Altruism as a stepping stone to the evolution of cooperation

Altruism as a stepping stone to the evolution of cooperation

bachelorsthesis
In den letzten Jahrzehnten wurden grosse Fortschritte erzielt, um die Entstehung von Kooperation zu erklären. Trotzdem ist noch immer nicht vollständig verstanden, weshalb die natürliche Selektion unter gewissen Umständen kooperative Individuen nicht kooperativen vorzieht. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Entstehung von Kooperation und basiert auf einer von Mikahil Burtsev und Peter Turchin entwickelten Computersimulation zur Analyse der Entstehung von kooperativen Strategien bei einfachen Individuen. Die Individuen leben auf Zellen, die in Form eines 2-dimensionalen Gitters angeordnet sind. Die Individuen sind in der Lage gewisse Aktionen auszuführen, wie zum Beispiel essen, fortbewegen, angreifen und fortpanzen. Die Individuen werden über Inputs mit Informationen über ihre Aussenwelt versorgt (z.B. ob Nahrung oder andere Individuen in der Nähe sind). Gesteuert werden die Individuen über ein einfaches neuronales Netzwerk, dass die Inputs mit den Aktionen verbindet. Bei der Fortpanzung werden die Gewichte des neuronalen Netzwerkes geringfügig mutiert, so dass neue Strategien entstehen können. Ich habe das originale Modell um eineige Aspekte erwiertert. Unter anderem habe ich eine Geben-Aktion hinzugefügt, die es den Individuen erlaubt Energie untereinander auszutauschen. Die Resultate von Simulationen des erweiterten Modells, haben gezeigt, dass das System unter gewissen Bedingungen in einen Zustand konvergieren kann, in dem die Geben-Aktion häug verwendet wird. Die Analyse des Interaktionsgraphen in diesem Zustand hat ergeben, dass sich die Individuen in kooperativen Gruppen anordnen, um gegenseitig Energie auszutauschen.
Daniel Wechsler
In the last decades great progess was made to explain the evolution of cooperation. Although important strides were made in explaining why natural selection can favor cooperators over defectors, still many questions remain unanswered. This work is about the evolution of cooperation and is based on an agent simulation proposed by Mikahil Burtsev & Peter Turchin to investigate the evolution of cooperative strategies among simple agents. The model comprises of simple agents that live on cells that are arranged as a 2-dimensional grid. The agents can perform certain actions like moving, eating, dividing and ghting. They are controlled by a simple neural network that connects the inputs, that provide the agent with information about the outside world and its internal state (resource detection, agent detection, internal energy and so on), to the actions. The neural network is subject to mutation whenever an agent divides into osprings. I made some extensions to this original model among others the introduction of a give action that allows agents to transfer energy between each other and the addition of a reputation value that indicates whether an agent is cooperative (giving) or defective (attacking). The results of the simulations of this extended model show that the system actually can converge to a state where the agents use strategies that frequently make use of the give action. Analysis of the interaction network reveals that the agents organize in clusters of cooperation, where they mutually exchange energy.
Altruism as a stepping stone to the evolution of cooperation
2009
September
University of Zurich
ailab