Доктрина теории игр, которая работала последние 75 лет, описывает достаточно строгие законы для существования сотрудничества и партнерства. Дескать, нужны специальные правила справедливости, механизм принуждения или генетические связи. Но в таком виде эволюция будет неизбежно поощрять эгоизм и толкать общество к краху. Однако, надежда есть.

Суть исследования в том, что оно ставит под сомнение давно устоявшееся предположение из «дилеммы заключенного». Используя математические модели, статистическую механику и работу нейронных сетей, ученые обнаружили, что ключ к эволюционному сотрудничеству состоит из двух элементов: памяти и индивидуального распознавания.

Универсальность законов математики куда глубже, чем кажется на первый взгляд. В дополнение к этой статье рекомендую рассмотреть объемный материал на тему того, как связаны клеточные культуры и сознание человека. А именно, какие паттерны обуславливают работу этих двух, казалось бы, разных структур.

Ключевые факты исследования

Традиционный раздел, в котором разбираю базовые тезисы исследования.

Свержение выгоды обманщика. На протяжении десятилетий классическая дилемма заключенного демонстрировала, что обман всегда более выгоден, так как приводит к долгосрочному преобладанию эгоистичных черт. Новая модель доказывает, что даже в самых простых ситуациях обманщики далеко не всегда побеждают.

Сила узнавания. Главный катализатор спонтанного сотрудничества – отслеживание противников. Если организм может определить, с кем он ранее взаимодействовал, и восстановить всё ту же реакцию, то сотрудничество становится феноменом, обладающим «возникающим свойством», и процветает само по себе.

Нет потребности в дополнительных условиях. В отличие от предыдущих эволюционных теорий, новая модель не требует сложных предположений, таких как помощь только родственникам или помощь только тем участникам группы, которые похожи на тебя. Она работает исключительно на основе индивидуальных следов памяти.

Микробная память и коллективная память насекомых. Исследование предполагает, что даже простые организмы, такие как микробы или насекомые, могут развивать кооперативные структуры, если они способны различать друг друга, используя физические признаки или химические сигналы.

Обобщение теоремы Фишера. Наряду с прорывом в теории игр, исследовательская группа получила важный новый теоретический результат: математическое обобщение фундаментальной теоремы Фишера о естественном отборе.

Источник: Emergence of cooperation due to opponent-specific responses in Prisoner’s Dilemma

Дилемма заключенного, эгоизм и крах цивилизации

«Дилемма заключенного» – одна из самых известных идей в теории игр. На протяжении десятилетий она использовалась как доказательство в пользу того, что эгоизм сильнее сотрудничества.

В дилемме заключенного два игрока могут либо сотрудничать, либо жульничать. Жульничество всегда оказывается более выгодным для одного из игроков, если второй продолжает играть честно. Поэтому оба игрока пытаются сжульничать и оба проигрывают, хотя сотрудничество принесло бы им наибольшую выгоду.

Ученые давно используют эту идею для объяснения буквально всех групповых процессов: от обмена ресурсами между микробами до переговоров о мире между лидерами государств. Какой вывод?

В эволюционной гонке побеждают обманщики.

Институт репутации искореняет ложь, делая её нефункциональной

Новое исследование, проведенное физиком из Ратгерского университета Александром Морозовым, переворачивает дилемму заключенного с ног на голову. Его работа, опубликованная в журнале «Proceedings of the National Academy of Sciences» показывает, что сотрудничество может возникать естественным образом и не требует каких-то особых условий.

Дилемма заключенного на протяжении 75 лет показывает нам, что в конечном итоге обманщики всегда берут верх. Конечный результат для любого общества, основанного на этом принципе – полный крах. Но это совсем не так. Даже в очень простом сценарии обманщики не всегда побеждают. На самом деле, сотрудничество возникает гораздо легче.

Александр Морозов, профессор кафедры физики и астрономии в Школе искусств и наук Ратгерского университета.

Александр Морозов и его соавтор Александр Фейгель из Еврейского университета в Иерусалиме обнаружили, что ключ к сотрудничеству – это еще и умение отслеживать своих оппонентов. Если дать людям больше возможностей распознавать и понимать друг друга, то необходимость врать пропадает, а сотрудничество процветает и развивается огромными темпами!

 Всё, что нужно сделать, это вспомнить, с кем вы взаимодействовали, и отреагировать аналогичным образом. Этого достаточно, чтобы сотрудничество возникло само собой во многих сценариях. Это то, что физики называют эмергентным свойством.

Александр Морозов, он же и директор Центра количественной биологии Ратгерского университета.

Учитывая, что в этой статье пересматривается выгод обманщика, а постулат, который держался десятилетиями терпит крах, рекомендую взглянуть на еще одно исследование, которое достаточно смело пересматривает концепцию интеллекта.

