哈佛教授Martin Nowak：合作是人類進化的最大成功

消閒

2014-11-21 |

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注：被譽為「繼達爾文之後為進化論作出突破性貢獻第一人」的哈佛大學數學與生物學教授Martin Nowak，繼基因突變和自然選擇之後，他提出了人類進化的第三大原則——合作。他把數學、生物學和計算機巧妙地結合起來，對生命起源、人類進化以及癌症治療等領域進行了跨學科的探索，用數學語言闡釋了生命進化所遵循的原理。我們一直以為競爭與合作是相互對立的，但Martin Nowak告訴我們，競爭與合作是同時出現的，沒有競爭，就不會有合作。在一次性囚徒困境博弈中，「納什均衡」告訴我們背叛是最好的選擇。穿越歷史長河，人類群體是如何在合作和背叛的本能抉擇間生存下來的？借助計算機模擬，Nowak通過對人群及二十代後代繁衍的高等數學繁雜演算，發現「合作」是這道題的唯一答案。為了人類的美好未來，我們人類除了合作別無選擇。

以下為Martin Nowak在騰訊WE大會上的演講內容整理：

大家好，非常榮幸來到這裡。今天，我想跟大家討論一個最有趣的問題——生物學中的合作和合作進化問題。

一、沒有競爭，就不會有合作

根據達爾文的進化論，進化的實質就是競爭，競爭意味着鬥爭，那就是「適者生存」；然而同時我們也觀察到進化中也存在着合作，細胞、動物以及人類都會互相幫助。在最近幾年我們認識到：合作是進化中的根本動力。進化不光是競爭，只有競爭的話，世界就不會進化到今天的樣子。合作是進化過程的架構師。合作驅動着我們的創新，驅動着複雜性，而且會給我們帶來更高的生物組織。合作是人類社會的最大成功，是人之為人的因素，是語言產生的因素，也是我今天想跟大家討論的主題。

在這一頁幻燈片上，大家可看見三個合作的例子。30億年前的細菌間就已經有合作。細菌組成絲狀，一個細胞死後可以給另一個提供氮。這樣的進化系統里，個體犧牲自己，讓競爭對手能夠繁衍後代。為什麼會有這樣的系統呢？

中間那幅圖是另一個合作的例子，講的是社會制度的進化。這是1.25億年前出現的社會性昆蟲，我們觀察到工蟻並不繁衍後代，但負責幫助蟻后繁衍後代。同樣，為何進化中會衍生出你不繁衍自己的後代卻幫助同胞繁衍後代的系統呢？

最後是梵高的畫作《好撒瑪利亞人》，畫的是一個著名的寓言，一個人幫另一個人。人類社會正是建立在人幫人的理念之上。

二、納什均衡：背叛與合租的理性選擇

那什麼是合作？我的領域是數學生物學，所以我喜歡用數學語言來描述事情。不過這裡的意思很簡單：合作就是我支付一定的成本，而你則有所受益。這裡有兩種角色，一人是施方，一人是受方。施方付出成本，受方受益。如果我們天生是彼此的競爭對手，那我們為什麼還會這麼做？假如你是我的競爭對手，我還為什麼要幫你？假如我是你的競爭對手，你還為什麼要幫我？這些便是合作的根本問題。

這些思考帶我們來玩一個博弈遊戲，這是博弈論里的博弈遊戲。馮·諾依曼發明了名為「博弈論」的數學分支，約翰·納什作了很多貢獻。博弈論里有個「支付矩陣」，矩陣里寫明了可以收到什麼好處，我們可以把好處看作點數，那麼就可以有兩個變量，b 為收益 c 為代價。遊戲的規則就是：收益大於代價，代價大於零。若兩人合作，那麼你的收益就是 b – c；但若我合作而你背叛，你不會付出代價，但會收到我合作帶來的好處；但若我背叛而你合作，你不會得到任何收益，反而會付出合作的成本–c；若雙方都背叛，結果就為 0，誰也得不到什麼。

