Публикации

Имитационное моделирование поведения первобытного общества с учетом альтруизма

Автор: Никитин С.А.

Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант №10-06-00362

В лаборатории математической социологии ЦЭМИ РАН ведутся исследования по моделированию социально-этических аспектов в экономических системах. Одним из направлений исследований является имитационное моделирование эволюции общества на ранних стадиях его развития с учетом альтруизма. В частности используются эволюционный подход Г. Спенсера и генетический подход В. Эфроимсона, которые объединены в данной работе.

Использованная в работе программа была разработана С. Лушиным в программной среде Borland C++ Builder 6.0.

Целью имитационной модели был анализ выживаемости первобытного племени в зависимости от различных внешних условий и внутренних характеристик каждого члена племени, в частности, альтруизма.

Описание внешней среды

Племя располагается на территории, представляющей собой квадрат, перемещаясь внутри которого каждый житель ищет пропитание. Функция распределения пищи по территории задается формулой image002.gif, где x,y – координаты точки, z – количество пищи в данной точке. Параметры a, b, c, d, e – могут быть различными и устанавливаются пользователем до запуска очередного цикла программы. Также в данной местности случайным образом без участия пользователя выделяются четыре клетки, играющие роль опасностей с тремя степенями вредоносности также задаваемых случайно, попадая в которые человек теряет часть своего здоровья, которая устанавливается пользователем.

Описание племени

Племя может быть охарактеризовано следующими параметрами, являющихся переменными, значение которых устанавливается до запуска программы: 
  • начальное число людей; 
  • продолжительность жизни (является равномерно распределенной случайной величиной с задаваемым пользователем средним значением и отклонением от него);
  • доля женщин;
  • доля «гена альтруизма» (обуславливает предрасположенность членов племени к альтруистическому поведению, например, помощи другому при его столкновении с опасностью);
  • доля «гена агрессии» (обуславливает предрасположенность эгоистического поведения членов племени, например, при борьбе встретившихся неженатых мужчин племени за женщину или еду);
  • радиус взаимодействия (максимальное расстояние между двумя членами племени, когда между ними происходит взаимодействие – конфликт между мужчинами или создание семьи между холостым мужчиной и незамужней женщиной);
  • число тактов невзаимодействия (время, когда между членами племени, находящимися на расстоянии, не превосходящем радиус взаимодействия, ничего не происходит);
  • скорость перемещения (количество клеток, которые проходит житель за единицу времени);
  • радиус слышимости (максимальное расстояние, с которого другие члены племени услышат попавшего в опасность соплеменника);
  • радиус видимости (максимальное расстояние, с которого другие члены племени увидят попавшего в опасность соплеменника);
  • коэффициент подражания плохому (сила влияния, с которой член племени становится эгоистичнее и агрессивнее, если встретит соплеменника с более низким уровнем альтруизма);
  • коэффициент подражания хорошему (сила влияния, с которой член племени становится альтруистичнее и добрее, если встретит соплеменника с более высоким уровнем альтруизма);
  • коэффициент подражания Идеалу (степень желания каждого члена племени подражать соплеменнику с уровнем альтруизма, считаемым в данном племени наилучшим (идеальным));
  • альтруизм Идеала;
  • прожиточный минимум (минимальное количество пищи для сохранения собственной силы члена племени, в противном случае сила уменьшается на 10 процентов);
  • уровень интеллекта (обуславливает способность найти место с наибольшим количеством пищи с определенной вероятностью, задаваемой пользователем);
  • максимальное количество детей в семье;
  • вероятность появления ребенка;
  • возраст выхода из семьи;
  • вероятность передачи «гена альтруизма».
Также в племени присутствует вождь, в задачи которого входит наказание холостых мужчин племени за драку друг с другом, а также распределение пищи из общего «котла» между всеми членами поровну. Каждый свободный член племени складывает в общий котел половину добытого пропитания.

