复杂系统中的涌现与自组织结构

复杂系统中的涌现与自组织结构

姜罗罗1,2、汪秉宏2、来颖诚3

1广西师范大学物理科学与技术学院

2中国科学技术大学

3亚利桑那州立大学

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合作者

•汪秉宏教授（中国科学技术大学）•来颖诚教授（亚利桑那州立大学）•周涛、王文旭、赵明、黄亮、M. Perc、杨锐、黄欣、杨涵新、J. Wakling

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提纲

•1、演化博弈中的合作涌现与自组织结构：

1.1 生态复杂体系中的石头-剪刀-布博弈；

1.2 社会复杂体系中的合作涌现和自组织结构；

•2、石墨烯中电子传导的随机共振；

•3、小结。

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博弈理论

Nash 均衡(Nash equilibrium)

超理性、静态博弈；

•演化博弈：

进化稳定策略(Evolutionary stable strategy)

理性、重复博弈；

策略学习动力学。

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5

E. Pennisi, On the origin of cooperation, Science, 325, 1196 (2009)a. 人类社会中的合作现象

b. 动物王国中的合作现象

6 T. Clutton-Brock, Cooperation between non-kin in animal societies, Nature, 462,51 (2009)

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c.生态体系中的博弈

橙喉雄性蜥蜴：征服者

蓝喉雄性蜥蜴：合作者

黄喉雄性蜥蜴：背叛者

B. Sinervo and

C. M. Lively, Nature , 380, 240 (1996).

8

9

e. 社会体系中“囚徒困境”博弈和“铲雪堆”博弈M. A. Nowak and R. M. May,

Nature, 359

, 826 (1992).囚徒困境博弈(PDG) : T > R > P > S

铲雪堆博弈(SG):T > R > S > P

个体策略更新：学习近邻中收益最高个体的策略

1.8

2.0, R =1, P = S=0.

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Luo-Luo Jiang , Tao Zhou, Matjaz Perc, Xin Huang and

Bing-Hong Wang , New J. Phys ., 11,

103001 (2009)

1.2 演化博弈中的合作涌现和自组织结构

•囚徒困境博弈(PDG)

T > R > P > S

R = 1, S = 0, T = b, and P = 0

(1

•铲雪堆博弈(SG)

T > R > S > P

R = 1, S = 1-r, T = 1 + r (0

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（1）适当财富不均匀促进合作

Luo-Luo

Jiang et al,

Phys. Rev. E, 80

, 031144 (2009).

囚徒困境博弈：

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自适应迁移对合作的影响(1) Migration with probability

Luo-Luo Jiang, Wen-Xu Wang, Ying-Cheng Lai, and

Bing-Hong Wang, Phys. Rev. E , 81, 036108 (2010).

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提纲

•1、演化博弈中的合作涌现与自组织；•2、石墨烯中电子传导的随机共振；•3、小结。

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2

、石墨烯中电子传导的随机共振a

i

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FIG. 2：The local density of states (LDS) patterns for typical cases in Fig. 1(b): W=0.0,1.0, 1.9, 3.0, and 4.0 for (a), (b), (c), (d), and (e), respectively.

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Luo-Luo Jiang, Liang Huang, Rui Yang, and

Yin-Cheng Lai, Appl. Phys. Lett. 96, 262114 (2010).

3、小结

（1）、通过研究石头-剪刀-布博弈，我们发现节律驱动的种群中出现非常有序的自组织结构——靶波。（2）、在囚徒困境博弈中，财富的不均匀性对个体合作行为产生深远影响。在适当的财富不均匀情况下，合作者能够构成较大的团簇，从而促进合作。（3）、在空间博弈中，适当的个体迁移速度有利于合作的维持，并且在初始状态为背叛者的情况下，合作自发涌现——呈现爆发态势。

（4）、由于具有正六方蜂窝结构，石墨烯中的电子传输表现出丰富的非线性特征，如量子混沌、随机共振等等。

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谢谢大家！

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