收入再分配对中国合作演进的影响

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英文标题：
《Effects of income redistribution on the evolution of cooperation in
  spatial public goods games》
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作者：
Zhenhua Pei, Baokui Wang and Jinming Du
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最新提交年份：
2016
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英文摘要：
  Income redistribution is the transfer of income from some individuals to others directly or indirectly by means of social mechanisms, such as taxation, public services and so on. Employing a spatial public goods game, we study the influence of income redistribution on the evolution of cooperation. Two kinds of evolutionary models are constructed, which describe local and global redistribution of income respectively. In the local model, players have to pay part of their income after each PGG and the accumulated income is redistributed to the members. While in the global model, all the players pay part of their income after engaging in all the local PGGs, which are centered on himself and his nearest neighbours, and the accumulated income is redistributed to the whole population. We show that the cooperation prospers significantly with increasing income expenditure proportion in the local redistribution of income, while in the global model the situation is opposite. Furthermore, the cooperation drops dramatically from the maximum curvature point of income expenditure proportion. In particular, the intermediate critical points are closely related to the renormalized enhancement factors.
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中文摘要：
收入再分配是指通过税收、公共服务等社会机制，将收入从一部分个人直接或间接地转移给另一部分人。利用空间公共物品博弈，我们研究了收入再分配对合作演化的影响。构建了两类分别描述收入局部再分配和全球再分配的演化模型。在本地模式中，玩家必须在每次PGG后支付部分收入，并将累积收入重新分配给成员。而在全球模式中，所有参与者在参与所有以自己和近邻为中心的本地PGG后，都会支付部分收入，而累积的收入会重新分配给全体人口。我们发现，随着收入支出在地方收入再分配中所占比例的增加，合作显著繁荣，而在全球模型中，情况恰恰相反。此外，合作从收入支出比例的最大曲率点急剧下降。特别是，中间临界点与重整化增强因子密切相关。
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分类信息：

一级分类：Physics        物理学
二级分类：Physics and Society        物理学与社会
分类描述：Structure, dynamics and collective behavior of societies and groups (human or otherwise). Quantitative analysis of social networks and other complex networks. Physics and engineering of infrastructure and systems of broad societal impact (e.g., energy grids, transportation networks).
社会和团体（人类或其他）的结构、动态和集体行为。社会网络和其他复杂网络的定量分析。具有广泛社会影响的基础设施和系统（如能源网、运输网络）的物理和工程。
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一级分类：Quantitative Finance        数量金融学
二级分类：General Finance        一般财务
分类描述：Development of general quantitative methodologies with applications in finance
通用定量方法的发展及其在金融中的应用
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PDF下载：
--> Effects_of_income_redistribution_on_the_evolution_of_cooperation_in_spatial_publ.pdf (1.33 MB)

2022-5-27 14:34:24 上传

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关键词：对中国 再分配 distribution Quantitative public goods

收入再分配对空间公共物品合作演变的影响贝聿铭、王宝奎和金明，首都医科大学口腔医学院口腔修复科，北京，100050，中国人民解放军第92060号单位，大连，116041，东北大学信息科学与工程学院，沈阳，110819，中国邮箱：peizhenhua1983@163.com，则，baokuiwang@outlook.comandjmdu1987@163.comOctober2016年摘要。收入再分配是指通过税收、公共服务等社会机制，直接或间接地将个人收入转移给他人。利用空间公共产品博弈，我们研究了收入再分配对合作演化的影响。构建了两类分别描述地方和全球收入再分配的演化模型。在本地模式中，玩家必须在ea ch PGG之后支付部分收入，并将累积收入重新分配给成员。而在全球模式中，所有参与者在参与所有以自己和近邻为中心的本地PGG后支付部分收入，累积的收入将重新分配给全体人口。我们表明，随着地方收入再分配中收入自立比例的增加，合作显著繁荣，而在全球模型中，情况恰恰相反。此外，合作从收入支出比例的最大曲率点急剧下降。特别是，中间临界点与重整化增强因子密切相关。PACS编号：02。50.Le，87.23。千克，87.23。关键词：进化博弈论、公共产品博弈、人类合作、收入分配。

物理任何信件都应写给的作者。收入再分配对合作演变的影响21。从人类社会到动物界，大多数复杂系统的稳定性都依赖于个人收集的公共物品。萨缪尔森对公共产品最精确的技术定义是，一种可以被其他消费者消费而无需额外成本的产品[1]。然而，在大多数人的意识中，这个词勾起了所有公民都可以消费的商品的形象，如国防、环境保护、医疗保险和高速公路。大多数ZF都将大量资源投给私人物品的提供，而这种普遍性的提供计划可以将收入从富人重新分配给穷人。收入的再分配可能会给那些付出的人带来不可排除的好处，而且许多这样的计划是普遍的，因为每个人都有资格获得，而且提供是免费的。收入再分配的经典形式之一是税收制度，在该制度中，人们按固定税率纳税。挣钱越多的人交的税就越高，因此ZF没收了他们更多的收入。税收资金通过ZF提供各种公共和社会服务来造福整个社会，在向社会低收入成员支付福利金和其他形式的现金援助的情况下，收入的直接转移可能发生。尽管自然选择有利于最优秀和最成功的个体，这反过来又意味着一种与生俱来的自我，这极大地挑战了合作的概念，但对人类社会合作演变的经济影响可能只是合作行为预防il的缺失条件。

