进化博弈论

自私的基因

演化博弈论将策略互动的逻辑应用于自然选择,说明一种行为的成功不仅取决于它本身的作用,也取决于种群中其他成员的行为。它在本书中有两方面的重要意义——一是提供分析冲突中成本与收益如何权衡的方法,二是解释在个体和基因层面的竞争框架内,合作如何得以产生。

从行为实例到策略解释

本书首先区分行为上的利他与自私,以及关于主观动机的说法。关键问题在于,一项行为表面上是否会提高或降低行为者及其接受者的存活前景;更仔细地考察后,表面影响可能会被证明具有误导性。动物实例阐明了这一区别,但作者明确警告,故事并不能作为概括性论断的可靠证据。他认为,更宏大的解释必须来自基因自私性的基本逻辑,而不能建立在动物会为了物种或群体的利益牺牲自己的假设之上。

这一警告为演化博弈论奠定了方法论基础。该理论不会仅仅因为某种结果看起来有利于群体,就推断某种策略存在;也不要求动物有意识地进行计算。相反,它考察在已有其他行为策略及个体相遇所产生后果的条件下,哪些行为规则能够在选择作用下延续。

策略、收益与稳定性

这一框架从成本收益分析入手,考察是否应当争斗,以及争斗开始后是升级冲突还是退让。考虑一头象海豹是否要争夺另一头象海豹的后宫,是一个说明性例子——潜在奖赏必须与受伤或死亡的可能性、对手可能具备的战斗能力,以及争斗耗费的时间和精力权衡。等待自己变得更强,可能会提高日后获胜的前景。这种假想的计算并不是说动物会有意识地权衡利弊,而是表明可以把行为视作仿佛经过了这种权衡来进行分析。

约翰·梅纳德·史密斯与G. R.普赖斯和G. A.帕克合作,借助博弈论为这一方法提供了形式化表达。他的核心概念是演化稳定策略;他指出这一概念源自W. D.汉密尔顿和R. H.麦克阿瑟。策略是一种预先编排的行为规则;为便于分析,可以把它描述为一组指令,而不是动物有意识制定的计划。当一种策略已被种群中的大多数个体采用,且没有其他策略能够通过入侵而表现得更好时,这种策略就是演化稳定的。由于每个个体的最佳回应取决于其他个体的行为,稳定性是种群策略构成的一种属性,而不是对各项行为进行孤立排名。环境变化后,种群可能经历一段不稳定或振荡时期;一旦达到稳定策略,偏离该策略的行为就会受到选择的惩罚。

本书通过鹰策略与鸽策略之间的抽象竞争,使这一逻辑具体化。鹰策略会持续争斗,只有在严重受挫时才退让;鸽策略会威吓对方,但不造成伤害,并在长时间对峙后最终让步。鹰策略面对鸽策略时无需受伤便可获胜;鹰策略彼此相遇时,则有严重受挫或死亡的风险;鸽策略彼此相遇时,会耗费时间,直到一方退让。为了比较后果,模型任意设定了收益值——获胜得五十分,失败得零分,严重受挫扣一百分,浪费时间扣十分。这些分值代表对基因存活的影响,并不构成一种具有独立重要性的数值尺度。因此,问题并不只是鹰策略能否战胜鸽策略,而是当某种策略在种群中的频率变化时,任一策略能否保持稳定。本书的结论是,在这一模型中,任何一种纯策略本身都不是演化稳定策略。

不对称性与领地行为

博弈论推理也能解释为什么一次相遇未必是对称的。留居者可能比闯入者更熟悉地形,也没有那么疲惫。“留居者获胜、闯入者退让”这一条件策略可能是稳定的,因为个体能够从占据并留守某个特定地点中获益。与之相反的策略,即闯入者获胜、留居者退让,则会产生自我瓦解的后果——个体将受到选择作用而避免成为留居者,从而导致持续迁移,并有可能抹去“留居者”这一类别本身。

