前沿探索

　　【编者按】

　　科学是无尽的前沿。拓展前沿既是科学精神和科学气质的内在要求，更是人类社会自身发展的必然选择。因此，伟大的科学问题是驱动科学发现的引擎，拉开了科学每一个真正进步的序幕。Science杂志在纪念创刊125周年之际，于2005年提出了125个重要的科学前沿问题，其中包含了25个最突出的重点问题以及其他100个生命科学、物理学、数学等领域的难题，被喻为“世纪之问”。

　　合作行为普遍存在于自然界，也包括人类自身。然而，在自然选择所赋予的激烈生存斗争中，如何理解合作行为的成因是科学家面临的重大谜题，也是“世纪之问”之中25个突出的重点问题之一。近日，本报收到中国科学院科技战略咨询研究院、中国科学院学部学科研究支撑中心杜鹏研究员撰写的关于“合作行为演化”的一组系列文章。这组文章既是对“合作行为演化”相关领域研究进展的解读，也是对从无知通往知识之路的深度讨论。现分9期全文刊发，希望能引起读者对“合作行为演化”问题以及科学大问题的关注、思考，并有所启迪。

　　1859年11月24日，达尔文的《物种起源》第一版发行，共1250册，当日便销售一空。也就是从这一天开始，“物竞天择，适者生存”的思想开始逐渐深入人心。在达尔文看来，一切生物都有高速增加的倾向，这样就和有限的生活条件（空间、食物等）发生矛盾，所以生存斗争是同种的个体之间或不同物种之间必然的结果。那些具有最适应环境条件的有利变异的个体，有较大的生存机会以及繁殖更多的后代，从而使变异可以世代积累，不利的变异被淘汰，这个过程就是自然选择。

　　与此同时，达尔文也被这样的事实所困扰：从蚂蚁到人都形成了一个社会群体，在这个群体中，大多数个体都为共同的利益而不是为个体工作或仅仅为个体工作。这似乎与自然选择背道而驰，因为从长期来看，个体的适合度是生存竞争的关键所在。

　　毋庸置疑，生存斗争是自然界以及人类的基本法则之一，正所谓“天下熙熙皆为利来，天下攘攘皆为利往”。一些人类学家认为，信任亲属、同伴的倾向是人类演化成地球上占主导地位的脊椎动物的关键因素，因为共同工作的能力为我们的早期祖先提供了更多的食物、更强的保护和更好的儿童保育，从而促进了人类这个物种的成功。这说明，合作行为也应该是自然选择的结果，从长远来看是一种更好地生存策略。那么，在自然选择的压力下，个体的自私行为将会成为大自然的常规现象，是什么使得这些个体相互合作的呢？

　　进一步说，对于两个个体组成的整体来说，追求个体利益通常会与整体利益相冲突。“囚徒困境”博弈很好地体现了这一点。在“囚徒困境”博弈中，有两个追求个体利益的参与者，他们可以有两个行动选择：合作或背叛。这些选择产生了如下四种可能的结果（前者是参与者A的收益，后者是B的收益）。对于参与者A来说，如果参与者B选择合作，参与者A应该选择背叛；如果参与者B选择背叛，参与者A也应该选择背叛。也就是说，无论参与者B的行动是什么，参与者A都应该选择背叛。同理，参与者B也应该选择背叛。（图见3版）

　　尽管（合作，合作）会带来最好的整体效果，个体收益也较好，但是（背叛，背叛）却是双方的最优选择，个体的理性导致了双方得到的较少，构成了“困境”。合作行为演化问题就简化为：如何走出“囚徒困境”博弈？当然，合作行为演化并不等同于解决“囚徒困境”博弈，还有大量的其他形式。

　　达尔文最初基于个人观察，对合作行为提出了一些解释。他认为，自然选择可以鼓励亲缘之间的利他行为，从而提高“家庭”、部落群体的繁殖潜力，并且互惠在合作行为演化中发挥了重要的作用。