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社会的ジレンマにおける負けないことが保証された直接互恵戦略の研究

研究課題

研究課題/領域番号 21K03362
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分12040:応用数学および統計数学関連
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

村瀬 洋介  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (30709770)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
キーワード進化ゲーム / 協力 / 直接互恵 / 繰り返しゲーム / 進化 / ゲーム理論 / 大規模計算
研究開始時の研究の概要

繰り返し囚人のジレンマに代表される社会的ジレンマの問題は、ゲーム理論における中心的テーマとして長らく研究されてきた最も基本的な問題である。これらのゲームにおける有効な戦略として、しっぺ返し戦略をはじめとした多くの戦略が提案されてきたが、一般にこれらの戦略には一長一短が存在する。申請者は、近年これらの問題において、「負けないことが保証された直接互恵戦略」という新奇な戦略クラスを発見した。本研究では、このクラスの戦略の研究をさらに進展させ、搾取に対して頑健な協力現象が進化の過程においてどのような経路を経て生じるかを進化ゲームを用いて明らかにする。

研究実績の概要

繰り返し囚人のジレンマに代表される社会的ジレンマの問題は、ゲーム理論における中心的テーマとして長らく研究されてきた最も基本的な問題である。これら のゲームにおける有効な戦略として、しっぺ返し戦略 (Tit-for-Tat)をはじめとした多くの戦略が提案されてきたが、一般にこれらの戦略には一長一短が存在す る。我々は、近年これらの問題において、「友好的ライバル戦略」という既存の戦略の「いいとこ取り」をした様な新奇な戦略クラスを発見した。 本研究課題では、このクラスの戦略の研究をさらに進展させるため、次の2点を具体的目標としている。(1)一般のn-player の公共財ゲームにおいても有効な戦略を構築する。(2)友好的ライバル戦略が進化の過程においてどのような経路を経て生じるか(あるいは生じないか)を進化ゲームを用いて明らかにする。
(1)については昨年度までの研究ですでに、一般のn人ゲームにおける友好的ライバル戦略を発見することに成功し、論文として成果を出版している。
昨年度は(2)の研究に取り組んだ。友好的ライバル戦略は記憶長の長い戦略の中にしか存在しないため、記憶長3の戦略空間(10^19もの戦略が存在する)の中での進化の計算を行なった。その結果、通常の均一的な集団を考えると友好的ライバルは進化の結果現れないことが明らかになった。友好的ライバル戦略の強力さを考えると驚くべきことだが、友好的ライバルは非常に稀な頻度でしか存在しないためである。しかし、集団がグループに分割された自然な構造の中では、そのような稀な友好的ライバルが進化の結果現れ、通常協力が進化しないくらい協力の利益が小さい場合にすらほぼ完全な協力が達成されることが明らかになった。この結果は集団の構造が協力の進化に重要な役割を果たしていることを示している。この内容は論文として発表され、学会での発表も精力的に行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

本研究で目標としていた2件について研究を行い、それぞれ論文として発表することができた。
これらに加えて、国際共同研究強化Aの研究にも採択され、間接互恵についての研究も進展させることができている。

今後の研究の推進方策

これらの二つの研究目標に加えて、間接互恵についての研究にも着手する。特に本研究で集団に構造がある場合の進化について、間接互恵でどうなるか検証する。
また、これまで得られた研究成果を国内外の学会で発表し、周知に努める。

報告書

(3件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (37件)

すべて 2024 2023 2022 2021 その他

すべて 国際共同研究 (8件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 8件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 10件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] マックスプランク研究所(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pukyon National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pukyong National University(韓国)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Max Planck Institute(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Department of Physics/Pukyong National University/Busan(韓国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Department of Computer Science/Aalto University/Espoo(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Department of Theoretical Physics/BME/Budapest(ハンガリー)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Department of Network and Data Science/Central European University/Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Indirect reciprocity with stochastic and dual reputation updates2023

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Hilbe Christian
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 19 号: 7 ページ: e1011271-e1011271

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1011271

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Grouping promotes both partnership and rivalry with long memory in direct reciprocity2023

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      PLOS Computational Biology

      巻: 19 号: 6 ページ: e1011228-e1011228

    • DOI

      10.1371/journal.pcbi.1011228

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolution of direct reciprocity in group-structured populations2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Hilbe Christian、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 18645-18645

    • DOI

      10.1038/s41598-022-23467-4

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evolution of global development cooperation: An analysis of aid flows with hierarchical stochastic blockmodels2022