Теория игр и природа рационального выбора

Как и писал в начале, в основе исследования лежит теория игр. Игра, в математическом смысле – это ситуация, в которой игроки принимают рациональные решения в соответствии с определенными правилами, чтобы получить выгоду. Теория игр – это раздел математики, изучающий эти взаимодействия и помогающий объяснить, почему такие стратегии, как сотрудничество или обман, возникают в природе и обществе.

Сотрудничество — основа сложной жизни. Без него клетки не образовывали бы ткани, а общества не существовали бы. Однако дарвиновская эволюция, пыталась объяснить принципы жизни через эксплуатацию эгоизма. Наша работа предлагает новый способ понимания того, как жизнь преодолела это препятствие. Эволюции характерны процессы, что сохраняют стабильность в течении длительных периодов времени. Если сотрудничество будет разваливаться от сиюминутной выгоды, то нечему будет эволюционировать. Но если есть шанс сохранить отношения, эволюция усовершенствует существующие отношения и сделает процесс сотрудничества более стабильным.

Александр Морозов, директор Центра количественной биологии Ратгерского университета.

Принципы нового объяснения выходят за рамки классической биологии. Александр Морозов доказывает, что его модель жизнеспособна за счет способности удерживать стабильность вопреки переживаемым потрясениям. И это те закономерности, которые очень знакомы в истории человечества.

Обманщики не всегда побеждают. Сотрудничество может сохраняться в невыгодных условиях, и оно действительно сохраняется во многих системах, которые изучают ученые. Наглядный тому пример – многоклеточные организмы, в которых отдельные клетки должны сотрудничать, чтобы выжить.

Александр Морозов, директор Центра количественной биологии Ратгерского университета.

Точка, в которой биология и технологии сливаются воедино

Александр Морозов начал свою карьеру как физик, специализируясь на сворачивании белков и статистической механике, которая занимается прогнозированием поведения сложных систем. Позже он понял, что те же математические инструменты могут объяснить, как эволюционируют живые организмы. В течение многих лет он изучал динамику эволюции, создавая модели, показывающие, как конкретные признаки распространяются в популяциях под действием эволюционных сил, таких как мутация и естественный отбор.

Этот опыт и стал почвой для этой работы. Во время творческого отпуска в Еврейском университете он познакомился с теорией игр, что и стало катализатором для этого исследования. Он понял, что те же методы, которые он использовал для изучения молекул и генов, могут объяснить, почему в дилемме заключенного иногда побеждает сотрудничество, а не эгоизм.

Команда использовала математические модели и компьютерное моделирование, включая группы нейронных сетей, играющих в повторяющиеся игры. В процессе ученые получили новый теоретический результат, представляющий собой обобщение классического эволюционного принципа, называемого фундаментальной теоремой естественного отбора Фишера.

Исследование даст толчок пониманию принципов сотрудничества в природе, и, возможно, даже заложит новые принципы сотрудничества в рамках социальных групп.

Ответы на ключевые вопросы

В: Если дилемма заключенного считалась общепринятой научной теорией на протяжении 75 лет, почему она вдруг стала неверной?

О: Традиционная дилемма предполагает, что игроки действуют вслепую. При таком раскладе обман кажется наиболее логичным выбором для приобретения выгоды. Новая модель, основанная на физике, доказывает, что как только в уравнение вводится базовая система памяти, вся математическая картина меняется, что значительно облегчает развитие сотрудничества и его переход на новый уровень.

В: Нужен ли организму сложный человеческий мозг, чтобы следовать паттернам сотрудничества?

О: Вовсе нет. Прелесть этой модели в том, что она функционирует в невероятно простых системах. Организму не нужно высшее сознание. Ему нужен лишь механизм, позволяющий различать «своих» и «чужих». Например, отслеживание определенных химических сигналов или отличительных физических признаков. Микробы и насекомые обладают этими признаками, а это значит, что сотрудничество может быть заложено непосредственно в простейшие строительные блоки жизни.

В: Как физику удалось разгадать одну из главных биологических загадок эволюции?

О: Всё сводится к рассмотрению живых организмов через призму математики и сложных систем. Ведущий исследователь Александр Морозов потратил годы на использование статистической механики для прогнозирования того, как сворачиваются сложные белки и как гены распространяются в популяциях. Применив те же самые статистические и молекулярно-математические инструменты к повторяющимся играм, разыгрываемым популяциями компьютерных нейронных сетей, он получил математическое доказательство того, почему сотрудничество побеждает.

Свои вопросы вы можете смело оставить в комментариях к статье, и я на них отвечу. Больше переводов новостей – вы найдете в профиле на этом ресурсе.

Связаться напрямую можно или по почте: filipp.donchev@gmail.com

Или в Телеграме

Понимать сильные стороны своих недостатков, улучшать адаптивность и применять знания о мозге на практике – обо всем этом читайте на сайте Neural Hack или в одноименном канале.