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九章格数学 · 博弈论工坊

囚徒困境

一次是陷阱,反复是合作——两百局之后,看看谁才是真正的赢家。
对局
200 局
策略库
5 种
引擎
Replicator

🃏 重复囚徒困境

你和对手要连续对局 200 局。每局各自选「合作」或「背叛」,按收益矩阵结算——单局背叛最诱人(5 分),长期互相合作才最划算(各 3 分)。先挑好双方的策略,再看总账。
① 你的策略
② 对手的策略
推荐关卡(三档)
你的总分—
对手总分—
你的合作率—
对手合作率—
收益矩阵 (T,R,P,S) = (5,3,1,0)
对手合作 对手背叛 你 合作 (3, 3) (0, 5) 你 背叛 (5, 0) (1, 1)
背叛是单局占优策略:无论对手合作与否,你背叛都多得 2 分。可要是两人都背叛,就只能各得 1 分,远不如各得 3 分。
动作条纹图 · 你(🟩 合作 / 🟥 背叛,共 200 格)
动作条纹图 · 对手

📈 演化实验室

把四种策略放进一个群体打循环赛(每两两各打 200 局,累计总分),再用 Replicator 动力学让得分高的策略在群体里繁殖。看看「永远背叛」最后会怎样。
循环赛记分榜(各策略对全场总分)
采用册书 p186 的收益 (T,R,P,S)=(5,3,1,0) 与「每对 200 局、含自我对局」的赛制。
头对头速查(每场 200 局)
Replicator 动力学 · 群体比例演化
拖动滑块设定初始比例(运行时自动归一化),点「演化」看比例随时间流动。

📖 传说

从兰德公司的一次实验,到一场改变博弈论的计算机锦标赛。

🧪 兰德公司的实验:Flood & Dresher 1950

1950 年,兰德公司(RAND)的两位研究员梅里尔·弗勒德(Merrill Flood)与梅尔文·德雷舍(Melvin Dresher)设计了这样一个 2×2 博弈:两个人都能靠背叛占便宜,但若都背叛,结果反而比都合作更糟。他们请两位同事反复对局了上百局,惊讶地发现——人们并不会一路背叛,而是自发地走向合作。

🔁 「一次」和「反复」是两回事:只玩一局的囚徒困境,理性答案是双双背叛;可一旦游戏会重复、对手记得住你,合作就成了一种可以被支撑的均衡。这正是本工坊的名字——重复囚徒困境。

🚔 「囚徒」这个名字:Tucker 1950

这个矩阵原本只是个抽象的收益表。1950 年,普林斯顿的阿尔伯特·塔克(Albert W. Tucker)在一次讲座里,用「两名嫌犯被分开审讯、谁先招供谁从轻」的故事把它讲了出来。

故事太传神了,从此「囚徒困境」(Prisoner's Dilemma)这个名字不胫而走,成了整个社会科学里最著名的一个博弈。

🏆 阿克塞尔罗德的锦标赛:Axelrod 1980

1980 年,政治学家罗伯特·阿克塞尔罗德(Robert Axelrod)发出邀请:谁的计算机策略能在「重复囚徒困境」里得分最高?首场收到来自各领域的 14 个程序;1981 年第二场扩大到 62 个。

两场的冠军都是同一招,而且是转瞬能写完的那一招——针锋相对(Tit-for-Tat,由心理学家 Anatol Rapoport 提交):第一局合作,此后照抄对手上一局的动作。阿克塞尔罗德总结它有四个品质:善良(从不先背叛)、可报复、宽恕、清晰。

🌱 合作演化的五条路:Nowak 2006

2006 年,马丁·诺瓦克(Martin Nowak)在《科学》杂志发表《合作的五条规则》,梳理了「利他行为如何在自私的世界里生存」:

① 亲缘选择(血缘相近更愿付出) ② 直接互惠(你帮我、我帮你,即本页的重复困境) ③ 间接互惠(靠名声与口碑) ④ 网络互惠(邻居之间抱团) ⑤ 群体选择(组与组竞争)。

「针锋相对」能赢,靠的正是第二条——直接互惠。

🐎 与「田忌赛马」的一场对照

《史记·孙子吴起列传》记载:田忌与齐威王赛马,三局两胜。孙膑的妙计是——以下驷对上驷、上驷对中驷、中驷对下驷:牺牲最弱的一局,赢下关键的两局。这是用「排序」换取整体最优的智慧。

把它和囚徒困境放在一起看很有意思:田忌赛马是一次性、完全信息的匹配问题——你只需要安排这一次的对阵;而囚徒困境盯住的是当对手也会观察、会报复、也会宽恕时,长期关系如何孕育出合作。两者的共同提醒是同一句话:别只盯着眼前这一局。

📈 去「演化」页亲手跑一遍:循环赛里永远背叛虽然能从永远合作身上榨到满分,长期却会垫底——短视的赢家,长期的输家。