    • 著者名/発表者名
      K. Oishi, H. Ito, Y. Murase, H. Takikawa, and T. Sakamoto
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 17 号: 8 ページ: e0272440-e0272440

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0272440

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A second-order stability analysis for the continuous model of indirect reciprocity2022

    • 著者名/発表者名
      Lee Sanghun、Murase Yohsuke、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      Journal of Theoretical Biology

      巻: 548 ページ: 111202-111202

    • DOI

      10.1016/j.jtbi.2022.111202

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Social norms in indirect reciprocity with ternary reputations2022

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Kim Minjae、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 12 号: 1 ページ: 455-455

    • DOI

      10.1038/s41598-021-04033-w

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Friendly-rivalry solutions for direct reciprocity2021

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      Proceedings of the ALIFE 2021: The 2021 Conference on Artificial Life. ALIFE 2021

      巻: - ページ: 68-68

    • DOI

      10.1162/isal_a_00388

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Deep Learning Exploration of Agent-Based Social Network Model Parameters2021

    • 著者名/発表者名
      Murase Yohsuke、Jo Hang-Hyun、T?r?k J?nos、Kert?sz J?nos、Kaski Kimmo
    • 雑誌名

      Frontiers in Big Data

      巻: 4 ページ: 86-86

    • DOI

      10.3389/fdata.2021.739081

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Local stability of cooperation in a continuous model of indirect reciprocity2021

    • 著者名/発表者名
      Lee Sanghun、Murase Yohsuke、Baek Seung Ki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 14225-14225

    • DOI

      10.1038/s41598-021-93598-7

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 単純二項対立ではない評価による間接互恵性2024

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      ヒトの協力行動の理解 ー間接互恵性とその周辺ー
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Friendly-Rival Strategies for the Iterated Prisoner’s Dilemma2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Murase
    • 学会等名
      CCP2023 - 34th IUPAP Conference on Computational Physics
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Indirect reciprocity with stochastic and dual reputation updates2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Murase
    • 学会等名
      Collective Phenomena in complex systems: problems inspired by Ecology and Evolution (CoPhEE2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 確率的および双方向的な評判更新による間接互恵性2023

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      2023年度日本数理生物学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 確率的および双方向的な評判更新による間接互恵性2023

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      日本物理学会第78回年次大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] HPCを用いた進化ゲーム理論研究2023

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      HPCIC 計算科学フォーラム
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Indirect reciprocity beyond dichotomic reputation updates2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Murase
    • 学会等名
      Complex Systems Research Exchange
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Friendly Rival Strategies for iterated Prisoner's Dilemma2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Murase
    • 学会等名
      RHINOS
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 間接互恵性における非バイナリ評価モデル:私的評価問題の解決をめざして2023

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      ゲーム理論ワークショップ 2023
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Meta-modeling of an Agent-Based Social Network Model2022

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase
    • 学会等名
      4th International Workshop on Agent-Based Modelling of Human Behaviour (ABMHuB'22)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 間接互恵における 3 種のラベルを用いた場合の進化的安定戦略2022

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介, Minjae Kim, Seung Ki Baek
    • 学会等名
      日本数理生物学会 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Successful social norms in indirect reciprocity with ternary reputations2022

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase, Minjae Kim, Seung Ki Baek
    • 学会等名
      Roles of Heterogeneity in Nonequilibrium Collective Dynamics 2022 (RHINO2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Successful social norms in indirect reciprocity with ternary reputations2022

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase, Minjae Kim, Seung Ki Baek
    • 学会等名
      Conference on Complex Systems 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 社会ネットワークの数理モデリング2022

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      第17回ネットワーク生態学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 間接互恵モデルにおける協力状態の線形安定性2022

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      日本物理学会年次大会 2022
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Structural transition between overlapping and segregated phases in socialnetworks: An interplay between homophily and cyclic closure2021

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase
    • 学会等名
      Networks 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Friendly-rivalry solutions for direct reciprocity2021

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase
    • 学会等名
      ALIFE 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Developing meta-models for an agent-based social network model using deep learning2021

    • 著者名/発表者名
      Yohsuke Murase
    • 学会等名
      Roles of heterogeneity in non-equilibrium collective dynamics (RHINO 2021)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 一般n-プレイヤー繰り返し公共財ゲームにおける友好的ライバル戦略2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 間接互恵における3種のラベルを用いた場合のNash均衡戦略2021

    • 著者名/発表者名
      村瀬洋介
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会 2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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