Поведение членов племени

Если встречаются двое холостых мужчин, то между ними происходит конфликт из-за еды. Поскольку сила каждого члена племени, его жестокость и доброта являются равномерными случайными величинами, то исходы конфликтов могут быть разными. А именно, если один из участников «плохой» и одновременно сильнее, то драка закончится убийством слабого, и сильный заберет всю добытую им еду. Если же более сильный окажется «хорошим», то убийства не произойдет, но еду у слабого он все равно отберет.

Поведение человека, попавшего в опасное место («опасную» клетку) может быть охарактеризовано двояко: если он видит, что у него хватает сил справиться с опасностью, то он действует, не призывая никого на помощь, и при этом теряет часть здоровья, в противном случае он зовет соплеменников на помощь. Значения т.н. функции преодоления, т.е. необходимого количества силы для того, чтобы справиться с опасностью, устанавливается пользователем. Если никого не оказывается в зоне слышимости или видимости, то соплеменник, столкнувшийся с опасностью, погибает.

Выходными данными программы являются следующие:
  • число побед (фактически число драк за весь период существования племени, закончившихся убийством одного из участников);
  • конечное число людей в племени (примечание: промежуток времени, на котором рассматривается жизнь племени, может быть установлен пользователем произвольно также как и длина одного такта, выраженного в миллисекундах);
  • родившиеся дети (общее количество детей, родившихся за период жизни племени);
  • общий котёл (количество пищи в котле, собранное за весь рассматриваемый период);
  • наказанные (общее число наказанных вождем соплеменников за драки в течение заданного периода жизни племени).

Описание интерфейса

Интерфейс состоит из нескольких окон: одного главного и шести вспомогательных. В главном окне находятся кнопки вызова вспомогательных окон, в которые вводятся необходимые начальные условия, кнопки запуска и приостановки программы. Кроме этого, в главном окне находится графическое представление территории, на котором живет племя – квадрат, с перемещающимися внутри него кружками разного цвета, символизирующие членов племени. Красные кружки символизируют незамужних женщин, синие – холостых мужчин, зеленые – членов образовавшихся семей (родителей и детей), один лиловый кружок символизирует вождя племени. Также выводятся графики средней силы, среднего интеллекта племени, а также график влияния общества на индивида (фактически график среднего альтруизма). Дети рождаются с силой и интеллектом, равными соответствующим средним значением этих характеристик у его родителей. Уровень силы и интеллекта изначально являются случайными величинами, задаваемыми в интервале от 0 до 100.

image003.png
Рис. 1. Вид главного окна.

image005.png
Рис. 2. График средней силы.

image007.png
Рис. 3. График среднего интеллекта.

image009.png
Рис. 4. Окно для ввода начальных условий.

image011.png
Рис.5. Окно для ввода условий взаимодействия между соплеменниками.

image013.png
Рис. 6. Окно для ввода параметров питания

image015.png
Рис. 7. Окна для ввода параметров интеллекта

image017.png
Рис. 8. Окно для ввода характеристик семьи.

image019.png
Рис. 9. Окно для ввода параметров опасностей.

Расчеты и выводы

Целью проведенных расчетов являлось выявление влияния альтруизма членов племени на его выживаемость.

Начальные условия представлены выше.

Изменяющимся параметром была выбрана вероятность передачи «гена альтруизма».

Всего было проведено 500 запусков программы с одновременным изменением через каждые 50 запусков следующих параметров: доля гена альтруизма, коэффициент подражания хорошему, альтруизм Идеала, вероятность передачи «гена альтруизма». Результаты представлены в таблице ниже.

Таблица 1. Результаты имитационного моделирования.

