リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

リケラボ 全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索するならリケラボ論文検索大学・研究所にある論文を検索できる

大学・研究所にある論文を検索できる 「協調社会の創発を促進する社会メカニズムの構築に向けた進化ゲーム理論的研究」の論文概要。リケラボ論文検索は、全国の大学リポジトリにある学位論文・教授論文を一括検索できる論文検索サービスです。

コピーが完了しました

URLをコピーしました

論文の公開元へ論文の公開元へ
書き出し

協調社会の創発を促進する社会メカニズムの構築に向けた進化ゲーム理論的研究

宮地, 浩平 MIYAJI, Kohei ミヤジ, コウヘイ 九州大学

2023.09.25

概要

九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository

協調社会の創発を促進する社会メカニズムの構築に
向けた進化ゲーム理論的研究
宮地, 浩平

https://hdl.handle.net/2324/7157378
出版情報:Kyushu University, 2023, 博士(工学), 課程博士
バージョン:
権利関係:

(様式3)Form 3



名 : 宮地 浩平

Name

論 文 名 :協調社会の創発を促進する社会メカニズムの構築に向けた進化ゲーム理論的研究
Title



分 :甲

Category

論 文 内 容 の 要 旨
Thesis Summary
社会では,個人の利益を最大化する行動と社会の利益を最大化する行動に乖離がある場合があり,こう
いった状況を社会ジレンマ構造と呼ぶ.意思決定プロセスを静学的アプローチによって論理的に記述する
理論としてゲーム理論がある.ゲーム理論は応用数学の一種として様々な分野の学問に応用されており,
主に経済学で用いられている他,社会行動学,心理学,生物学,物理学,政治学,軍事学,環境工学など
にも用いられている.ジレンマ環境下において,古典ゲーム理論では個人の利益を最大化するために最も
合理的とされている行動が導き出されている.一方で,現実社会では必ずしも古典ゲーム理論で予測され
ているような個人の利益のみを最大化するような行動はとられず,互いに協調しあって社会全体にとって
最適な行動がとられている場面が散見される.現実社会においてどのようにして協調的行動が創発してい
るのかという点に関してはいまだに謎に包まれている.
生物学におけるゲーム理論の発展理論として非常に有名なのが 1982 年に Maynard Smith によって提唱
された進化ゲーム理論である.先述したとおり,古典ゲーム理論それ自体に基づく予測と現実社会におけ
る現象は一致しないことがある.進化ゲーム理論では,ダーウィンの自然選択説に基づくいくつかの仮定
を導入することで,進化のダイナミクスをうまく表現している.進化ゲーム理論の利点は,古典ゲーム理
論で仮定されていた意思決定主体の「合理性」を仮定せずとも,相互依存状況を再現できることにある.
進化ゲーム理論の中でも近年注目されているものの 1 つとして,囚人のジレンマゲーム(PDG;
Prisoner’s Dilemma Game)における協調行動の創発メカニズムの研究が挙げられる.Nowak は 2×2
ゲームを基本とした一連の理論研究により,協調創発は 5 つの基本的互恵機構に類別出来ることを示し
た.
本論では,主に進化ゲーム理論モデルにおけるネットワーク互恵の影響について考察していく.人と人
とのつながりが協調創発に寄与しているとの視点に立つネットワーク互恵では人間社会システムだけでな
く生物システムにおける互恵関係の進化を説明する有力なモデルであるとの認識のもと,非常に多くの研
究が統計物理学,数理生物学,情報学分野で行われてきている.本論では,静的なネットワークだけでは
なく動的なネットワークを仮定することで協調行動の創発にどのような影響を与えるのかについても考察
する.
研究手法としては C++を用いた数理シミュレーションモデルを構築し,進化ゲーム理論をベースにさま
ざまな環境変数を導入することで,どのような要素が協調行動の創発に寄与し得るのかを実験的に検証す
る.進化ゲーム理論をもととしたこの数理モデルは人と人との相互作用をゲーム理論の概念を適用して極
限まで単純化して表現したものであるため,解析対象として特定の現象に対する限定性を持たない.つま
り,実社会におけるあらゆる現象に対して発展・応用の可能性を秘めているといえる.本論では現実に存
在する人々の相互作用を進化ゲーム理論にて表現する中で,進化ゲーム理論に基づく数理モデルそのもの
の挙動に関する数学的な分析を行う.
本論文の構成は以下のとおりである.第 2 章では本論の基礎論理フレームワークに関して説明する.第
3 章では最後通牒ゲーム(Ultimatum Game)において共進化ネットワークを仮定し,動的ネットワーク
と協調的行動創発の原理を説明する.第 4 章では,ネットワーク互恵に加えて,進化ゲームにおける記憶

長の効果(直接互恵)を加味することで多様なジレンマ構造に対する耐性が得られることを説明する.第
5 章では,混合戦略モデルにおける確率共鳴と協調創発の関係性について詳述する.第 6 章では,混合戦
略ゲームにおける戦略解像度を定義することで,混合戦略の確率的要素が協調の創発に与えている影響に
関して考察する.第7章では同類的な繋がりを促進する共進化ネットワーク互恵と協調の進化の関係につ
いて述べる.最後に 8 章でまとめと展望を述べる.

