[論文レビュー] EVOC: A Computer Model of the Evolution of Culture

Liane Gabora|arXiv (Cornell University)|Oct 1, 2013

Language and cultural evolution参考文献 18被引用数 17

ひとこと要約

EVOCは、行動を発明し、模倣するニューラルネットワークベースのエージェントを用いて文化的進化をシミュレートするマルチエージェントシミュレーションモデルである。このモデルは、ゆっくりと消失する人口境界と最適な人口密度が文化的多様性を最大化することを示しており、リーダーは適応度を向上させるが多様性を減少させることを明らかにした。本研究は、文化的システムにおけるイノベーションと特化を促進する条件についての知見を提供する。

ABSTRACT

EVOC is a computer model of the EVOlution of Culture. It consists of neural network based agents that invent ideas for actions, and imitate neighbors' actions. EVOC replicates using a different fitness function the results obtained with an earlier model (MAV), including (1) an increase in mean fitness of actions, and (2) an increase and then decrease in the diversity of actions. Diversity of actions is positively correlated with number of needs, population size and density, and with the erosion of borders between populations. Slowly eroding borders maximize diversity, fostering specialization followed by sharing of fit actions. Square (as opposed to toroidal) worlds also exhibit higher diversity. Introducing a leader that broadcasts its actions throughout the population increases the fitness of actions but reduces diversity; these effects diminish the more leaders there are. Low density populations have less fit ideas but broadcasting diminishes this effect.

研究の動機と目的

• エージェントベースの相互作用を通じて文化の進化をシミュレートする計算モデルの開発。
• 人口密度や境界の透過性を含む社会的構造が文化的多様性と適応度に与える影響の調査。
• リーダーシップとブロードキャストの文化的イノベーションと多様性への影響の検討。
• 新たな適応度関数を用いて、先行モデル（例：MAV）の再現と拡張。
• 環境のトポロジー（正方形型対トーラス型）が文化的ダイナミクスに与える影響の探求。

提案手法

• エージェントは、内部表現に基づいて行動を生成する順方向型ニューラルネットワークとして実装される。
• エージェントは隣接するエージェントの行動を模倣することで相互作用し、社会的学習を模倣する。
• 文化的進化は、行動の有効性がエージェントのニーズを満たすかどうかを評価する適応度関数によって駆動される。
• 人口構造は空間グリッドを用いてモデル化され、比較的効果を評価するために正方形型とトーラス型のトポロジーがテストされた。
• 境界の消失は、時間の経過とともに他集団間の相互作用確率を徐々に増加させることでシミュレートされた。
• リーダーシップは、全人口に行動をブロードキャストするエージェントを導入することでモデル化され、リーダー数を変化させてテストされた。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 集団間の境界の消失が文化的多様性と適応度に与える影響は何か？
• RQ2 人口密度と人口規模が文化的行動の多様性と適応度に与える影響は何か？
• RQ3 行動をブロードキャストするリーダーが文化的特徴の全体的な適応度と多様性に与える影響は何か？
• RQ4 空間的トポロジー（正方形型対トーラス型）が文化的進化の結果に与える影響は何か？
• RQ5 シミュレートされた社会において、文化的多様性と適応度のバランスを最適化する条件は何か？

主な発見

• 行動の多様性は初期には増加し、その後減少する傾向を示し、文化的進化の実証的パターンと整合的である。
• ゆっくりと消失する境界が文化的多様性を最大化し、適応度の高い行動の特化と共有を可能にする。
• 正方形型の世界では、端縁効果と接続性の低さにより、トーラス型に比べて文化的多様性が高くなる。
• リーダーシップは行動の平均適応度を向上させるが、多様性を減少させる。この効果はリーダー数が増えるにつれて弱まる。
• 低密度の集団では適応度の低いアイデアが生じるが、リーダーによるブロードキャストがこの不利要因を緩和する。
• 文化的多様性は、エージェントのニーズ数、集団サイズ、人口密度と正の相関関係にある。