Evolution der Kooperation durch kumulative Reziprozität

Welche Regeln sorgen dafür, dass die Zusammenarbeit gedeihen kann ohne ausgenutzt zu werden?

Evolution der Kooperation durch kumulative Reziprozität

27.10.2022 Das Verständnis von gegenseitiger Kooperation ist ein Schlüsselelement, um zu verstehen, wie Menschen zusammenarbeiten. Ob Freunde, die sich gegenseitig einen Gefallen tun, Tiere, die Nahrung oder Hilfsleistungen austauschen, oder Nationen, die ihre Politik koordinieren – all das sind im Wesentlichen kooperative Interaktionen. Solche Interaktionen setzen voraus, dass Menschen bereit sind, anderen zu helfen, sich aber auch wehren, wenn sie ausgenutzt werden. Doch welche Regeln sorgen dafür, dass die Zusammenarbeit gedeihen kann ohne ausgenutzt zu werden?

Um dieser Frage nachzugehen, untersuchen die MPI-Forscher Charlotte Rossetti und Christian Hilbe zusammen mit Mitarbeitern des Dalian Institute of Technology (China) ein einfaches Spiel, das sogenannte wiederholte Gefangenendilemma. In einem wiederholten Gefangenendilemma stehen zwei Spieler/innen gleichzeitig vor der gleichen Entscheidung: Sie können einen geringen Preis zahlen, um dem anderen Spieler einen finanziellen Vorteil zu verschaffen, oder nichts tun. Im Idealfall würden beide Spieler/innen “kooperieren” und diese Kosten zahlen, damit beide den Vorteil erhalten. Es gibt aber auch die Möglichkeit, dass ein Spieler abweicht, die Kosten nicht trägt, und damit den Vorteil, den der andere Spieler ihm gegeben hat, einsteckt. Wie kann man dieses Spiel so spielen, dass Kooperation möglich ist und eigennütziges Verhalten in Schach gehalten wird?

Ein typisches Beispiel dafür, wie man das wiederholte Gefangenendilemma angehen könnte, ist die Strategie Tit-for-Tat („Wie du mir, so ich dir“). Und tatsächlich kann sich in einer Gesellschaft, in der Menschen Tit-for-Tat verwenden, Kooperation entwickeln und gedeihen, aber mit einem großen Nachteil: Wenn Einzelne manchmal Fehler machen, wird die gegenseitige Kooperation instabil. “Tit-for-Tat ist eine nette Faustregel, die leicht umzusetzen ist und sich sehr menschlich anfühlt. Schließlich basiert sie auf dem alten Sprichwort Auge um Auge”, sagt Charlotte Rossetti vom Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie. “Aber es ist nicht nachsichtig genug und berücksichtigt nicht die Fehler, von denen wir wissen, dass sie beim Menschen nur allzu häufig vorkommen. Wenn ich aus Versehen einen Fehler mache, obwohl ich eigentlich kooperieren wollte, und dann erst wieder kooperiere, wenn du es auch tust, dann sind wir nicht mehr synchron.”

Kumulierte Gegenseitigkeit

Um diese Schwächen zu beheben, haben die Forscher eine alternative Strategie analysiert, die sie “Cumulative Reciprocity” oder CURE nennen. Personen, die CURE anwenden, behalten das Ungleichgewicht der kooperativen Aktionen innerhalb einer Interaktion im Auge. Das heißt, sie beobachten in jeder Runde, ob beide Spieler in der Vergangenheit gleich oft kooperiert haben, oder ob dieses Verhältnis zu Gunsten des anderen Spielers aus dem Gleichgewicht gerät. Wenn das Ungleichgewicht null oder niedrig genug ist, schlägt die Strategie vor zu kooperieren. Wenn das Ungleichgewicht jedoch zu groß wird, besteht die Gefahr, dass man ausgenutzt wird. In so einem Fall schlägt die Strategie vor auch eigennützig zu handeln.

Der erste Vorteil der Strategie CURE ist ein praktischer. Durch die Berechnung einer einfachen Zahl (das derzeitige Ungleichgewicht) können die Individuen den gesamten Verlauf der Interaktion berücksichtigen, ohne dass sie das Ergebnis jeder Runde im Detail speichern müssen. Das vereinfacht die Berechnungen erheblich und ermöglicht es den Forschern, das Modell umfassend zu analysieren. Zu diesem Zweck hat das Team um Dr. Hilbe und Dr. Xia die mathematischen Eigenschaften dieser Strategie untersucht und umfangreiche Computersimulationen durchgeführt. Damit testen sie, wie sich Kooperation in verschiedenen Umgebungen entwickelt. Diese Ergebnisse zeigen, dass CURE die Fähigkeit hat, Fairness zu fördern und gleichzeitig Fehler zuzulassen. Es ist auch in der Lage, sich in einer feindlichen Umgebung durchzusetzen, was bedeutet, dass selbst in einer Population von Egoisten Kooperation entstehen kann.

Vorhersage menschlichen Verhaltens

Eine weitere Stärke von CURE ist seine Intuitivität und Einfachheit, die es zu einem guten Kandidaten für die Vorhersage von realem menschlichen Verhalten macht. Um diesen Aspekt genauer zu untersuchen, führte Charlotte Rossetti ein Online-Experiment durch, bei dem die Teilnehmer/innen die Möglichkeit hatten, mit einer anderen Person um einen kleinen Geldbetrag zu spielen. Die Ergebnisse zeigen, dass CURE die Entscheidungen der Teilnehmer/innen besser erklärt als andere Regeln, besonders dann wenn das Experiment auch menschliche Fehler simuliert. Die Tatsache, dass Menschen manchmal Fehler machen wenn sie mit anderen interagieren, kann sich nachteilig auf die Zusammenarbeit auswirken. Deshalb muss jedes Modell, welches das menschliche Verhalten möglichst genau nachbilden will, dies berücksichtigen.

Aus der Psychologie weiß man, dass die meisten Menschen in Freundschaften und anderen engen Beziehungen nicht genau Buch führen, wer wem einen Gefallen schuldet. Stattdessen haben sie ein allgemeines Gefühl dafür, ob die Beziehung fair ist oder nicht. CURE verkörpert dieses Verhalten perfekt. Interessanterweise setzt der Ansatz der Forscher nicht voraus, dass Menschen eine solche Strategie bewusst wählen. Strategien wie CURE können sich im Laufe der Zeit ganz natürlich als einfache Faustregeln herausbilden. Diese Faustregeln helfen dann dabei, eine gegenseitige Zusammenarbeit zu ermöglichen.

Li J, Zhao X, Li B, Rossetti C, Hilbe C & Xia H Evolution of cooperation through cumulative reciprocity. Nature Computational Science volume 2, pages677–686 (2022) https://doi.org/10.1038/s43588-022-00334-w

Quellenangabe: Pressemitteilung Max-Planck-Institut für Evolutionsbiologie

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