この論文で使われている画像

参考文献

[1] Smith J.M., Evolution and the Theory of Games (Cambridge University Press, 1982).

[2] Nowak M.A., Science 314, 1560 2006.

[3] Yamauchi A., Tanimoto J. and Hagishima A., BioSystems 103, 85–92 2011.

[4] Shigaki K., Tanimoto J., Wang Z., Kokubo S., Hagishima A. and Ikegaya N., Phys. Rev. E 86, 031141 2012.

[5] Szab´o G. and T¨oke, C., Phys. Rev. E 58, 69–73, 1998.

[6] Zimmermann M.G., Eguiluz V.M. and San Miguel M., Phys. Rev. E 69, 065102R, 2004.

[7] Tanimoto J., Physica A 388, 953-960, 2009.

[8] Güth W. and Tietze R.; Ultimatum Bargaining behavior, a survey and comparison of experimental result, c11, 417449, 1990.

[9] Page K.M., Nowak M.A. and Sigmund K., Proc R Soc Lond B, 267:2177, 2000.

[10] Nowak M.A., Page K.M. and Sigmund K., Science, 289:1773, 2000.

[11] Roth A., Prasnikar V., Okuno-Fujiwara M. and Zamir S., Am Econ Rev, 81:1068, 1991.

[12] Roth A., Bargaining experiments in handbook of experimental economics. Princeton University Press; 1995.

[13] Kishimoto N., Kokubo S. and Tanimoto J., Chaos Solit. Fractals 56, 83-90, 2013

[14] Kokubo S., Wang Z. and Tanimoto J., Appl. Math. Comput. 259, 552-568, 2015

[15] Güth W. and Tietze R., J Econ Psychol, 11:417, 1990.

[16] Thaler R.H., J Econ Perspect, 2:195, 1988.

[17] Fehr E. and Schmidt K., Q J Econ, 114:817, 1999.

[18] Sigmund K. and Nowak M.A., Sci. Am., 286:82, 2002.

[19] Li X. and Cao L., Phys. Rev. E, 80:066101, 2009.

[20] Iranzo J., Floı ´ a L.M., Moreno Y. and Sánchez A., PLoS ONE, 7:e43781, 2012.

[21] Schuessler R., J Conflict Resolut, 33:728, 1989.

[22] Page K.M. and Nowak M.A., Bull Math Biol, 64:1101, 2002.

[23] Sánchez A. and Cuesta J.A., J. Theor. Biol., 235:133, 2005.

[24] Duan W.-Q. and Stanley H.E., Phys. Rev. E, 81:026104, 2010.

[25] Da Silva R. and Kellerman G.A., Braz J. Phys., 37:1206, 2007.

[26] Da Silva R., Kellerman G.A. and Lamb L.C., J. Theor. Biol., 258:208, 2009.

[27] Killingback T. and Studer E., Proc. R. Soc. London B, 268:1797, 2001.

[28] Iranzo J., Román J. and Sánchez A., J. Theor. Biol., 278:1, 2011.

104

[29] Sinatra R., Iranzo J., Gómez-Gardeñes J., Florı´a L.M., Latora V. and Moreno Y., J. Stat. Mech., 9:P09012, 2009.

[30] Szolnoki A., Perc M. and Szabó G., EPL, 100:28005, 2012.

[31] Lieberman E., Hauert C. and Nowak M.A., Nature, 433:312, 2005.

[32] Deng L.-L., Tang W.-S. and Zhang J.-X., Chin. Phys. Lett., 28:080204, 2011.

[33] Deng L.-L., Tang W.-S. and Zhang J.-X., Physica A, 390:4227, 2011.

[34] Gao J., Li Z., Wu T. and Wang L. L., EPL 93:48002, 2011.

[35] de Jong S., Uyttendaele S. and Tuyls K., J Artif. Intell. Res., 33:551, 2008.

[36] Szabo G. and Fath G., Phys. Rep. 446: 97–216, 2007.

[37] Perc M. and Szolnoki A., BioSystems 99: 209–125, 2010.

[38] Tanimoto J., Sociobiology 58: 1–11, 2011.