現在我想和大家玩這個遊戲，我們各自選合作或背叛。遊戲的規則我已經說了，誰會選與我合作，請舉手；誰選背叛，請舉手。在中國沒人選背叛嗎？大家不可以什麼都不選，博弈論中是有一種「可選遊戲」，你可以選擇不參與，但我們現在玩的是「必選遊戲」，你或者合作或者背叛，沒有其他的選擇。請問，誰願意跟我玩這個遊戲？打算背叛的請舉手？沒有幾個人。這是博弈論，我在世界上很多地方都玩過這個遊戲，中國是最合作的一個社會。

接下來我給大家介紹一下博弈論對這個問題的理性分析。

你並不知道我會選哪個，姑且假設我選合作，若你已知我合作，你可以在 b-c 和 b 中選，哪個更好，b 比 b-c 大，因此如果我合作，你背叛對你最好；若我背叛，你可以在 0 和 -c 中選，0 比 -c 大，因此如果我背叛，背叛對你而言也是上策。因此無論我選什麼，對於你，選背叛都是最好的。這就是納什均衡。

博弈論的分析得到是，背叛是最理性的選擇。如果雙方都選背叛，大家收益都為 0，那就不如雙方都選合作，b-c 大於 0。因此理性推導的結果是背叛，但只有選合作才能得到社會效益最優。所以這就是一個「囚徒困境」：兩個理性的玩家都會選擇背叛最後得到了較低的0回報。實際上，兩個人合作有更好的結果，這個社會是怎樣合作起來的呢？

在我們解決這個「困境」之前我要講另外一個問題，就是自然選擇也會選擇背叛的。假設整個社會既有一些合作者也有一些背叛者，獲得的較高回報的是背叛者，那自然選擇合作者會滅絕，只剩下背叛者。

然而自然界中存在着許許多多的合作，對於「自然選擇傾向於背叛」我們就無法解釋了。世界上之所以存在這麼多的合作，一定是需要一些幫助才能實現，這就是我們所說的「合作進化的五大機制」。在這五個機制中，「直接互惠」和「間接互惠」是最重要的。我們也可以思考一下，當前哪種機制在中國社會中最盛行。這裡有的機制由來已久，有的機制是因網絡而產生的，這些機制分別為：直接互惠、間接互惠、空間選擇、群體選擇、親屬選擇。

三、「臉」和「名聲」：合作的促進劑

第一種機制「直接互惠」。直接互惠的理念就是我幫助你，你也幫助我，我們互相幫助。假設我們不停地進行這個博弈遊戲：如果我今天幫你，你可能明天就會幫我；如果今天你幫我，我明天就會幫你，這個是「重複囚徒困境」。在這個遊戲里，雙方同時作出選擇，一個回合接着一個回合地玩，那他們就會出現這種合作了。

究竟玩這個遊戲最好的策略是什麼呢？人們通過電腦模擬發現，「以牙還牙」戰略是最好的：我先跟你合作，如果你跟我合作我會繼續合作，如果你接下來背叛我也會背叛，所以你上一輪怎麼做我下一輪就會跟你做得一模一樣。這樣的「以牙還牙」戰略是解決囚徒困境的最好方法。

但是，這種「以牙還牙」是不能糾正錯誤的。如果在這一輪選擇了背叛，一旦有人選了背叛，其他人便跟着選背叛，那麼大家便再也回不到合作上來了。「以牙還牙」策略不原諒犯錯，因此進化就得找到一種能修正錯誤的策略。

因此，我的研究項目實際上就是關於這一點，讓自然選擇自己來設計一個戰略，首先我選擇一個隨機的樣本，在這個樣本里第一個出現的致勝策略是「絕不合作」，這不奇怪。但當很多人不合作時，便出現新的致勝策略，這便是「以牙還牙」。如果有一小群人使用這策略，他們可以在一個大多數人背叛的群體里誘導出合作。但令人吃驚的是「以牙還牙」十分脆弱，因為這種策略會容易因錯誤而失效。在「以牙還牙」之後，還有「寬宏版以牙還牙」：就是以合作開局，你合作我也合作，但是如果你背叛的話，那我會有選擇地背叛。就是說，在這樣的原則和規則當中，存在着對他人的寬宏和原諒。

