[科普中国]-进化稳定对策

产生背景

进化稳定策略ESS是梅纳德·史密斯（Maynard Smith ）1974年在博弈论的基础上提出来的，是进化论和博弈论的结合，在社会学、经济学和生态学领域获得了广泛的应用。

在梅纳德·史密斯和普莱斯(1973)、梅纳德·史密斯(1974)提出进化稳定策略概念以前，进化博弈理论的发展还仅仅处于萌芽阶段。在这一时期生态学家们主要应用纯数学理论如极限环、分岔、奇异吸引子(Rosen，1970)等概念来描述生态演化系统并用于解释生态现象，同时把生物之间的互动行为纳入到进化模型之中(Wynne-Edwards，1962)，他们的这种处理问题的方法已经蕴含了进化博弈理论的基本思想。在20世纪7O年代，生态学理论和博弈理论在各自领域中都获得了迅速的发展，同时实验经济学作为一门学科也获得了经济学界的一致认同，这些条件为进化论与博弈论的结合提供了理论和现实基础。生态学家梅纳德·史密斯和普莱斯(1973)在总结以前理论的基础上，提出进化博弈理论的基本均衡概念-- 进化稳定策略，该均衡概念的提出使得进化博弈理论的研究有了明确的方向，为进化博弈理论的进一步发展奠定了坚实的基础。

定义所谓进化稳定策略是指如果占群体绝大多数的个体选择进化稳定策略， 那么小的突变群体就不可能侵人到这个群体， 或者说，在自然选择压力下， 突变者要么改变原有策略而选择进化稳定策略，要么退出系统在进化过程中消失。

这个定义的核心思想是提出了相对优势的概念，与以往的绝对优势概念不同，它并不认为生物在进化过程中会选择最优的策略。针对1个进化事件， 生物群体一开始会采取多样化的反应策略，但随着时间的推移，最终会停留在一个相对优势的策略上， 即群体中的大部分个体采纳的策略， 而少数突变个体的策略在竞争中获胜的机率将会很小。它类似于纳什均衡当中的吸引域, 除非有来自于外部的强大冲击, 否则系统就不会偏离进化稳定状态, 即系统会“ 锁定” 于此状态。这个定义的直观解释是， 当1 个系统处于进化稳定均衡的吸引域范围之内时， 它就能够抵抗来自外部的小冲击。

ESS策略是生物进化过程中的一个普遍现象，几乎所有的优化都涉及到这样的策略。1

理论基础原初进化稳定策略定义为以后的研究者提供了理论基础，但它是建立在许多理想化的假定之上，存在着许多不够完善的地方:第一，梅纳德·史密斯等是在研究生态现象时提出的进化稳定策略概念的，由于动植物的行为完全是由其基因决定的。因而，每个种群体都被程式化为一个纯策略，整个生态环境的所有种群也被看作一个大群体。然而，同一种群的个体由于其性别不同、需要不同、能力不同、基因突变或基因遗传等因素都会影响到它们的行为，把每一个种群为程式化一个纯策略是没有太强说服力的，把一个生态环境中所有种群看作一个大群体也存在不妥之处；第二，从梅纳德·史密斯等提出的进化稳定策略定义可以看出，它仅适应于互不重叠且相互独立的突变因素的影响，其吸引域半径只与单个突变因素有关，也就是说只有等到一个突变因素对群体的影响消失之后，才能出现另一个突变因素，现实中出现这种现象是非常偶然的；第三，梅纳德·史密斯等为了技术上处理的方便及更好地利用数学工具和博弈论来描述生态演化过程而假定群体规模无限大，即隐含地假定博弈的支付空间是一个连通、闭集，这个假定不符合现实;第四，从原初的进化稳定策略定义可以看出，它是一个静态概念，只能描述系统的局部动态性质，没有涉及到动态系统整体的调整过程，而现实中许多系统的均衡依赖于系统的整体动态性质。

生态意义从生态意义上说，进化稳定策略把种群之间的互动行为纳入到模型之中，推广了达尔文的优胜劣汰理论，然而与纳什均衡概念相比，进化稳定策略并不能解释群体如何达到稳定的。它只能回答一旦达到了这种稳定状态，原群体就对突变者群体者具有较强的抵抗力。也就是说，它只能回答当系统处于某一个均衡点的吸引域时，在一定条件下，随着时间的演化，该系统就会趋于这个均衡点，而当系统有多重均衡或者多个均衡点或者多个吸引域时，原初的定义就显得无能为力了。事实上梅纳德·史密斯和帕克(Maynard Smith and Parker，1976)、梅纳德·史密斯(1978，1979)已经认识到原初定义的某些缺陷，梅纳德·史密斯(1982)给予了一定程度的修进并提出了修进的进化稳定策略概念。1