尼科·廷伯根用两条三刺鱼证明了地点的作用。这两条雄鱼在水箱两端分别筑了巢。他把每条鱼分别放进一根玻璃试管,再将两根试管并排放置,让它们能够相互展示,却无法直接接触。在雄鱼甲的巢附近,甲摆出攻击姿态,乙则试图退让;靠近雄鱼乙的巢时,它们的角色便互换了。把试管从水箱一端移到另一端,会改变哪条鱼表现得像留居者、哪条像闯入者。观察到的模式符合条件策略——作为留居者时进攻,作为闯入者时退让。依照这一解释,领地防卫不需要另行诉诸对物种的直接利益来解释;它可以作为对地块到达时间所造成不对称性的演化稳定回应而产生。

合作、规则与重复互动

同一种策略视角也适用于竞争以外的情形。在本书对囚徒困境的阐述中,两名参与者各自选择合作或背叛,并把卡片正面朝下放置,因此在作出选择之前,双方都无法回应对方的行动。庄家揭示选择后,每位参与者所得的收益取决于两张卡片。其结构之所以重要,是因为表面上的利益冲突有时能够转变成双方都能从合作中获益的情形。

离婚提供了一个制度层面的例子。即使婚姻破裂,夫妻仍可能有合作的理由,包括子女的福祉和家庭财务的保全。然而,正如本书对当时在英格兰以及直到不久以前仍在美国全部五十个州实行的规则所作的描述,职业限制禁止一名律师同时代理夫妻双方。两人必须各自寻找法律代理,即使夫妻希望和平解决,案件仍可能被构造成对抗性竞争。本书指出,律师可能从由此形成的零和框架中获益,同时也承认,有些律师会说服当事人在庭外合作和解。这个例子表明,结果不仅取决于个人倾向,也取决于影响谁能够合作、有哪些选择可供采用的规则。

一九七七年五月十八日的布里斯托城对考文垂城足球比赛,鲜明地说明了新信息如何改变博弈。当时桑德兰、布里斯托城和考文垂城仍面临降级风险;如果桑德兰落败,布里斯托城与考文垂城之间的平局就能让双方保级。布里斯托城对考文垂城的比赛晚了五分钟开场,因此比赛结束前,桑德兰的赛果已经揭晓。终场哨响前两分钟,桑德兰落败的消息被展示给球员。此时平局对两队都有利,而继续进球可能使任一方冒着落败并降级的风险。球员从积极争胜转为保住平局;原本互为对手的观众也一起庆祝。外部信息改变了两队的动机,使一场原本具有零和性质的比赛变成了非零和博弈。

重复博弈中的合作取决于对未来相遇的预期。本书把这种预期称作“未来阴影”。如果参与者确切知道博弈会在固定轮数后结束,最后一轮就像一次性的囚徒困境,会促使人背叛;反向推理会让人觉得,在此前每一轮中背叛也都有利。因此,重复博弈分析假设结束时间不可预测,或者只有庄家知道。未来互动的可能性可以维持合作,但如果参与者估计互动即将结束,背叛反而可能变得诱人。

范围与证据局限

本书把博弈论视为连接策略模型与演化解释的一种方法,而不是证明每一种看似有益的行为都服务于群体。作者反复区分说明性实例与足以确立一般性论断的证据。在讨论温恩-爱德华兹提出的观点时——他认为动物大规模聚集有助于评估种群密度,并为了群体而抑制繁殖——作者认为这一观点的整体思路颇为可信,但指出其证据由一些可作其他解释的实例构成,其中也包括以自私基因解释的可能性。这一对比凸显了检验模型与证据的必要性,而不能把一个关于集体利益的动人解释当作已经确立的结论。

同样的谨慎也适用于更广泛的适应性解释。关于石蛾住所的论证认为,自然选择可能会偏向那些使携带者建造有效结构的祖先基因,因为适应需要遗传变异,选择才能作用于其上。但本书也指出,石蛾住所的遗传学实际上尚未得到研究,而且在圈养条件下繁殖石蛾很困难。这一理论解释以石蛾住所属于达尔文式适应为基础,而不是建立在已经完成的遗传学研究之上。因此,演化博弈论提供了一种严谨的方法,用于探问选择作用可能维持哪些策略与结果;但任何具体应用的说服力,仍取决于其假设与机制是否有证据支持。