作为这一领域的理论基础，进化博弈论已经成为了解合作如何在社会经济系统中盛行的最常用的方法之一[6，7]。进化生物学、社会学、人体学和经济学通常会分析这样的系统，其中成功的策略通过模仿或基因复制传播。最近，从统计物理学到这些系统的方法的应用带来了许多重要的见解。众所周知，公共物品博弈（PGG）是进化博弈论中最著名的para-digms之一，由群体参与，经常用于讨论个人与公共利益之间的冲突[8]。在一个典型的PGG中，n个玩家被要求决定是否为一个公共池出资。他们很清楚，投资总额将乘以增强因子r（r>1），然后平均分配给所有参与者，考虑到他们的贡献。显然，没有贡献的球员比团队贡献者表现更好。因此，整个体系可能会演变为“公地悲剧”[9]。不相关的个体之间在相当大的群体中出现合作，这涉及到社会科学的各个领域【10】。已经提出了许多机制，以明确在叛逃者的剥削下，合作行为的繁荣，如自愿[11]、惩罚[12、13、14]、社会多样性[15]、异质财富分配[16]、多样贡献[17]、马修效应[18]、共同进化[19、20]和相互依存的网络[21、22]。然而，众所周知，人类利他主义的收入再分配对合作进化的影响远远超出了动物世界中观察到的影响[23]。

在社会经济系统中，人们普遍认为，给予的动机是利他主义以外的多种因素[24]。之前关于物理模型的研究很少考虑特定因素，如收入再分配，如何影响复杂社会经济系统中合作的演变。受开创性作品的启发，我们考虑了空间PGG中收入再分配的不同层次。具体而言，本文分别研究了地方和全球收入再分配对合作演化的影响。基本上，我们假设每个球员都参与当地PGG，这些PGG以自己和最近的邻居为中心，以获得当地收入。基于此，在局部收入再分配模型中，参与者必须根据每轮给定的收入支出比例，将其理想收入的一部分支付给焦点群体。与PG G过程中的供款行为不同，这种强制支付被称为二阶支付。随后，累积的国际贸易术语解释通则重新分配给该集团的所有成员，而不考虑其策略和二阶付款的数量。另一方面，在全球收入再分配中，参与者将其理想收入的一部分支付给全体人口。同样，累积的收入随后被重新分配给整个人口中的所有参与者。然而，在我们的工作中，这两种类型的再分配模型本质上是不同的，它们在空间PGG的不同阶段发挥着不同的作用。在现实中，收入的地方再分配似乎是经济体系中的一种特殊交易税，它是根据贸易差额的限定数量征收的。然后，再将收入统一分配给集团成员，这相当于特定行业的财政补贴。

而在全球收入再分配中，二次支付和收入再分配的过程可归类为征收和再分配个人所得税总收入的过程。显然，两种类型的收入再分配模式在征收和再分配过程上有本质的区别。值得注意的是，我们发现，随着当地收入再分配中总人口收入支出比例的增加，空间PGG合作的演变得到了显著的推动。而在全球收入再分配中，合作的演变趋势是相反的。同时，存在一个中间临界点，即每个固定的重整化增强因子的收入支出比例，其中合作行为显著下降。2、具有局部收入再分配的空间PGG我们使用一个具有周期边界条件的L×L方格和von Neummanneighbourhood，其中每个玩家被M=4个局部近邻包围，每个PGG的群大小为G=M+1。晶格上没有空的站点，每个玩家都参与以自己和最近邻居为中心的G局部PGG。值得注意的是，方形格子是最简单的网络，它允许我们在混合人口假设之外，考虑收入再分配对合作4go演变的影响，并考虑参与者之间的群体互动，而不是随机互动[5]。此外，它允许我们更详细地研究收入再分配对合作演变的影响，而不受异质性的影响。最初，玩家要么被设计成一个操作员，要么被设计成一个概率相等的叛逃者。

