بازی همکاری یا خیانت: کشف راز شبکه‌هایی که ما را متحد می‌کنند!

همکاری یا منافع شخصی؟ مسئله این است!

تصمیمی دشوار که هر انتخابی، مزایای خودش رو داره. نظریه بازی‌ها در این زمینه می‌تونه راهنما باشه — حداقل از منظر تئوری. یافته‌های تازه ای که یاکوب سوودوبا و کریشنندو چاترجی در مؤسسه علم و فناوری اتریش (ISTA) به دست آوردن، نشون می‌ده ساختارهای شبکه‌ای تازه‌ای وجود دارن که همکاری رو تو کل یک سیستم بالا می‌برن. از این اطلاعات میشه تو زیست‌شناسی هم استفاده کرد.

معضل همکاری

مسئله همکاری خیلی وقته که ذهن دانشمندا رو به خودش مشغول کرده. چه تو زیست‌شناسی باشه، چه جامعه‌شناسی، اقتصاد یا علوم سیاسی، پیدا کردن شرایطی که یه گروه از آدما بتونن موفق بشن، خیلی مهمه. نظریه بازی‌ها تو این زمینه جوابایی می‌ده — حداقل از لحاظ ریاضی — با بررسی تعاملای آدما تو یه گروه. گروه آقای چاترجی تو ISTA از نظریه‌ی بازی‌ها استفاده می‌کنن تا به سوالای اساسی تو علوم کامپیوتر پاسخ بدن. چارچوب جدیدی که تو PNAS منتشر شده، توضیح میده چجوری میشه همکاری رو تو کل یه سیستم، با ساختارهای خاص همسایگی، افزایش داد.

معمای زندانی

نظریه بازی‌ها برای اولین بار تو کتاب «نظریه بازی‌ها و رفتار اقتصادی» که سال ۱۹۴۴ توسط ریاضیدان‌ها و اقتصاددانان اسکار مورگنسترن و جان فون نویمان منتشر شد، معرفی شد. خیلی زود، معمای زندانی به موضوع اصلی نظریه بازی‌ها تبدیل شد. یاکوب سوودوبا، دانشجوی دکترا و نویسنده اول این تحقیق، توضیح می‌ده: «این یه ‘بازی’ ساده‌ست که گزینه‌هایی رو که ما تو خیلی از موقعیت‌های واقعی داریم، توضیح می‌ده.»

مفهوم ریاضی اصلی شامل دو زندانیه که باید تصمیم بگیرن به هم خیانت کنن یا با هم همکاری کنن. اگه هر دو همکاری کنن، یه پاداش خوب رو با هم تقسیم می‌کنن. وقتی یکی همکاری می‌کنه و اون یکی خیانت، فقط خیانت‌کاره که سود می‌بره. به علاوه، سود فردی بیشتر از سهمش تو همکاری هست. اگه هر دوتاشون به هم خیانت کنن، هیچ سودی نمی‌برن. این ریاضیات نه تنها تو این سناریو، بلکه تو مسابقه تسلیحاتی بین کشورها، زندگی باکتری‌ها یا حتی موقعیت‌های روزمره مثل تصمیم‌گیری درباره اینکه کی باید ظرفای کثیف رو تو یه آشپزخونه مشترک بشوره، هم صدق می‌کنه.

از چارچوب اصلی اینطور به نظر می‌رسه که خیانت برای آدما، سود بیشتری داره. اما، همکاری هنوز تو موقعیت‌های واقعی دیده میشه. چرا اینطوریه؟ سوودوبا توضیح میده: «مکانیزم‌های مختلفی می‌تونن همکاری رو تقویت کنن. یکی از اونا عمل متقابل هست که نشون میده با یه سری اقدامای تکراری، میشه اعتماد ایجاد کرد و بعد همکاری کرد.»

