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《社会博弈的逻辑与计算模拟研究》中期检查报告

2016年03月10日13:44

一、 研究进展情况

①研究计划总体执行情况及各子课题进展情况

本项目自开题以来,课题组在社会博弈的理论基础、数理模型、计算复杂性和计算机模拟四个子课题上开展分工协作,研究工作按计划有序进行。在国际权威期刊和国际会议发表论文9篇,主编论文集1部(world scientific出版),完成书稿1部。举办课题组成员集中讨论1次。参加国际学术会议和国际合作15人次。

一、社会博弈的理论基础方向:课题组研究人员开展了扎实的调研和研究工作,为整个项目后续的数理模型与计算机模拟研究提供了经验数据基础和实证研究。目前已经取得了很好的研究成果。

1. 首先,在经验研究上,我们开展了以西藏藏族地区为中心的人类学调研。基于扎实的田野考察和全面的数据分析整理,我们对藏族群体(宗教)交流互动的语言模式、语用规则和基本模型进行了恰当的分析与提炼。

2. 在理论研究上,我们进一步提出和发展了着重社会文化因素分析的广义论证理论。基于已有的人类学、社会学实证结果,我们拓展了当代论证研究的社会文化维度,并分析了不同文化中的说理活动是否在论证类型或模式上的存在差别,并特别探讨了中西文化群体论证性交际的社会文化差异。

3. 在应用研究上,我们着重发展了一种社会选择理论和判断聚合理论。通过对个人意见汇聚机制的理论研究,我们探讨了文化群体的社会理性和集体可接受性问题,提出了一种关于社会理性新的观点,并证明了这种观点可以解决经典的集体选择困境。以之为基础,我们解决了一些与利益最大化、一致性和公平正义问题相关的理论问题。

二、社会博弈的数理模型方向:子课题成员在博弈论和智能体信念模型方面取得了以下的进展:

1.在博弈论方面,我们初步建立了几个在不完全信息下的博弈模型。主要分为两个方面。一个是不完全信息下博弈者对其他博弈者类型缺乏认识的问题;另一个是不完全信息下博弈者对博弈策略本身缺乏完全认识的问题。在这两个方面,我们都建立了相应的博弈模型,并进一步讨论了这些博弈模型的各种重要性质。已有相关论文发表于国际权威杂志上。基于上述模型,我们还讨论了其决策方法问题。我们使用了公理化方法探讨了Yager决策理论中,在不确定条件下的决策模型。相关论文也已发表于国际权威杂志。

2.在智能体理论方面,我们主要讨论了智能体的信念模型和信念修正问题。基于标准的信念修正理论,即AGM理论,我们给出了一种新的,具有一般性的信念修正函数。这种信念函数适用于智能体信念系统中有一部分核心信念的情况。在这种情况下,智能体的信念根据核心信念可按其可接受程度分级。信念修正的过程依赖于这种分级系统。我们已有相关论文发表于国际权威杂志。

3.提出了含混偏好下的博弈模型,考察社会个体在含混厌恶和极小化极大反悔条件下的博弈过程;为了推广经典期望效用理论,文献提出了很多不确定性条件下的决策模型,基于聚类算子的决策模型为其中的一种重要模型。然而,这个理论缺乏公理化的基础。对于一个形式的理论来说,公理化辩护是必要的,因为这样的辩护不但可以揭示理论的预设,也可以为其基本概念提供语义解释。 课题组为基于聚类算子的决策模型建立了公理化基础。在这一研究中,我们确定了基于聚类算子决策模型的公理,证明了该理论的表征定理和相关的性质,并为该理论的基本概念做出了合理的解释。

三、博弈模型的计算复杂性方向:刘虎教授研究一种无界合作博弈(GUCG博弈),这种博弈中,每个玩家赋予一个经典命题公式作为目标。刘虎研究了各种均衡的计算复杂性。由于命题逻辑在博弈论中的作用,赵希顺、沈榆平研究了作为经典计算模型的命题逻辑与非单调逻辑程序之间的简洁性问题,并证明了它们之间的不可比较性。这个结果意味着如果我们用命题逻辑去刻画一些博弈问题,在某些实例下它与逻辑程序刻画相比将节省指数多的公式;反之,使用逻辑程序去刻画一些博弈问题,在某些实例下将比命题逻辑节省指数多的公式。课题组成员还研究了博弈论中常涉及到的组合原理的证明强度及组合命题强度的新定义,并得到一系列反直观的结果,如多数组合原理本质上是相当弱的。

