尋路行為策略的進(jìn)化博弈分析

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1、尋路行為策略的進(jìn)化博弈分析摘要：針對(duì)我國(guó)交通樞紐站中乘客的尋路行為，建立了初訪(fǎng)者群體之間以及初訪(fǎng)者與熟悉者群體間的博弈模型及其復(fù)制動(dòng)力學(xué)方程，并對(duì)復(fù)制動(dòng)態(tài)做了分析和討論，得出模型中博弈雙方的進(jìn)化穩(wěn)定策略。研究結(jié)果表明楸紐站內(nèi)初訪(fǎng)者、初訪(fǎng)者與熟悉者在有限理性基礎(chǔ)上得到的進(jìn)化穩(wěn)定策略與標(biāo)識(shí)布設(shè)的合理性有關(guān)，提出了改進(jìn)標(biāo)識(shí)布設(shè)以推進(jìn)積極尋路行為發(fā)生的合理對(duì)策和建議。關(guān)鍵詞：進(jìn)化博弈論；進(jìn)化穩(wěn)定策略；復(fù)制動(dòng)力學(xué)方程；尋路行為；樞紐站中圖分類(lèi)號(hào)：F224.3；U291文章標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1007-322

2、102-0087-05引言我國(guó)城市軌道交通建設(shè)已隨著城市的發(fā)展而步入快速發(fā)展階段。處于多種軌道交通交叉點(diǎn)的樞紐站是城市軌道交通建沒(méi)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)客流有效組織的重要載體。但是，由于樞紐站自身建筑空間大且復(fù)雜的特點(diǎn)，導(dǎo)致了樞紐站中行人自我定位以及高效地找到目的地等行為的困難。而樞紐站客運(yùn)組織功能的復(fù)雜性、多家建設(shè)單位參與建設(shè)的現(xiàn)狀，更導(dǎo)致了樞紐站中導(dǎo)向標(biāo)識(shí)布設(shè)的復(fù)雜性以及傳遞信息的不統(tǒng)一性。在樞紐中進(jìn)行尋路所依賴(lài)的信息，主要來(lái)源于兩個(gè)方面：導(dǎo)向標(biāo)識(shí)傳遞的信息和其他乘客的行為信息。由此導(dǎo)致了初次

3、進(jìn)入樞紐的乘客會(huì)有兩種尋路行為：模仿尋路以及標(biāo)識(shí)尋路。基于當(dāng)前我國(guó)樞紐站建設(shè)中標(biāo)識(shí)布設(shè)的不良現(xiàn)狀，上述兩種尋路策略帶有不對(duì)等的收益色彩。按照導(dǎo)向標(biāo)識(shí)以及模仿他人作為人類(lèi)在新環(huán)境中進(jìn)行尋路的兩種行為策略，都可以被看做是在任何人進(jìn)行決策行為的過(guò)程中不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)進(jìn)化的結(jié)果。按照導(dǎo)向標(biāo)識(shí)進(jìn)行尋路與模仿尋路可以說(shuō)是博弈雙方的兩種基本策略，最佳尋路的策略就是在模仿他人最有利的策略之后，再通過(guò)一個(gè)長(zhǎng)期模仿和對(duì)標(biāo)識(shí)自我理解的過(guò)程后，使得博弈雙方趨于一個(gè)進(jìn)化穩(wěn)定策略。本文運(yùn)用進(jìn)化博弈的復(fù)制動(dòng)態(tài)法對(duì)樞紐站中的乘客在尋

4、路過(guò)程中的尋路策略進(jìn)行了研究，指出影響不同策略采用的因素以及合理的標(biāo)識(shí)布設(shè)應(yīng)該成為尋路行為的一種積極誘導(dǎo)。1相關(guān)研宄進(jìn)展Fewings依據(jù)尋路者到達(dá)目的地的原因而將尋路行為劃分為娛樂(lè)性尋路、果斷性尋路以及緊急性尋路。娛樂(lè)性尋路者，其目的在于自身的娛樂(lè)，例如在公園中散步、在商場(chǎng)中購(gòu)物；果斷性尋路是以盡可能高效地找到目的地為目標(biāo)，例如外出就餐或者乘車(chē)去上學(xué)、工作等；緊急性尋路是盡最大努力快速到達(dá)特定目的地，可指火災(zāi)逃生、逃避恐怖襲擊等。交通樞紐一般集交通、辦公、商業(yè)、休閑、娛樂(lè)等服務(wù)于一體，其中行人的

