约翰.梅纳德.史密斯

走近演化博弈论之父——约翰 走近演化博弈论之父——约翰.梅纳德.史密斯 摘要：本文主要介绍演化博弈论之父——约翰.梅纳德.史密斯的人生经历，以及他在演化博弈论等领域作出的贡献。并收集了他人对约翰.梅纳德.史密斯的评价，最后作出个人对约翰.梅纳德.史密斯的解读。 关键词：演化博弈论 生平 学术贡献 评价 TOC \o "1-3" \h \z \u 一、 生平介绍 2 1、 第一阶段： 2 2、 第二阶段： 2 二、 学术著作 2 三、 学术贡献 2 四、 所获荣誉 3 五、 他人评价 3 六、 个人感想 4 七、 参考文献 4 1、​ 生平介绍 1、​ 第一阶段： 1920年出生于英国伦敦一个医生之家，1928年父亲去世之后搬到英国的一个乡村小城Exmoor ,在那里他渐渐地喜欢上自然史。就读于伊顿公学期间，读过曾经同样是伊顿公学学生的J.B.S. Haldane 的著作，并受其影响深深的迷上了达尔文生物演化理论和数学。1938年毕业于伊顿公学，1939年二战爆发，他志愿服兵役却因视力问题被拒绝，事后他曾自我调侃“我糟糕的视力是一种优势选择，他让我免于被射击”。于是，他在剑桥三一学院攻读工程学专业并于1941年获得了工程学学位。同年他与Sheila Matthew结婚并有2个儿子1个女儿。1942年到1947年间，他投身于军事飞机设计。但最终，飞机的噪音让他失去了原有的兴趣。 2、​ 第二阶段： 约翰.梅纳德.史密斯改变了他的职业生涯，进入伦敦大学学院（UCL）学习动物学（zoology），并师从遗传学大师J.B.S. Haldane致力于研究果蝇的遗传问题。从1958年毕业到1965年，梅纳德·史密斯一直担任伦敦大学学院的动物学讲师，期间他主办了果蝇实验室并致力于实验遗传学的研究。看到苏联对匈牙利的残忍镇压后，于1956年退党。1965年，约翰.梅纳德.史密斯和许多志士仁人一起创建了英国苏塞克斯大学(University of Sussex)，并开始担任该校生物科学学院院长一职，从此他开始转向对生物学理论问题的思考，特别致力于对生物演化理论和种群遗传学的研究。1985年退休后，著作等身的约翰.梅纳德.史密斯仍作为荣誉教授从事研究工作，并发了一百多篇。2004年4月19日，约翰.梅纳德.史密斯在他的书桌前溘然长逝，留下他的妻子和孩子。 2、​ 学术著作 1、​ 1958年，《The Theory of Evolution》； 2、​ 1973年，他和乔治.普瑞斯一起在著名的《自然》杂志上发表题为《动物冲突的逻辑》一文； 3、​ 《The Evolution of Sex 》 ； 4、​ 1981年，《演化与博弈论》 ； 5、​ 1995年，《The Major Transitions in Evolution》； 6、​ 2003年，约翰.梅纳德.史密斯与大卫.哈珀尔合著出版了他最后一本著作——《动物信号发射》（Animal Signals）。 3、​ 学术贡献 约翰.梅纳德.史密斯把博弈论的思想纳入到生物演化的中，揭示了动物群体行为变化的动力学机制。在演化博弈论中，达尔文适应度提供给了一个自然而准确的容易测度的一维常量；而且在求解博弈模型时，“人类理性”这一概念被“演化稳定性”所取代了，使得有很好的理论基础来证明种群将通过演化达至稳定的状态。构建了种群中的个体成员相互之间的博弈行为，并且考虑了种群的动态变化和可能出现的均衡状态。研究了动物之间的竞争行为，认为生物获得的适应度不仅依赖于自己的策略，并且在更大程度上依赖于对手的行为。当采取特定策略带来的适应度超过群体平均水平时，种群中采取该策略生物的频率及其适应度将上升。引入“演化稳定性策略”这一概念，简称EES，即：如果整个种群的每一个成员都采取这种策略，那么在自然选择的作用下，不存在一个具有突变特征的策略能够侵犯这个种群，换言之，在环境的一次大变动后，种群内可能出现一个短暂的演化上的不稳定阶段，甚至出现较大的波动，但ESS一旦确立，整个种群就会趋于稳定，此时偏离 ESS的行动就要受到自然选择的惩罚。从博弈论的角度讲，ESS是对纳什均衡的特有精炼而且具有较大的稳健性。他于1973年与普瑞斯一起提出了“鹰鸽博弈模型”，用以分析动物间的成对竞争，因该模型无法应用于所有那些适应度是频率以来的情形，将该模型拓展得到一个新的模型，描述了一个与群体内其他个体所构成的某个群体之间的互动行为，或是个体与整个群体所表现的某种平均特性之间的博弈。 约翰.梅纳德.史密斯使用复制动态的数学方程和演化稳定策略的基础概念重新阐释了演化问题的两大机制——选择机制和变异机制，从而使生物学家对生物演化的看法产生了革命性的变化。分析了“消耗战”模型的显著特点是：参与博弈的动物能够从一个连续分布的策略集中选择策略，而不是只拥有一个离散的备选策略集合。