四、社会博弈的计算机模拟方向:课题组采用基于agent的计算建模方法,构造人工社会模型对主要的社会博弈问题进行了研究。我们针对网络结构的社会博弈,对平等规范的涌现以及公平合作行为的涌现进行了分析。规范的涌现与演化是社会现象的重要特点。从复杂性和计算建模的角度对其进行研究已经成为社会科学的重要研究方向。我们重点考虑社会博弈行为者的特点,尤其是agent社会性行为特征。在社会博弈中,agent之间的博弈涉及到大量个体之间的互动,这个互动博弈的个体之间往往具有比较复杂的网络结构,而这种互动结构对社会博弈有重要的影响。我们通过计算模拟,分析了社会博弈中agent互动网络结构和平等规范涌现的关系,并考虑了在社会博弈中,平等规范如何能够从社会网络中agent的分布式互动中产生出来,以及不同的社会网络结构对平等规范的涌现具有何种不同的影响等问题。我们的贡献是对不同网络结构如规则网格、小世界网络以及BA无标度等几种重要的网络结构类型对平等规范产生的影响进行了深入的分析。结果表明平等的规范确实可以从大量agent的互动中涌现出来,但是不同的社会结构有不同的影响,更趋于平等网络节点度数分布的网络结构如WS小世界网络更加有利于平等规范的涌现。此外,我们还分析了网络结构中的其他因素如邻域的大小,agent社会学习对结果的影响。我们的另外一个贡献是修改了agent初始策略分布。在现有的研究中,agent策略的初始分布式离散的,取有限的几种离散值进行讨价还价策略,我们在研究中将agent策略扩展为分布在[0,1]区间的连续值。显然这种设置更加符合现实的情况,而且在这种情况下,我们通过计算模拟还是可以发现平等规范从agent的博弈中产生。这方面研究对于深入理解社会博弈的特点,社会规范的产生与演化是很有意义的工作。

②调查研究及学术交流情况

为开展社会博弈的理论基础研究,课题组员在西藏藏族地区开展了为期近半年的人类学实证研究,收集了大量的经验数据,并完成了相关的数据整理和分析工作。在基于扎实的田野考察和全面的数据分析整理,我们对藏族群体(宗教)交流互动的语言模式、语用规则和基本模型进行了恰当的分析与提炼,进一步提出和发展了着重社会文化因素分析的广义论证理论。立项以来课题组先后10余人次参加国际学术会议。鞠实儿、谢耘还先后赴埃及、葡萄牙进行学术交流活动,发表了相关的研究成果,并拓展了与国外学者和机构的合作研究。其中,在葡萄牙举办的“首届欧洲论证研究国际学术会议”(2015年6月9日-12日),鞠实儿教授和谢耘副教授的报告引起了众多国际学者的关注。 在社会博弈的计算复杂性和数理基础方向,课题组成员积极进行学术交流及举办有重要影响的国际学术会议。刘虎应邀在第13届亚洲逻辑会议上作特邀报告。在2014年7月,赵希顺、沈榆平等赴奥地利维也纳参加维也纳逻辑之夏系列学术会议,特别地,在知识表示与推理国际会议上报告了课题组的研究成果;2014年5月,课题组成员在希腊召开的SETN人工智能会议上报告了信息不完全条件下进行规划的逻辑系统研究成果。此外,课题组王玮副教授、尹一木副教授分别赴新加坡、法国等地学术机构进行学术访问与交流。鲜于波参加国际会议 International Conference on Management Science and Industrial Engineering(ICMSIE2014) 和International Conference on Economics and Management Engineering (ICEME 2014)。2014年7月赵希顺应邀访问德国帕德博恩大学计算机系交流研究成果。在2014、2015年上半年,德国Paderborn大学Hans Klein Buening教授和英国Swansea大学Oliver Kullmann博士来访中山大学,就基于命题逻辑的计算模型相关复杂性问题进行了深入的合作。

二、 研究成果情况

①代表性成果简介

1. 社会选择的可接受性问题研究

本研究内容主要围绕两个核心论点展开,一是社会理性与集体可接受性是等价的,社会理性的目的是实现集体可接受;二是对集体选择结果可接受的理性要求下,能够得到合理的判断聚合规则,即克服判断聚合的不可能性定理。我们首先对社会理性展开分析,指出如果将社会理性看做一种方法,它是一个具有个体主体性、目的性,以及强调个体的审思和人际间比较的方法。在可接受性方面,我们系统的研究了可接受性理论发展的历史和现状,在对概然主义和似真主义两大实现可接受性的主要路径批判的基础上,我们在“可行能力”理论基础上,提出了一种“可行的可接受性”实现方法。在此基础上对社会理性和集体可接受性进行了深入的分析,并建立了两者之间的关系,发现揭开最大化、一致性和公平正义等社会理性可能目的的面纱,社会理性的目的只有实现集体的可接受,换句话说,当我们讨论社会选择是否理性的时候,实质上只是在说能否达成社会共识,也即实现了社会的可接受。通过这一部分的研究,我们成功的将对社会理性的讨论转化为对集体可接受性的讨论。