自然選擇「選」的是寬恕，我在此領域的研究告訴我，這種致勝策略的特點是慷慨大方、懷有希望、寬以待人，意思就是你能原諒他人犯錯，心裡抱有與他人建立合作的願望，並且容得下別人比你擁有多一點。但還沒完，假設現在人人都實行「寬宏版以牙還牙」的策略，而我則實行「無條件合作」策略，在現在的條件下實行「無條件合作」並不會吃任何虧，此時自然選擇就從「寬宏版以牙還牙」轉移至「無條件合作」。當大家都「無條件合作」時，你或許能猜到接下來會發生什麼，那就是回到「絕不合作」。

這項研究的根本發現就是：合作不可能永遠存在。世界上並沒有「合作的烏托邦」，剝削總是有的，合作總會崩盤，崩盤后又要重建，金融危機總會捲土重來。你無法防止，但你可以準備好機制，在危機后迅速重建合作，這就是第一種機制。

第二種機制可以說是一種現代的機制，「間接互惠」主旨就是我幫你，別人幫我。間接互惠機制通過「名譽」運作。如果我幫了你，我的名譽便會增長；如果我不幫你，我的名譽便減少。名譽在社交網絡、社交媒體及互聯網中非常重要，互聯網是分發名譽的最佳機制。從試驗可知，大家會向幫助他人的人伸出援手，而且善於幫助他人的人最終所獲收益最多。八卦會傳播一個人的名譽，我們看到別人之間發生了事情就會拿來談論，我們也喜歡通過和別人聊天打聽自己的名譽。這樣的間接互惠對認知的要求很高，在進化史中，這種機制催生了「社交情報」，也就是誰對誰做了什麼事、為什麼做，也催生了人類的語言。因為如果想要「間接互惠」，人得先能彼此交流。我的好友David Haig是這麼說的：直接互惠要張臉，間接互惠要個名」。社交網便給個人、企業提供了「名」，間接互惠就由此盛行了。

接下來我簡單地講講剩下的三種機制。「空間選擇」就是說，當合作者集群時，他們便不怕背叛者的欺凌。這個機制是說，我們的鄰居互相幫助，或者是社交網絡上的朋友們互相幫助，或者是我們看到的人以群分，人們與自己相似的人聚在一起。

第四種機製為「群體選擇」。達爾文1871年著作《人類的由來》曾說過，「如果一個部落里很多成員都樂善好施，願意為共同的福祉而作出犧牲，這個部落便能勝過其他部落，這就是自然選擇」。因此我們知道競爭是群體之間的，而群體之內應該是，合作的群體更有可能戰勝背叛的群體。

第五種「親屬選擇」是遺傳親屬之間發生的互動。「如果掉河裡的是我的兩個兄弟或是我的八個堂兄弟，我會奮不顧身地跳進去救他們」，這句話出自群體遺傳學奠基人之一J.B.S. Haldane，他信仰共產主義。

四、與未來合作

我給大家討論了五種合作的進化機制：直接互惠——我幫你你幫我，

間接互惠——我幫你別人幫我，空間選擇——鄰里互助，群體選擇——合作者多的群體勝出，親屬選擇——與遺傳親屬合作。但我們人之所以為人，是由於其中的間接互惠這種機制，因為這種機制促使了「社交情報」和人類語言的誕生。我們目前面臨的挑戰則是，如何使人類的有智生活能穩定地存在於地球上。這需要與未來合作，請注意，是與未來合作！我們經常討論怎麼跟朋友合作、跟鄰居合作、跟同事合作，但現在為了拯救全球氣候我們需要另一種合作，我們需要在當下付出代價，讓未來的世代受益，這是最最複雜的合作任務。但我們決不能失敗，因為這是一場全球的博弈遊戲，我們必須致勝！問題就在於，我們如何能與未來合作？