这种消耗战发生在从不参加危险战斗的物种中，受伤的可能性很小，这类物种中的一切争端都是用传统的方式摆摆架势来求得解决，要想赢得胜利，只要坚持到底毫不动摇，而付出的代价则是竞争持续时间。考察了博弈论模型和种群遗传模型之间的关系、演化和学习之间的关系。他致力于如何将博弈论理论应用于生存史策略的演化问题。讨论了演化博弈论中最为艰深的理论问题——竞争过程中的信息传递，并在博弈论的背景下讨论了合作的演化问题。 4、​ 所获荣誉 7、​ 1986年获达尔文奖章(Darwin Medal) ； 8、​ 1990年获Frink Medal ； 9、​ 1991年获意大利巴仁奖(Balzan Prize) ； 10、​ 1995年获林奈奖章(Linnean Medal) ； 11、​ 1997年获Roval Medal ； 12、​ 1999年获科普利奖章(Copley Medal)和克雷福德生物科学奖(The Crafoord Prize) ； 13、​ 2001年获京都奖(Kyoto Prize) ； 14、​ 2008年获Darwin-Wallace Award ，这个奖项是伦敦林奈学会每50年授予一次，约翰.梅纳德.史密斯是仅有的13个人中的一个； 15、​ 被公认为“演化博弈论之父”，苏塞克斯大学将生命科学大楼改名为“约翰.梅纳德.史密斯楼”。欧洲演化生物学会还设立了“约翰.梅纳德.史密斯奖”，用以奖励演化生物学领域的青年学者。 5、​ 他人评价 当然，利用ESS 思想研究动物行为的进化还存在着许多困难。最主要的是在实际问题中要确定出表现型集合(纯策略集)和支付函数是不容易的。此外，目前的ESS 理论还缺乏一个真实的遗传框架，而另一方面, 经典的群体遗传学理论又缺乏广泛的表现型相互作用的描述。尽管存在着许多问题和困难，但ESS理论十几年来无论在理论上，还是应用上都有了长足的进展，并且日益被越来越多的动物行为学家、行为生态学家和行为遗传学家所接受。目前这一理论已经进入动物行为学的各个领域。例如，性比例进化、利他行为、亲代与子代竞争、求偶策略、搜食策略、生境选择、生活史策略以及协同进化等等。英国著名行为生态学家道金斯(R. Dawkins )在其《自私的基因》一书中写道：“ 我总有一种预感，我们可能最终承认ESS 概念的发明，是自达尔文以来进化理论上最重要的发展之一，约翰.梅纳德.史密斯的ESS概念使我们第一次能够清楚地看到，一个由许多独立和自私实体所构成的集合体，如何最终变得象一个有组织的整体。我认为，这不仅对物种内是正确的，而对于有许多物种所构成的‘生态系统’以及‘群落’也是正确的。从长远观点来看，我预期ESS概念将会使生态学发生彻底的变革。” 且因《演化与博弈论》的出版而被称为“演化博弈论之父”。 6、​ 个人感想 首先，兴趣是最好的老师，当他看了Haldane的著作后，深受其影响深深迷上了达尔文的生物演化理论和数学，并能够付诸行动去研习相关的著作是很值得我们学习的，上了大学以后视野开阔了很多，涉猎了很多领域的知识，自己也确实是存在对知识的渴求，但是，却不能够坚持，不能够付诸努力去钻研自己想要了解甚至想要熟知的领域，想要知道的很多，但是努力去知道的又少之又少。 其次，对于他在改变他的职业生涯，进入伦敦大学学院（UCL）学习动物学（zoology），并师从遗传学大师J.B.S. Haldane致力于研究果蝇的遗传问题这一方面。感觉大多数人都是害怕改变的吧，至少我就害怕改变，虽然这可能与我们现在所处的年龄段并不相符。不要说从没有涉足的领域，即使是曾经有所了解只是许久没有回顾的领域我们都不敢尝试再次踏入，比如本次华中数模赛，其中A题应该是涉及物理方面的知识，我们小组只是大概的看了一下就决定直接放弃第一题。所以，对于约翰.梅纳德.史密斯毅然的选择踏入动物学这一领域的执着与坚定是值得我们学习的。敢想、敢做，大胆尝试才应该是青春的代名词。当作出了选择之后就要勇往直前也是至理名言，不能够畏难，不能够退却。也许正因为如此，才帮助约翰.梅纳德.史密斯在演化博弈论这一涉及生物学、博弈论和数学等交叉领域的巨大成就。 最后，他能够找到生物演化与博弈论之间的契机，并完美的结合，真的是对生物演化与博弈论的知识掌握的非常透彻。他应该算是为演化博弈论的发展奠定了基础吧，在他的研究基础上，更多的人关注博弈论在生物演化方面的应用，是对博弈论的发展与拓展，也是对生物演化研究的拓展。 7、​ 参考文献 [1] 李金明. 动物竞争行为与ESS 理论[J]. 自然杂志，11卷5期. [2] Dawkins，R.(卢允中, 张岱云译)《自私的基因》，科学出版社(1983 )90. [3]约翰.梅纳德.史密斯.生命的方程：进化的数学.[M].天地有大美. [4] 约翰.梅纳德.史密斯.《演化与博弈论》，复旦大学出版社.