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《三体》中猜疑链的一个简单数学模型

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在《黑暗森林》里,大刘提出了一个很有意思的想法:如果两个遥远星系的生物突然发现彼此存在,他们都有直接摧毁对方文明的能力,由于相互间的多重猜忌,他们都会直接选择消灭对方。但实际上这样的情形是否一定会发生呢?我觉得数学上可以用数列的方法给黑暗森林理论建模,研究一下。
假设两个文明X和Y互相同时发现彼此,他们可以选择和平相处,也可以摧毁对方。设文明X决意先发制人摧毁对方的可能性为p,以下称为进攻几率。可以设想,此进攻几率除了与文明本身的道德,文化以外,也很大程度上取决于对对方文明进攻意图的猜测,于是我们可以假设,文明X发动进攻的可能性是文明Y进攻几率的函数,表达为:Px = f(Py). 这里Py为文明Y的进攻几率的期望值。 由于二者间天文距离的存在,Py是无法直接观测到的,所以我们假设每个文明由自己的进攻几率函数来估计对方的进攻几率期望值(Py值)。
以下是进攻几率函数 f(p) 的一些简单性质:
1) 0<= p<= 1; 0 <= f( p ) <= 1 (进攻几率在0和1之间)
2) f(p) 为增函数. (若X知道Y会很可能进攻,则X也更可能进攻)
3) f(1) = 1 (如果知道对方一定会进攻,我方没有选择,也肯定也会进攻)


来自Android客户端1楼2017-04-26 13:18回复
    我们先站在文明X的角度看。假设Y的进攻的几率的初始值(在没有考虑猜疑链时)是P0。X的进攻几率是建立上对于对方的行为模式的猜测上,是为f(P0)。这时,文明X想到,Y的进攻几率反过来又取决于对X的进攻几率期望, 所以我们需要将其更新为f(f(P0));同理,在Y的进攻几率被更新后,X的几率也需要同样地进行更新,如此无穷反复,形成一个无尽的猜疑链。这个模型可以被进一步简化为一个关于进攻几率, P的数列:




    来自Android客户端2楼2017-04-26 13:21
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      这样,文明X最终的进攻几率为:


      来自Android客户端3楼2017-04-26 13:21
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        如果以上极限为1,则文明X必然会进攻。
        在一般情形下,易见进攻并不是必然的:
        1)如果进攻函数满足f(P) <= P,且P0 <1, 则数列p的极限值必不为1。此时智慧生物有小于1的机率发动进攻;
        2)但如果f(p) >p, 则数列p的极限值为1。此时文明X一定会发动进攻。
        用图简单总结下就是:


        来自Android客户端4楼2017-04-26 13:22
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          但是,如果我们引入进化的原则,答案会很不一样。假设两个文明(A和B)互相发现对方,两方的进攻几率函数分别为f1(p) 和f2(p). 并假设: f1(p) >p, 而f2(p) <=p.
          由前面的推论可知,A会立即发动进攻;B有一定几率会发动进攻。所以A显然更易存活下来(假设双方摧毁力相当)。
          假设宇宙很大,其中有很多文明在不断演化,分裂。在这个进化模型中,A文明的选择系数(selection coefficiency)会大于B文明。如果演化过程持续足够久,所有存活下来的文明必然都会是类似于A的 ( f(p) >p).
          证明结果就是,黑暗森林状态是很可能存在的。几个重要的假设前提是:
          1)不存在一个类似银河帝国的超级文明来管理宇宙;
          2)两方文明距离太远,所以无法相互了解,但双方都有直接摧毁对方的能力;
          3) 宇宙中有足够量的文明,使得以上的种群进化模型可以适用。


          来自Android客户端5楼2017-04-26 13:22
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            这不是数学可以算出来的


            IP属地:贵州来自Android客户端7楼2017-08-20 08:16
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              不同类型文明需求很可能大不同。就像地球就有喜氧与厌氧生物。那么俩者就根本没有冲突基础,甚至根本就不认为对方属于文明。所谓科技爆炸也会有生物局限性,起码在一定时间内也。高级文明有一定能力判断这个局限。就像蚂蚁蜜蜂也有组织性社会性,人类并不会感受丝毫威胁,没人担心荒野里某个巢穴里的虫子科技爆炸到威胁人。攻击要承受打到未知超级文明遭到灭顶的风险。不要扯什么光速星舰谁也抓不到,有攻就有防。低级文明没法推测更高文明有什么反制手段。盲目攻击风险大于收益,远不如逃避可靠。


              IP属地:河北来自Android客户端8楼2017-09-14 10:33
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                整个吧里唯一一条没有喷子的帖


                来自Android客户端9楼2017-09-27 21:25
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                  个人看法:只只字都识,一句都睇唔明


                  IP属地:广东来自iPhone客户端10楼2018-09-08 01:18
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                    大佬(看不懂的我)


                    来自手机贴吧11楼2020-03-09 10:57
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