2.3 1970年代:演化賽局與有限理性的回歸#
1. 問題:理性人假設的三重危機#
到 1960 年代末,經典賽局論(2.2 節)遭遇三重危機:
- 認知危機:納許均衡要求極強的理性與共同知識,但真實的人(以及動物、組織)做不到。
- 動態危機:均衡「存在」不代表「會被達成」。古諾調整過程在許多賽局不收斂;多重均衡下,歷史與文化如何選出一個?
- 生物危機:Maynard Smith 與 Price (1973) 研究動物衝突(如鹿的角鬥),動物顯然不做數學規劃——但牠們的行為卻呈現明顯的均衡模式。如果不需要理性也能達成均衡,均衡的基礎是什麼?
2. 數學:複製子動態與演化穩定策略#
演化穩定策略(ESS)#
Maynard Smith 定義:策略 \(s\) 是演化穩定策略,若面對罕見突變策略 \(s'\) 時:
\[ u(s, s) \;>\; u(s', s) \qquad \text{或} \qquad u(s, s) = u(s', s)\ \text{且}\ u(s, s') > u(s', s') \]
直覺:混合母體中,沒有突變策略能在 \(s\) 的環境中繁衍得更快。ESS 必是納許均衡,但反過來不成立——演化比理性更挑剔。
複製子動態(Replicator dynamics)#
Taylor 與 Jonker (1978) 將母體動態方程化。設使用純策略 \(i\) 的比例為 \(x_i\) ,其適應度為 \(u(e_i, x)\) ,母體平均適應度為 \(\bar u(x)\) ,則:
\[ \dot x_i = x_i\big(u(e_i, x) - \bar u(x)\big) \]
成功的策略比例成長。核心數學事實(Hofbauer 等人證明):複製子動態的穩定駐點必為納許均衡。這句話極為深刻——它把「達成均衡」與「均衡概念」統一起來:均衡不再假設理性,而是動態系統的漸近行為。
graph LR
A[無理性假設] --> B[母體中策略頻率]
B --> C[複製子動態]
C --> D[漸近穩定點]
D --> E[納許均衡的子集]
E --> F[均衡 = 演化的產物]鷹鴿賽例#
以鷹(攻擊)/鴿(退讓)為例,設資源價值 \(V\) 、打鬥成本 \(C > V\) :
| 鷹 | 鴿 | |
|---|---|---|
| 鷹 | \((V-C)/2\) | \(V\) |
| 鴿 | \(0\) | \(V/2\) |
純鷹或純鴿都不是 ESS;唯一 ESS 是混合:鷹的比例 \(x^* = V/C\) 。動物衝突的強度被成本—收益比精確預測——這是數學社會科學少見的定量勝利。
3. 後果#
- 生物學:社會生物學(Wilson, 1975)與行為生態學的方法論基礎;利他行為、親代投資、性別比的解釋(Fisher 性別比原理是複製子動態的先聲)。
- 經濟學:「演化經濟學」(Nelson & Winter, 1982)以變異—選擇取代最適化;企業競爭、技術標準戰(如 QWERTY 鎖定效應)的分析。
- 有限理性的正當化:Simon (1955) 的「滿意解」(satisficing)主張獲得演化背書——不需要最佳化,選擇壓力會代替計算。
- 學習理論:複製子動態與強化學習、模仿動態在數學上相通,催生「學習賽局」領域。
4. 回饋#
演化賽局反過來暴露了新的數學問題:
- 母體是有限的,隨機漂移(drift)會使確定性動態失效——需要隨機演化賽局理論(Kandori–Mailath–Rob, 1993;Young, 1993):用 Markov 過程的長期極限(stochastically stable states)選出均衡,歷史與慣性首次成為均衡選擇的數學變數。
- 網絡上的局部互動:母體不是均勻混合的,互動發生在社會網絡上(見 4.1 節)——演化賽局與網絡科學在 1990 年代合流,直接孕育了計算社會科學(5.3 節)。
5. 延伸思考#
- 文化演化(模仿、教學)與基因演化動態不同,ESS 概念需要怎樣的修正?
- 若人類是「有限理性 + 演化適應」的產物,納許均衡還適合描述人類社會嗎?還是只是演化的漸近極限?