[39] Kim B.J., Trusina A., Holme P., Minnhagen P., Chung J.S., et al., Phys Rev E 66: 021907, 2002.

[40] Vainstein M.H. and Arenzon J.J., Phys. Rev. E 64: 051905, 2001.

[41] Wang Z., Wang Z., Zhu X. and Arenzon J.J., Phys. Rev. E 85: 011149, 2012.

[42] Traulsen A., Pacheco J.M. and Nowak M.A., J. Theor. Biol. 246: 522–529, 2007.

[43] Roca C.P., Cuesta J.A. and Sa´nchez A., Europhys. Lett. 87: 48005, 2009.

[44] Helbing D., Szolnoki A., Perc M. and Szabo´ G., PLoS Comput. Biol. 6: e1000758, 2010.

[45] Santos F.C., Pacheco J.M. and Lenaerts T., PLoS Comput. Biol. 2: e140, 2006.

[46] Xia C.Y., Wang J., Wang L., Sun S.W. and Wang J.S., Chaos Solt. Fractals 45: 1239–1245, 2012.

[47] Poncela J., Gomez-Gardenes J., Traulsen A. and Pacheco J.M., New J. Phys. 11: 083031, 2009.

[48] Helbing D., Szolnoki A., Perc M. and Szabo´ G., New J. Phys. 12: 083005, 2010.

[49] Pierre B. and Marco T., Phys. Rev. E 86: 066107, 2012.

[50] Tang C.B., Xiang L., Lang C. and Zhang J.Y., J. Theor. Biol. 306: 1–6, 2012.

[51] Zhang H.F., Yang H.X., Du W.B., Wang B.H. and Cao X.B., Physica A 389: 1099–1104, 2010.

[52] Hauert C. and Doebeli M., Nature 428: 643–646, 2004.

[53] Tanimoto J. and Sagara H., BioSystems 90: 105–114, 2007.

[54] Tanimoto J. and Sagara H., BioSystems 90: 728–737, 2007.

[55] Szolnoki A., Xie N.G., Wang C. and Perc M., Europhys. Lett. 96: 38002, 2011.

[56] Xia C.Y., Ma Z., Wang Y., Wang J. and Chen Z.Q., Phys. Scripta 84: 025802, 2011.

[57] Zhong W., Kokubo S. and Tanimoto J., BioSystems 107, 88

[58] Tarnita C.E., Antal T. and Nowak M.A., J. Theor. Biol. 261, 50, 2009.

105

[59] Chen C., Fu F., and Wang L., Phys. Rev. E 78, 051120, 2008.

[60] Santos F.C., Pinherio F.L., Lemaerts T. and Pacheco J.M., J. Theor. Biol. 299, 88, 2012.

[61] Moyano L.G. and S´anchez A., J. Theor. Biol. 259, 84 , 2009.

[62] Roca C.P., Cuesta J.A., and S´anchez A., Phys. Rev. E 80, 046106 , 2009.

[63] Grilo C. and Correia L., J. Theor. Biol. 269, 109 , 2012.

[64] Antonioni A. and Tomassini M., Advs. Complex Syst. 15, 1250046 , 2012.

[65] Zimmermann M.G., Eguíluz V.M. and Miguel M.S., Phys. Rev. E, 69:065102, 2004 .

[66] Santos F.C. , Pacheco J.M. and Lenaerts T., PLoS Comput Biol, 2:e140, 2006.

[67] Poncela J. , Gómez-Gardeñes J. , Floría L.M. , Moreno Y. , Sánchez A. . Europhys. Lett., 88:380 03, 2009.

[68] Lee S., Holme P., Wu Z.X., Phys. Rev. Lett., 106:028702, 2011.

[69] Pacheco J.M., Traulsen A., Ohtsuki H. and Nowak M.A., J. Theor. Biol., 250:723, 2008.

[70] Szolnoki A. and Perc M, Europhys. Lett., 86:30007, 2009.

[71] Moreira J.A., Pacheco J.M. and Santos F.C., Sci. Rep., 1521, 2013.

[72] Cardillo A., Meloni ., Gómez-Gardeñes J. and Moreno Y., Phys. Rev. E, 85:067101, 2012.

[73] Wang .Z., Szolnoki A. and Perc M., Sci. Rep., 2:369, 2012.

[74] Wang Z, Szolnoki A. and Perc M., Phys. Rev. E, 85:037101, 2012.

[75] Sicardi E.A., Fort H., Vainstein M.H. and Arenzon J.J., J. Theor. Biol., 256:240, 2009.

[76] Ichinose G., Saito M., Sayama H., and Wilson D.S., Sci. Rep., 3:2509, 2013.

