Evolutionary game theory : cooperation, spatial networks, and ecological interactions

• Ano de defesa: 2025
• Autor(a) principal: Flores, Lucas Silvestrim
• Orientador(a): Vainstein, Mendeli Henning
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: eng
• Palavras-chave em Português: Teoria dos jogos; Dilema do prisioneiro; Cooperação
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/296373

Compreender como a cooperação surge e persiste entre indivíduos egoístas continua sendo uma questão fundamental na dinâamica evolutiva. A Teoria dos Jogos Evolutivos (EGT) fornece uma abordagem para essa questão, modelando agentes em uma população interagindo nos chamados dilemas sociais. Muitos mecanismos foram propostos ao longo dos anos para explicar fenômenos cooperativos observados na natureza, como reciprocidade direta, reciprocidade indireta, redes espaciais, seleção de grupo e seleção de parentesco. Neste trabalho, exploramos múltiplos mecanismos para sustentar a cooperação em redes espaciais. Em populações estruturadas, o agrupamento espacial permite que os cooperadores resistam à exploração, levando à sobrevivência e à manutenção da cooperação. Primeiramente, examinamos o papel da topologia de rede modelando o Jogo dos Bens Públicos (PGG) e o Dilema do Prisioneiro (PD) em múltiplas redes regulares. No PGG, os jogadores compõem um grupo e podem contribuir para um fundo comum, onde o valor resultante é multiplicado por um fator e compartilhado igualmente entre os indivíduos. Mostramos que grupos maiores aumentam a cooperação no PGG, enquanto para o PD, um mapeamento para o PGG é possível sob certas parametrizações. Examinamos ainda como os diferentes níveis de contribuição afetam a cooperação no PGG. Encontramos um valor ideal de contribuição que maximiza os níveis de cooperação, dependendo da estrutura da rede. Em um cenário onde estratégias e contribuições coevoluem, descobrimos que a contribuição excessiva dos cooperadores pode prejudicar aqueles que contribuem menos, um fenômeno particularmente prejudicial na rede quadrada com vizinhança de von Neumann, mas insignificante em outras topologias. Essas descobertas destacam o papel crítico da estrutura espacial na formação da evolução da cooperação em múltiplas situações. Outro possível mecanismo para sustentar a cooperação são as estratégias condicionais, onde os agentes podem reagir a uma determinada situação alterando seu comportamento pretendido originalmente. Usando o conceito de comprometimento, podemos modelar essa abordagem onde, dependendo do comprometimento de cooperação dos vizinhos que interagem, os agentes podem se adaptar e evitar a exploração. Demonstramos que cooperadores condicionais apresentam melhor desempenho do que cooperadores estáticos e também que incentivos de punição e recompensa aumentam significativamente os níveis de cooperação. Para finalizar, integramos a tomada de decisão individual com um modelo epidemiológico de SIRS, revelando que a adesão a intervenções não farmacêuticas (NPIs) pode ser um dilema social dependendo do período do ano. A decisão de seguir NPIs em um contexto sazonal pode amplificar ou suprimir picos de infecção, dependendo da escala temporal da adesão.