5、尋路行為在常態(tài)下一般涉及到Fewings分類(lèi)中的娛樂(lè)性和果斷性尋路，在危急情況下涉及到緊急性尋路。而現(xiàn)實(shí)中，由于注重娛樂(lè)的娛樂(lè)性尋路者放松、休閑的心態(tài)，果斷性尋路者所面臨的時(shí)間緊迫以及緊急性尋路者面對(duì)生命威脅等特點(diǎn)，導(dǎo)致了樞紐中乘客尋路行為是有限理性的。此外，由于人類(lèi)尋路行為是一種復(fù)雜的系統(tǒng)決策過(guò)程，因此尋路現(xiàn)實(shí)中決策者行為的完全理性是很難滿(mǎn)足的高要求。從而，有限理性的情況是普遍發(fā)生的。一般來(lái)說(shuō)，導(dǎo)向標(biāo)識(shí)是用來(lái)抵消建筑物空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜性的一種手段。標(biāo)識(shí)是一種景觀，是人與環(huán)境交流的一種媒介。導(dǎo)向標(biāo)識(shí)布

6、設(shè)與交通樞紐站的建設(shè)并非同步開(kāi)展，標(biāo)識(shí)布設(shè)一般位于樞紐站功能分區(qū)確定之后。因此，人為安裝在樞紐站的標(biāo)識(shí)，由于畢竟不是隨其所處環(huán)境一起產(chǎn)生的，容易產(chǎn)生標(biāo)識(shí)信息不準(zhǔn)確、不必要的現(xiàn)象。該現(xiàn)象在我國(guó)交通樞紐站中極為常見(jiàn)。這也在一定程度上解釋了乘客在新步人某一樞紐站后不根據(jù)標(biāo)識(shí)尋找目的地，而是通過(guò)問(wèn)詢(xún)他人或者直接模仿、尾隨他人而到達(dá)目的地的行為，這種尋路行為是有限理性的行為。標(biāo)識(shí)布設(shè)不合理而導(dǎo)致乘客無(wú)法獲取自己下一步?jīng)Q策所需的信息、標(biāo)識(shí)布設(shè)過(guò)于復(fù)雜而導(dǎo)致乘客無(wú)法在有限時(shí)間內(nèi)獲取所需信息等，都能成為解釋模仿、

7、尾隨他人的尋路行為普遍存在的原因。進(jìn)化博弈理論最早可追溯至Fisher、Hamilyon和Trivers等發(fā)現(xiàn)使用博弈論的方法可以在多數(shù)情況下且不依賴(lài)任何理性假設(shè)的前提下對(duì)動(dòng)植物進(jìn)化結(jié)果進(jìn)行解釋。1973年，MaynardSmith和Price提出進(jìn)化穩(wěn)定策略，被學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為是進(jìn)化博弈理論誕生的標(biāo)志。ESS作為進(jìn)化博弈中最為基礎(chǔ)的均衡概念，其核心思想為，若一個(gè)現(xiàn)存策略是進(jìn)化穩(wěn)定均衡策略，那么必須存在一個(gè)正的入侵障礙，使得在變異策略的頻率低于該障礙時(shí)，現(xiàn)存的策略能夠比變異策略獲得更高的收益。任何策

8、略x作為ESS具有以下兩個(gè)性質(zhì)：復(fù)制動(dòng)態(tài)是ESS之外的另一個(gè)核心概念。復(fù)制動(dòng)力學(xué)方程是用于描述博弈方策略調(diào)整動(dòng)態(tài)機(jī)制的模型，是描述一個(gè)特定策略在一個(gè)種群中被采用的頻數(shù)或頻度的常微分方程。由上述性質(zhì)可得，當(dāng)某一策略所得收益大于平均收益時(shí)，該策略會(huì)在長(zhǎng)期進(jìn)化過(guò)程中得到其他博弈方的學(xué)習(xí)、模仿，并最終成為ESSo復(fù)制動(dòng)力學(xué)方程常使用這一微分形式進(jìn)行表示，其中xi表示在某時(shí)刻選擇策略i的人數(shù)在群體中所占的比例，f表示群體中個(gè)體進(jìn)行隨機(jī)配對(duì)匿名博弈時(shí)，群體中選擇策略s。的個(gè)體所得的期望收益f表