[论文解读] Phase transition from egalitarian to hierarchical societies driven by competition between cognitive and social constraints

Nestor Caticha, Rafael S. Calsaverini+1 more|arXiv (Cornell University)|Aug 11, 2016

Evolutionary Game Theory and Cooperation参考文献 18被引用 4

一句话总结

本文提出了一种基于认知与社会约束的统计力学模型，用以解释人类社会结构的非单调演化——从平等主义到等级制再回归平等主义——其驱动力为脑容量增大与人口规模变化。该模型预测，由于认知能力与社会导航需求之间的竞争，将发生从平等主义到等级制社会的相变，且该预测得到《民族志大全》数据的支持。

ABSTRACT

Empirical evidence suggests that social structure may have changed from hierarchical to egalitarian and back along the evolutionary line of humans. We model a society subject to competing cognitive and social navigation constraints. The theory predicts that the degree of hierarchy decreases with encephalization and increases with group size. Hence hominin groups may have been driven from a phase with hierarchical order to a phase with egalitarian structures by the encephalization during the last two million years, and back to hierarchical due to fast demographical changes during the Neolithic. The dynamics in the perceived social network shows evidence in the egalitarian phase of the observed phenomenon of Reverse Dominance. The theory also predicts for modern hunter-gatherers in mild climates a trend towards an intermediate hierarchy degree and a phase transition for harder ecological conditions. In harsher climates societies would tend to bemore egalitarian if organized in small groups but more hierarchical if in large groups. The theoretical model permits organizing the available data in the cross-cultural record (Ethnographic Atlas, N=248 cultures) where the symmetry breaking transition can be clearly seen.

研究动机与目标

• 解释人类社会结构在化石人类学与民族志记录中观察到的U型演化轨迹：从平等主义到等级制再回归平等主义。
• 建模认知约束与社会导航需求如何共同影响个体对社会网络结构的感知。
• 识别在脑容量增大与群体规模变化背景下，平等主义或等级制社会感知出现的条件。
• 提供一个理论框架，将人口、生态与认知因素与社会结构的转变联系起来。
• 通过社会感知中对称性破缺相变的视角，解释跨文化民族志数据。

提出的方法

• 使用最大熵推断（嫡推断）建模个体代理对社会网络的概率性感知。
• 定义一个认知-社会成本函数，结合每个代理所知晓的二元社会关系，并按认知能力加权。
• 引入缩放参数 z = 认知能力 / 群体规模，该参数控制平等主义与等级制状态之间的相变。
• 应用拉格朗日乘子 β 表示环境压力，解释为类似热力学的控制参数。
• 将感知的社会网络建模为图结构，其中边的存在取决于代理的特定知识，从而导致网络表征的异质性。
• 使用统计力学工具分析系统，将无限大极限视为对大规模有限群体的简化处理。

实验结果

研究问题

• RQ1 是什么驱动了人类演化过程中从平等主义到等级制社会结构的转变？
• RQ2 认知约束与社会导航需求如何相互作用，以塑造对社会网络结构的感知？
• RQ3 为何社会结构在人类演化史上呈现出U型轨迹？
• RQ4 生态压力与人口规模变化如何调节社会组织中的等级程度？
• RQ5 跨文化社会结构的差异是否可由基于认知与社会约束的相变模型加以解释？

主要发现

• 该模型预测，当缩放参数 z = 认知能力 / 群体规模 发生变化时，将引发从平等主义社会向等级制社会的相变。
• z 值下降（由于人口增长）导致社会结构从平等主义逆转为等级制，与新石器时代转型一致。
• z 值上升（由于脑容量增大）导致社会结构趋向平等主义，解释了更新世时期平等主义的出现。
• 该模型预测，在更恶劣气候下，小群体趋向平等主义，而大群体则更等级化，表明生态影响出现反转。
• 该理论识别出感知社会网络中的对称性破缺相变，且在平等主义阶段存在反向支配（Reverse Dominance）的证据。
• 来自穆尔多克《民族志大全》（N=248 个文化）的实证数据清晰显示了与预测相变一致的分叉现象。