Начальные условия

Средние значения результирующих показателей для 10 серий запусков программы (по 50 запусков в каждой серии с одинаковыми начальными условиями)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

0,05

0,05

0,1

1

0,05

18,46

259,28

79,64

38,56

212035,52

0,01

-10,60

-12,26

0,15

0,15

0,1

2

0,15

16,22

253,88

64,10

33,16

191366,44

0,06

-15,92

-16,60

0,25

0,25

0,1

3

0,25

16,02

274,48

52,90

41,74

237158,52

0,13

-17,82

-18,88

0,35

0,35

0,1

4

0,35

0,94

313,62

39,98

44,78

302169,42

0,50

-9,80

-11,24

0,45

0,45

0,1

5

0,45

0,22

337,58

35,96

51,90

366640,62

1,23

-3,92

-6,56

0,55

0,55

0,1

6

0,55

0,34

348,30

24,16

59,00

455893,20

2,26

-0,20

-3,46

0,65

0,65

0,1

7

0,65

0,18

368,94

18,00

65,48

566372,74

4,08

-1,00

-2,48

0,75

0,75

0,1

8

0,75

0,18

374,12

10,18

63,60

619188,28

5,74

-3,20

-3,14

0,85

0,85

0,1

9

0,85

0,06

399,34

13,94

76,84

767630,56

8,31

-3,40

-1,54

0,9

0,9

0,1

9

0,9

0,14

392,54

5,06

75,50

775953,96

9,33

-1,14

-5,46



Таблица 2. Пояснения к таблице 1. 

Номер столбца таблицы 1

Название столбца таблицы 1

1

Доля гена альтруизма в племени

2

Коэффициент подражания хорошему

3

Коэффициент подражания плохому

4

Альтруизм Идеала

5

Вероятность передачи гена альтруизма

6

Число побед в драках за весь период существования

7

Число детей за весь период существования племени

8

Количество наказанных вождем за драку за весь период

9

Численность племени на конец периода существования

10

Количество пищи в котле на конец периода

11

Влияние общества на индивида в конце периода

12

Прирост силы на конец периода по сравнению с началом

13

Прирост интеллекта к концу периода в сравнении с началом


Альтруизм («хорошесть») каждого члена племени изменяется во времени по следующему правилу:

image022.gif, где

image024.gifimage026.gif - коэффициенты,
A – альтруизм члена племени в начальный момент времени,
image028.gif - средний прирост альтруизма во всем племени,
I – альтруизм Идеала (внешний стандарт).

Начальное значение альтруизма является случайной величиной и задается программой без участия пользователя.

Из таблицы 1 видно, что с ростом показателей, характеризующих альтруизм, увеличивается численность племени, количество детей, количество собранной пищи, и уменьшается количество драк и убийств в племени.

Результаты имитаций, часть которых приведена в таблице, представлены ниже в графическом виде.

image030.gif
Рис. 10. Зависимость численности племени на конец периода от альтруизма.

image032.gif
Рис. 11. Зависимость количества рожденных детей за весь период от альтруизма в племени

image034.gif
Рис. 12. Зависимость количества пищи в котле от альтруизма в племени. 

image036.gif
Рис. 13. Количество наказанных за драку в зависимости от альруизма.

image038.gif
Рис 14. Зависимость между численностью племени и количеством пищи, принесенным в общий котел.

В результате было установлено, что альтруизм оказывает заметное влияние на выживаемость племени и рост его численности. Существенное влияние оказывает также влияние внешней среды, т.е. наличие пищи и количества «опасностей» на территории проживания.

Литература
  1. А.Р. Бахтизин. Агент-ориентированные модели экономики. М.: Экономика, 2008
  2. Ю.М. Бородай. К вопросу о социально-психологических аспектах происхождения и первобытнородовой общины. Принцип историзма в познании социальных явлений. М.: «Наука», 1972
  3. В.Л. Макаров, А.Р. Бахтизин, С.С. Сулакшин. Применение вычислимых моделей в государственном управлении. М.,: Научный эксперт, 2007
  4. Г. Спенсер. Научные основания нравственности. М.: УРСС, 2007 (факсимиле с издания 1892 г.)
  5. В. П. Эфроимсон. Родословная альтруизма. Новый мир, №10, 1971

Возврат к списку