混合有限种群的随机动力学与无限种群的确定性动力学之间的联系。
2018-12-13 cond-mat.stat-mech physics.soc-ph q-bio.PE
Co-evolutionary dynamics of a host-parasite interaction model: obligate versus facultative social parasitism
为了研究宿主和寄生虫数量性状的协同进化，我们提出并研究了一个社会性寄生虫-宿主系统的协同进化模型，该模型包括：（1）反馈到它们协同进化结果中的生态动力学;（2）寄生虫是专性的还是兼性的变异;（3）宿主与寄生虫之间的Holling Ⅱ型功能反应，特别适用于面临宿主定位和社会操纵时间成本的社会性寄生虫。我们进行局部和全局分析的协同进化模型和相应的生态模型。在没有进化的情况下，兼性寄生系统可以有一个、两个或三个内部平衡，而专性寄生系统可以有一个或三个内部平衡。多个内部平衡导致具有多个吸引子的丰富动态。特别地，当生态系统具有两个内部平衡点时，它可以表现出兼性寄生平衡点和内部共存平衡点之间的双稳定性。我们的研究结果表明：（a）宿主和寄生虫可以选择不同的策略，可能会导致一个物种的局部灭绝。这些策略可以具有收敛稳定性（CS），但可能不是进化稳定策略（ESS）;（b）宿主及其兼性（或专性）寄生虫可以有ESS，（c）特征函数在边界平衡和内部平衡的CS以及ESS中起着重要作用;和（d）在衡量寄生效率的性状差异中的小方差可以破坏协同进化系统的稳定性，并产生具有不同宿主-寄生物波动模式的进化军备竞赛动态。
2015-05-17 math.DS q-bio.PE
Periodic orbits in deterministic discrete-time evolutionary game dynamics: An information-theoretic perspective
针对演化博弈中非收敛周期轨道缺乏博弈论解释的问题，引入相对熵提出演化稳定策略的推广概念“信息稳定轨道”，并探讨其与动力学稳定性的联系。
2023-05-20 cs.IT math.IT nlin.AO
Replicator population dynamics of group ($n$-agent) interactions. Broken symmetry, thresholds for metastability and macroscopic behavior
我们分析从基本的物理考虑的达尔文竞争的复制（进化动力学）的战略家在一个公共产品的游戏，原型为$n$代理（组）经济和生物的相互作用。在建议的设置中，人口被组织成组，是个人的健身联系到组的性能，而进化动力学发生在全球。利用（组）排列对称性，非线性分析的“中尺度”马尔可夫相空间的许多竞争群体是可行的，在很大程度上，关于预期的典型性的进化历史。这些预测是合理理解的代理（微观）动力学的数值模拟结果的基础。这些结果对与模式有关的问题的潜在影响，如群体选择、“社会规范”的作用或共同利益的可持续性，在结论之前以简明的措辞强调。
2019-09-15 physics.soc-ph q-bio.PE