在前面分析的基础上,我们提出了集体判断的理性即为集体可接受性。为此,进一步构建了基于“可行的可接受性”理论的两阶段方法,用以刻画集体可接受性,并建立了形式化的模型,证明了该方法能够克服判断聚合困境,能够在社会选择中找到理性的判断聚合规则。更进一步的,我们还证明了这种两阶段的集体可接受性刻画模式是不能分离的,如果只是对结论的可接受性进行判定,有可能为一些看似不民主的聚合规则作出辩护,比如少数决定制。

总体上看,本研究提出了一种关于社会理性新的观点,即可行的集体可接受性可以充分表达社会理性,并证明了这种观点可以解决经典的集体选择逻辑困境。本书对于加深人们对于社会理性的认识,对于推动社会选择理论和判断聚合理论的发展,对于在当前这样一个多元的社会,建立更为恰当的个人意见汇聚机制具有积极的理论意义和现实价值。

2. 博弈决策模型及信念修正

探讨了在现实中,由于信息不完全造成的博弈者对博弈信息掌握的不确定性。在这种情况下,博弈者对同一个策略集可能有不同的最优态度。熊卫教授使用Hurwicz标准和Dempster-Shafer理论提出了一种决策规则,基于这种决策规则,给出了新的博弈模型,并讨论了该博弈模型的各种性质。进而讨论博弈者对缺乏关于其它博弈者类型的信息问题,给出了该情况下的贝叶斯博弈模型,并讨论了该模型的一系列重要性质。袁永峰、文学峰还研究了博弈者的信念系统及其信念修正问题。给出了一种新的信念修正算子,用以处理在存在核心信息的情况下,如何根据新信念修正原有信念系统的问题。通过大量的文献对比,说明给出的信念修正函数具有广泛性和一般性。文章均发表在国际权威杂志International Journal of Intelligent Systems 和 Journal of Logic and Computation。

3.基于逻辑的计算模型能力研究

经典的命题逻辑被作为一个通用的形式系统,在自动推理、知识表示、博弈问题的刻画等领域得到广泛地应用,它也是第一个被证明是NP完全问题,因此对其计算能力的研究是非常重要的。特别的,非单调的逻辑程序也是一个NP完全推理难度的系统,近年来广泛用于知识表示、自动谈判等领域。从计算模型角度研究二者的区别,吸引了许多学者开展工作。在2006年,美国学者Vladimir Lifschitz教授及哥德尔奖得主、A. Razborov教授证明了存在一些用逻辑程序可以简洁刻画的问题,在命题逻辑下无法简洁刻画。也就是说,使用逻辑程序在刻画某些问题时有较强的简洁表示能力。但是,是否逻辑程序在所有问题的刻画,都有较强的简洁表示能力呢? 课题组成员最近证明存在一些问题,使用命题逻辑可以进行简洁的刻画,而逻辑程序无法简洁刻画。结果表明,这两个计算模型在计算能力或简洁性上,是不可比较的。该结果发表在人工智能领域内知名的-知识表示与推理国际会议,得到许多国际同行的积极评价。如一名国际同行审稿人称此成果为“...nice work that closes a gap by proving a rather interesting and at first glance may be somewhat unintuitive result. I find these questions fascinating and worth of study.”

4. 社会博弈Nash讨价还价模型的模拟研究

课题组在改进的Nash讨价还价模型上,研究agent的偏好能否通过分布式博弈趋向于平等的规范。研究了不同网络结构如规则网格、小世界网络以及BA无标度等几种重要的网络结构类型对平等规范产生的影响。研究的结果表明平等的规范确实可以从大量agent的互动中涌现出来,但是不同的社会结构有不同的影响,更趋于平等网络节点度数分布的网络结构如WS小世界网络更加有利于平等规范的涌现。此外,网络结构中的其他因素如邻域的大小,agent社会学习对结果的影响也得到了计算模型的研究。这对于研究社会系统中规范包括平等规范的涌现具有较好的理论价值,加深对社会科学动态演化过程的理解。在修改后的Nash讨价还价网络模型中,研究平等规范的涌现。论文的一个贡献是修改了agent初始策略分布。在现有的研究中,agent策略的初始分布式离散的,取有限的几种值和讨价还价策略,我们在研究中将agent策略扩展为分布在[0,1]区间的连续值,并在此及情况下,研究了平等规范的涌现以及网络结构等因素对该规范产生的影响。该研究对于进一步理解社会规范涌现的条件与可能性提供了理论上更加一般化的解释。

本模型编写的计算模型程序提供了一个计算实验的平台,据此我们可以对影响价格的相关因素选取不同的值进行多次重复的计算模拟实验,得到相关因素对价格的影响。因此通过这样的一个计算和评估的平台,我们可以检测各种模型参数调整对价格的影响,因此能够通过计算实验各种因素对市场价格和演化的影响,从而对干预策略的制定具有一定的参考价值。这方面的工作涉及到计算机制设计的研究,是将来的一个研究方向。 

课题组供稿

(责编:李叶)