Teoría de juegos evolutivos
La teoría de juegos evolutivos ( EGT ) es la aplicación de la teoría de juegos a poblaciones en evolución en biología . Define un marco de concursos, estrategias y análisis en el que se puede modelar la competencia darwiniana . Se originó en 1973 con la formalización de los concursos de John Maynard Smith y George R. Price , analizados como estrategias, y los criterios matemáticos que pueden usarse para predecir los resultados de las estrategias en competencia. [1]
La teoría de juegos evolutivos se diferencia de la teoría de juegos clásica en que se centra más en la dinámica del cambio de estrategia. [2] Esto está influenciado por la frecuencia de las estrategias competitivas en la población. [3]
La teoría de juegos evolutivos ha ayudado a explicar la base de los comportamientos altruistas en la evolución darwiniana . A su vez, se ha vuelto de interés para economistas , sociólogos , antropólogos y filósofos .
La teoría clásica de juegos no cooperativos fue concebida por John von Neumann para determinar las estrategias óptimas en las competencias entre adversarios. Un concurso involucra a jugadores, todos los cuales tienen una opción de movimientos. Los juegos pueden ser de una sola ronda o repetitivos. El enfoque que adopta un jugador al realizar sus movimientos constituye su estrategia. Las reglas gobiernan el resultado de los movimientos realizados por los jugadores, y los resultados producen recompensas para los jugadores; Las reglas y los pagos resultantes se pueden expresar como árboles de decisión o en una matriz de pagos . La teoría clásica requiere que los jugadores tomen decisiones racionales. Cada jugador debe considerar el análisis estratégico que están haciendo sus oponentes para elegir sus propios movimientos. [4] [5]
La teoría de los juegos evolutivos comenzó con el problema de cómo explicar el comportamiento animal ritualizado en una situación de conflicto; "¿Por qué los animales son tan 'caballerosos o femeninos' en los concursos de recursos?" Los principales etólogos Niko Tinbergen y Konrad Lorenz propusieron que tal comportamiento existe en beneficio de la especie . John Maynard Smith consideró eso incompatible con el pensamiento darwiniano, [6] donde la selección ocurre a nivel individual, por lo que el interés propio se recompensa mientras que la búsqueda del bien común no. Maynard Smith, un biólogo matemático, recurrió a la teoría de juegos sugerida por George Price, aunque los intentos de Richard Lewontin de utilizar la teoría habían fracasado.[7]
Maynard Smith se dio cuenta de que una versión evolutiva de la teoría de juegos no requiere que los jugadores actúen racionalmente, solo que tienen una estrategia. Los resultados de un juego muestran lo buena que era esa estrategia, al igual que la evolución prueba estrategias alternativas para la capacidad de sobrevivir y reproducirse. En biología, las estrategias son rasgos heredados genéticamente que controlan la acción de un individuo, de forma análoga a los programas informáticos. El éxito de una estrategia está determinado por qué tan buena es la estrategia en presencia de estrategias en competencia (incluyéndose a sí misma) y por la frecuencia con la que se utilizan esas estrategias. [8] Maynard Smith describió su trabajo en su libro Evolution and the Theory of Games . [9]
1) El modelo (como la evolución misma) se ocupa de una población (Pn). La población exhibirá variación entre los individuos competidores. En el modelo, esta competencia está representada por el juego.
2) El juego pone a prueba las estrategias de los individuos bajo las reglas del juego. Estas reglas producen diferentes beneficios, en unidades de aptitud(la tasa de producción de la descendencia). Los individuos contendientes se encuentran en competencias por parejas con otros, normalmente en una distribución muy variada de la población. La combinación de estrategias en la población afecta los resultados de la recompensa al alterar las probabilidades de que cualquier individuo pueda encontrarse en competencias con varias estrategias. Los individuos abandonan el juego por parejas con una aptitud resultante determinada por el resultado del concurso, representado en una matriz de pagos .
3) Con base en esta aptitud resultante, cada miembro de la población se somete a replicación o eliminación determinada por las matemáticas exactas del proceso de la dinámica del replicador . Este proceso general luego produce una nueva generaciónP (n + 1). Cada individuo superviviente ahora tiene un nuevo nivel de condición física determinado por el resultado del juego.
4) La nueva generación reemplaza a la anterior y el ciclo se repite. La mezcla de poblaciones puede converger a un estado evolutivamente estable que no puede ser invadido por ninguna estrategia mutante.
del dilema del prisionero El dilema del prisionero: cooperar o desertar
Pago (tentación de desertar versus cooperación) > Pago (cooperación mutua) > Pago (deserción conjunta) > Pago (el tonto coopera pero el oponente defectos)
En un juego espacial evolutivo, los concursantes se encuentran en concursos en posiciones de cuadrícula fijas y solo interactúan con vecinos inmediatos. Aquí se muestra la dinámica de un concurso de Hawk Dove, mostrando a los concursantes de Hawk y Dove, así como los cambios de estrategia que tienen lugar en las distintas celdas.