在不失去普遍性的情况下，合作者向公共池贡献1，而叛逃者在每个PGG中不贡献任何东西。总贡献随后乘以增强因子r，然后平均分配给同一组中的G成员，而不考虑其策略。因此，从事一次PGG的叛逃者的收入为∏d=r·nc/G=η·nc，而合作者的相应收入为∏c=∏d- 1，其中ncis是gro up中的运算符数，η=r/G表示每个PGG中的重整化增强因子。在游戏结束后，每个玩家都必须按照既定的收入支出比例plr将部分收入支付给团队。我们强调，ParameterPlrd注意到在focalgroup的单个PGG中获得的收入比例。随后，该组球员的累计收入支出将重新分配给G组成员，而不考虑他们的战略和二阶付款金额。因此，本地收入再分配后，该组中每个玩家的实际收入为∏′li=∏li·（1- plr）+SlG/G，（1）其中∏lide表示球员在一个PG G后的收入，SlG=plr·PGli=1∏LI是团队成员累计二阶付款的总和。我们假设，当一个公共品由私人在积极的层面上提供时，其提供是自由的，不受收入再分配的影响[25]。此外，我们假设再分配过程是无成本的，如果在相应的PGG之后，球员的收入∏LI不为正，那么球员不会向团队支付任何费用。在与所有以自己和最近邻居为中心的群体接触后，玩家获得了∏l=PGli=1∏′li。随后，允许每个玩家从一个随机选择的最近邻居那里学习。

具体而言，玩家x采用随机邻居y的策略，概率由其最终支付sW（x）的差异决定←y） =1+exp[（πx- πy）/κ]，（2）其中κ表示策略更新过程中的选择强度。根据之前的研究【26】，我们在这项工作中简单地将κ设置为0.5，主要关注收入再分配对空间PGG合作进化的影响。在这项工作中，我们采用同步蒙特卡罗模拟（MCS）程序来更新玩家的策略。此外，我们采用L=100线性尺寸的方形板条冰，以避免有限尺寸的影响。除非另有说明，否则本节中显示的所有模拟结果最多需要10代，然后由其他代进行采样。在50种不同的初始条件下，对合作者分数的结果进行平均。收入再分配对合作演变的影响50.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.20.00.20.40.60.81.0合作频率plr=0 plr=0.3 plr=0.5 plr=0.7 plr=1.0图1。空间PGG中的合作演变，局部收入再分配作为η的函数，plr值不同。下面，我们给出了局部收入分配对空间PGG合作演化影响的模拟结果。我们首先展示了整个人群合作行为的演变，作为因子η归一化增强的函数，plrin的不同值如图1所示。如图1所示，随着收入-支出比例plr的增加，方格子上的合作发展迅速，这有助于合作行为在更恶劣的条件下盛行。

特别是，随着plruntil plr=1.0的增加，方格上合作者的生存能力稳步提高，即使在η=0.35时，整个群体也可以轻松实现完全合作。众所周知，在PGG的背景下，小值的增强事实有利于叛逃者，大值有利于合作者【27】。在我们的工作中，与plr=0时的合作频率相比，当plr>0时，合作者有更好的生存机会。定性上，在一组中的每个PGG之后，每个叛逃者的收入为∏ld，每个合作者的相应收入为∏lc，其中∏ld- ∏lc=1。随后，根据给定的概率plr，将部分收入支付给集团后，每个叛逃者的剩余收入为∏′ld=∏ld·（1- plr），且∏′lc=∏lc·（1- plr）用于每个合作者的剩余收入。然后，将累积收入重新分配给集团成员，而不考虑其战略和贡献。因此，该组中每个叛逃者的最终报酬为∏′ld=∏′ld+SlG/G，每个合作者的最终报酬为∏′lc=∏′lc+SlG/G。因此，一个群体中的合作者和叛逃者之间的报酬差异为∏′\'ld- π′lc=π′ld- π′lc=（πld- ∏lc）·（1- plr）=1- plr。因此，合作者和叛逃者之间的薪酬差距随着PLR的增加而减小。也就是说，地方收入再分配机制缩小了合作者和叛逃者之间的财富差距，这使得合作行为在空间PGG中更有机会盛行，而不是没有这种机制。此外，收入再分配对合作演变的影响61010110210310400.20.40.60.81合作的时间频率plr=0.0plr=0.3plr=0.5plr=0.7plr=1.0图2。以plr值不同的合作者的全球密度为特征的时间演化。

最初，c算子和缺陷算子以等概率随机分布在正方形晶格上。结果显示η=0.7。在1000个不同的初始条件下，对进化过程进行平均。值得注意的是，每个玩家都参与了以自己和最近邻居为中心的本地PGG。地方收入再分配进一步平衡了一个群体中叛逃者和合作者的收入差异。因此，在方形拿铁冰上，每位玩家的最终报酬在很大程度上取决于周围群体的质量[28]。显然，在参与者人数固定的团队中，合作者越多，贡献越大。其中，一个被合作者更多的团队包围的玩家比周围的玩家具有竞争优势。因此，收入分配作为推动方格子上合作的驱动力，突出了gro-ups在合作进化中的作用，并导致在广泛的参数plr上持续保持完全合作状态【29，30】。为了直观地研究地方收入再分配如何影响空间PGG中的合作演变，我们在图2中展示了合作的时间演变。与经典结果（plr=0）相比，随着plr的增加，运算水平的时间演化平稳。众所周知，合作者可以形成紧凑的集群，以防止叛逃者入侵广场。这些紧凑的集群有助于合作者获得进化优势，并逐渐节俭，直到达到稳定状态。而在我们的模型中，由于收入的局部再分配，隐含着合作的进化优势的扩散机制。