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突变如何影响图上的进化博弈。

How mutation affects evolutionary games on graphs.

机构信息

Program for Evolutionary Dynamics, Department of Mathematics, Harvard University, One Brattle Square, Cambridge, MA 02138, United States.

出版信息

J Theor Biol. 2012 Apr 21;299:97-105. doi: 10.1016/j.jtbi.2011.03.034. Epub 2011 Apr 5.

Abstract

Evolutionary dynamics are affected by population structure, mutation rates and update rules. Spatial or network structure facilitates the clustering of strategies, which represents a mechanism for the evolution of cooperation. Mutation dilutes this effect. Here we analyze how mutation influences evolutionary clustering on graphs. We introduce new mathematical methods to evolutionary game theory, specifically the analysis of coalescing random walks via generating functions. These techniques allow us to derive exact identity-by-descent (IBD) probabilities, which characterize spatial assortment on lattices and Cayley trees. From these IBD probabilities we obtain exact conditions for the evolution of cooperation and other game strategies, showing the dual effects of graph topology and mutation rate. High mutation rates diminish the clustering of cooperators, hindering their evolutionary success. Our model can represent either genetic evolution with mutation, or social imitation processes with random strategy exploration.

摘要

进化动力学受到种群结构、突变率和更新规则的影响。空间或网络结构促进了策略的聚类,这代表了合作进化的一种机制。突变会削弱这种效应。在这里,我们分析突变如何影响图上的进化聚类。我们为进化博弈论引入了新的数学方法,特别是通过生成函数来分析合并的随机游走。这些技术使我们能够推导出确切的同系关系(IBD)概率,这些概率刻画了格子和 Cayley 树上的空间聚类。从这些 IBD 概率中,我们得到了合作和其他博弈策略进化的精确条件,展示了图拓扑和突变率的双重影响。高突变率会削弱合作者的聚类,阻碍它们的进化成功。我们的模型可以表示遗传进化中的突变,也可以表示具有随机策略探索的社会模仿过程。

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