[77] Szolnoki A., Perc M. and Danku Z., EPL Europhys. Lett., 84:50007, 2008.

[78] Yang Z., Li Z., Wu T. and Wang L., Phys, A Stat. Mech. Its. Appl., 392:2038, 2013.

[79] Poncela J., Gómez-Gardeñes J., Traulsen A. and Moreno Y., New J. Phys., 11:083031, 2009.

[80] Liu J., Meng H., Wang W., Xie Z. and Yu Q., Appl. Math. Comput., 340:234, 2019.

[81] Jia D., Shen C., Li X., Boccaletti S. and Wang Z., EPL, 127:68002, 2019.

[82] Chu C., Hu X., Shen C., Li T., Boccaletti S., Shi L. and Wang Z., Chaos Solt. Fractals, 29:013139, 2019.

[83] Nowak M.A., Evolutionary Dynamics: Exploring the Equations of Life (Belknap Press, n.d.).

[84] Masuda N., 複雑ネットワークの科学 (産業図書, 2005).

[85] Erdős A.R.P., On the Evolution of Random Graphs (PUBLICATION OF THE MATHEMATICAL INSTITUTE

OF THE HUNGARIAN ACADEMY OF SCIENCES, 1960), pp. 17–61.

[86] Watts D.J. and Strogatz S.H., Nature 393, 440, 1998.

[87] Newman M., Phys. Rev. Lett. 89, 208701, 2002.

106

[88] Barabási A., Science (80-. ). 286, 509, 1999.

[89] Yamauchi A., Tanimoto J. and Hagishima A., Biosystems. 103, 85, 2011.

[90] Deng, L.-L., Tang, W.-S. and Zhang, J.-X., 390, 4227-4235, 2011.

[91] Nowak M.A. and Sigmund, K, Acta Applicandae Math. 20, 247-265, 1990.

[92] Metz, J.A.J., Geritz, S.A.H., Meszena, F.J., Jacobs, F.J.A. and van Heerwaardenm, J.S., (Van Strien, S.J., Verduyn

Lunel, S.M., eds), 183-231, Amsterdam, North Holland, 1996.

[93] Gao J., Li Z., Wu T. and Wang, EPL 93, 48002, 2011.

[94] Tanimoto J., Int. J. Mod. Phys.C22 (4), 401-407, 2011.

[95] Santos F.C., Pacheco J.M. and Lenaerts T., PLoS Comput. Biol. 2 (10), 1284–1291, 2006.

[96] Tharler R.H., J. Econ. Pers. 2, 195-206, 1988.

[97] Güth W. and Tietze R., Ultimatum Bargaining behavior, a survey and conparison of experimental result, c11, 417449, 1990.

[98] Roth A.E., Bargaining experiments, in Handbook of Experimental Economics, Princeton University Press, 1995.

[99] Fehr E. and Achmind K., Quart. J. Econ. 114, 817-868, 1999.

[100]

Sigmund K. and Nowak M.A., Sci. Am. 286, 82-87, 2002.

[101]

Bolton G.E. and Zwick R., Games Econ. Behav. 10, 95-121, 1995.

[102]

Miyaji K., Tanimoto J., Wang Z., Hagishima A. and Ikegaya N., PLoS One 8, e71961 , 2013.

[103]

Tanimoto J. and Sagara H., Biosystems 90, 105 , 2007.

[104]

Zhong W., Kokubo S. and Tanimoto J., Biosystems. 107, 88 , 2012.

[105]

Wang Z. and Perc M., Phys. Rev. E 82, 021115 , 2010.

[106]

Hauert C. and Doebeli M., Nature 428, 643 , 2004.

[107]

Miyaji K., Tanimoto J., Hagishima A. and Ikegaya N., Phys. Rev. E 88, 062149 , 2013.

[108]

Shigaki K., Wang Z., Tanimoto J. and Fukuda E., PLoS ONE 8, e76942, 2013.

[109]

Tanimoto J., Phys. Rev. E 87, 062136 , 2013.

[110]

Tanimoto J., Phys. A Stat. Mech. Its Appl. 389, 3325, 2010.

[111]

Santos F.C., Pacheco J.M., and Lenaerts T., PLoS Comput. Biol. 2, e140, 2006.

[112]

Nowak M., Santos F.C., Pinheiro F.L., Lenaerts T. and Pacheco J.M., J. Theor. Biol. 299, 88, 2012.

107

謝辞

本論文を制作するにあたり指導してくださった谷本潤先生,萩島理先生,池谷直樹先生に心

から感謝いたします.

...

参考文献をもっと見る

全国の大学の
卒論・修論・学位論文

一発検索!

この論文の関連論文を見る