تاثیر ساختارهای ارتباطی روی همکاری در بازی‌های فضایی

مثلا، تصور کنید همکار شما هر روز ماشین ظرفشویی رو روشن می‌کنه و لیوان مورد علاقه‌تون رو تمیز و آماده برای قهوه صبحگاهی شما می‌ذاره. شما هم ممکنه شروع کنید به کمک کردن و ظرفا رو از ماشین در بیارید؛ این یه تبادل عمل متقابل هست. یه عامل مهم دیگه، اینه که آدما چطوری با هم در ارتباط هستن و در واقع، ساختار شبکه چطوریه. برای آزمایش این ساختارها، دانشمندان گروه چاترجی از بازی‌های فضایی استفاده می‌کنن.

همکاری تو بازی تتریس

تو بازی‌های فضایی، آدما رو یه شبکه قرار می‌گیرن و بر اساس روابط فضایی‌شون با هم تعامل می‌کنن. یا با هم همکاری می‌کنن یا نه. موقع بازی، آدما ممکنه ببینن که همسایه‌هاشون دارن خوب عمل می‌کنن و در نتیجه، روش اونارو انتخاب کنن. این ارتباط متقابل روی گسترش همکاری تاثیر می‌ذاره. شبکه‌ها (خوشه‌ها) شکل می‌گیرن و روی پویایی کلی سیستم تاثیر دارن. این خیلی شبیه بازی تتریسه رو یه گیم‌بوی، که یه بلوک می‌تونه روی محیط اطرافش تاثیر بذاره و تعیین کنه بلوک‌های بعدی چطوری قرار بگیرن و در نهایت، کل سیستم رو به هم وصل کنه.

«مشخص شده که ساختارهای ارتباطی مثل اینا، تا حدی نرخ همکاری رو بالا می‌برن،» سووبودا ادامه میده. «تو تحقیق جدیدمون، به موقعیت بهینه احتمالی نگاه کردیم.» دانشمندا از تکامل طبیعی الهام گرفتن، جایی که انتخاب مداوم تغییرات ساختاری، می‌تونه تاثیر مهمی رو پویایی جمعیت بذاره. مثلا، داروین درباره داروین فینچ‌ها نشون میده که چطوری این تغییرات می‌تونن بروز کنن: اونها شکل‌های مختلف منقار رو تکامل دادن که با منابع غذایی مختلف تو جزایر گالاپاگوس سازگاره.

«امیدوار بودیم که نقش ساختار تو بازی‌های فضایی هم به همین اندازه قوی باشه،» سووبودا میگه. با چارچوب جدیدشون، دانشمندا ساختارهایی رو کشف کردن که می‌تونن همکاری رو تو این بازی‌های فضایی افزایش بدن. «ساختارهای ما، خاصیت تقویتی خیلی قوی‌تری دارن، بهترین چیزی که تا حالا دیدیم،» اون اضافه می‌کنه. این ساختارها شبیه رشته‌ای از ستاره‌ها هستن و نیاز دارن که مناطق با همسایه‌های زیاد، کنار جاهایی با چند تا همسایه قرار بگیرن.

اینکه این مدل جدید و این ساختارهای شبکه‌ای چطوری می‌تونن تو جامعه به کار برن، هنوز معلوم نیست. تو ماه‌های آینده، سووبودا و دانشمندان گروه چاترجی، روی تعمیم نتایجشون به بازی‌های دیگه و تنظیمات مختلف کار می‌کنن. با توجه به کاربردهای گسترده برای بازی‌های فضایی، این ساختارهای جدید پیشنهادی می‌تونن به زیست‌شناسی هم راه پیدا کنن. مثلا، زیست‌شناسا می‌تونن از این ساختارهای جدید برای سریع‌تر کردن تکامل تو چیزی که به اسم بیوراکتورها شناخته میشه استفاده کنن؛ دستگاه‌هایی با محیط کنترل شده که برای پرورش میکروارگانیسم‌ها برای تحقیق یا تو صنایعی مثل بیوتکنولوژی یا داروسازی به کار می‌رن.