Для цитирования:
Vershinina O. S., Ivanchenko M. V. Mutual synchronization of oscillations in a system of coupled evolutionary games [Вершинина О. С., Иванченко М. В. Взаимная синхронизация колебаний в системе связанных эволюционных игр] // Известия вузов. ПНД. 2023. Т. 31, вып. 5. С. 610-621. DOI: 10.18500/0869-6632-003056, EDN: WTYVYA
Mutual synchronization of oscillations in a system of coupled evolutionary games
[Взаимная синхронизация колебаний в системе связанных эволюционных игр]
Цель работы — исследовать коллективную динамику системы связанных сообществ, эволюционирующих по принципу популяционной игры «Битва полов». Отдельное сообщество включает в себя две взаимодействующие популяции игроков противоположного пола, где каждый игрок обладает одной из двух возможных конкурирующих стратегий поведения. Необходимо определить возможность взаимной синхронизации колебаний числа игроков, придерживающихся той или иной стратегии, построить область синхронизации, а также оценить зависимость свойств колебаний от силы связи.
Методы. В данной работе исследуется система связанных посредством миграции эволюционных игр «Битва полов». Для моделирования эволюционной игровой динамики используется стохастический процесс Морана, а для многократной симуляции отдельных игровых траекторий применяется метод Монте-Карло. Для определения взаимной синхронизации используются критерии захвата частоты и фазы колебаний.
Результаты. Показано, что в системе связанных эволюционных игр «Битва полов» при достаточно сильной связи наблюдается взаимная синхронизация колебаний. В частности, частоты колебаний двух сообществ подстраиваются и начинают совпадать при некотором параметре взаимодействия, а сами колебания становятся практически идентичными. Подобный результат наблюдался и для ансамбля более чем двух сообществ.
Заключение. Определена зависимость средних частот колебаний сообществ от силы связи, продемонстрирована подстройка колебаний с увеличением силы связи, тем самым показана возможность взаимной синхронизации в модели связанных эволюционных игр «Битва полов». Численно найдена область частотной синхронизации.
- Pikovsky A, Rosenblum M, Kurths J. Synchronization: A Universal Concept in Nonlinear Sciences. New York: Cambridge University Press; 2001. 411 p. DOI: 10.1017/CBO9780511755743.
- Neiman A, Pei X, Russell D, Wojtenek W, Wilkens L, Moss F, Braun HA, Huber MT, Voigt K. Synchronization of the noisy electrosensitive cells in the paddlefish. Phys. Rev. Lett. 1999;82(3): 660–663. DOI: 10.1103/PhysRevLett.82.660.
- Schafer C, Rosenblum MG, Abel HH, Kurths J. Synchronization in the human cardiorespiratory system. Phys. Rev. E. 1999;60(1):857–870. DOI: 10.1103/PhysRevE.60.857.
- Tass P, Rosenblum MG, Weule J, Kurths J, Pikovsky A, Volkmann J, Schnitzler A, Freund HJ. Detection of n:m phase locking from noisy data: Application to magnetoencephalography. Phys. Rev. Lett. 1998;81(15):3291–3294. DOI: 10.1103/PhysRevLett.81.3291.
- Amiri M, Bahrami F, Janahmadi M. Functional contributions of astrocytes in synchronization of a neuronal network model. Journal of Theoretical Biology. 2012;292:60–70. DOI: 10.1016/j.jtbi. 2011.09.013.
- Blasius B, Huppert A, Stone L. Complex dynamics and phase synchronization in spatially extended ecological systems. Nature. 1999;399(6734):354–359. DOI: 10.1038/20676.
- Simonis JL. Demographic stochasticity reduces the synchronizing effect of dispersal in predator– prey metapopulations. Ecology. 2012;97(3):1517–1524. DOI: 10.1890/11-0460.1.
- Shabunin AV. Synchronization of infections spread processes in populations interacting: Modeling by lattices of cellular automata. Izvestiya VUZ. Applied Nonlinear Dynamics. 2020;28(4):383–396 (in Russian). DOI: 10.18500/0869-6632-2020-28-4-383-396.
- Smith JM. Evolution and the Theory of Games. Cambridge: Cambridge University Press; 1982. 234 p. DOI: 10.1017/CBO9780511806292.
- Dawkins R. The Selfish Gene. Oxford: Oxford University Press; 1976. 224 p.
- Nowak MA, Sasaki A, Taylor C, Fudenberg D. Emergence of cooperation and evolutionary stability in finite populations. Nature. 2004;428(6983):646–650. DOI: 10.1038/nature02414.
- Taylor C, Fudenberg D, Sasaki A, Nowak MA. Evolutionary game dynamics in finite populations. Bull. Math. Biol. 2004;66(6):1621–1644. DOI: 10.1016/j.bulm.2004.03.004.
- Vershinina O, Ivanchenko M, Denisov S. Quasi-stationary oscillations in game-driven evolutionary dynamics. Cybernetics and Physics. 2019;8(4):307–311. DOI: 10.35470/2226-4116-2019-8-4-307- 311.
- Traulsen A, Claussen JC, Hauert C. Coevolutionary dynamics: From finite to infinite populations. Phys. Rev. Lett. 2005;95(23):238701. DOI: 10.1103/PhysRevLett.95.238701.
- Rosenblum M, Pikovsky A, Kurths J, Schafer C, Tass PA. Chapter 9 Phase synchronization: From theory to data analysis. In: Moss F, Gielen S, editors. Handbook of Biological Physics. Vol. 4. Elsevier Science; 2001. P. 279–321. DOI: 10.1016/S1383-8121(01)80012-9.
- Holt CA, Roth AE. The Nash equilibrium: a perspective. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2004;101(12):3999–4002. DOI: 10.1073/pnas.0308738101.
- 1214 просмотров