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  • 約翰·梅納德·史密斯

    約翰·梅納德·史密斯

    是一位舉世聞名的英國進化生物學家,著有許多關于進化的書籍,既有科學性的也有面向大眾的。他著名的研究工作是比較博弈論與進化“策略”之間的的相似性,這種策略會發(fā)生生物層面上,以維持物種的生存。

    簡介

    史密斯在劍橋大學(Cambridge University)學習工程學,在1941年至1947年期間曾經(jīng)擔任過飛機工程師。然后他重返校園,并于1951年獲得了倫敦的大學學院(University College)動物學的學士學位。在1965年,他成為蘇塞克斯大學(University of Sussex)生物學系的教授,并在1985年成為了榮譽教授。他在1977年被選入皇家學會(Royal Society)。

    作為進化生物學家,史密斯把興趣都放在研究一個有機體是如何利用各種信息進化的,以及這些信息是如何使一個有機體或者物種進行重大的進化演變的。在1982年,他出版了極具突破性的《 演化與博弈論》(Evolution and the Theory of Games),在書中他將博弈論應用到了進化選擇的過程中。博弈論是在20世紀40年代由約翰•馮•諾依曼(John von Neumann)提出的,這種理論指出,在象棋或者撲克這類型的游戲中,取勝的最優(yōu)策略要根據(jù)對手的行為而改變。

    策略

    史密斯發(fā)現(xiàn)在自然中還有一個與之類似的“進化穩(wěn)定策略”,就是說,在一組相互對立的物種間,自然特征的選擇是依靠平衡法則的推動力來進行的,這樣就可以使每種物種都有生存的最佳機會。

    榮譽

    史密斯獲得過許多獎項,其中包括1986年由英國皇家學會頒發(fā)的達爾文獎章(Darwin Medal)、1991年的巴爾贊獎(Balzan Prize)、1997年的皇家獎章(Royal Medal),以及1999年獲得的科普利獎章(Copley Medal)和瑞典皇家學院(Royal Swedish Academy)的克拉福德獎(Crafoord Prize)。

    生平

    約翰·梅納德·史密斯于1920年出生于英國倫敦的一個醫(yī)生家庭,童年時期就對博物學產(chǎn)生了濃厚興趣。

    1938年,年輕的梅納德·史密斯畢業(yè)于英國著名私立男!令D公學,在就讀期間,他受到英國科學家霍爾丹的著作的影響,沉迷于達爾文生物演化理論和數(shù)學的學習。但畢業(yè)后,命運并沒有讓他直接走上生物學研究的道路。

    1939年,第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā),梅納德·史密斯積極參加志愿兵役,但由于視力原因而屢遭拒絕。于是,他決定在劍橋三一學院攻讀工程學專業(yè)并于1941年獲得了工程學學位。出乎意料的是,工程技術,特別是應用數(shù)學的系統(tǒng)訓練對他日后生物學的研究產(chǎn)生了深遠的影響。

    1942年到1947年間,他投身于軍事飛機設計。但最終,飛機的噪音讓他失去了原有的興趣。梅納德·史密斯旋即轉入 倫敦大學學院( UCL)學習動物學(zoology),并師從遺傳學大師霍爾丹致力于研究果蠅的遺傳問題,實現(xiàn)了職業(yè)生涯的重大轉變。

    從1958年畢業(yè)到1965年,梅納德·史密斯一直擔任倫敦大學學院的動物學講師,期間他主辦了果蠅實驗室并致力于實驗遺傳學的研究。

    1965年,梅納德·史密斯和許多志士仁人一起創(chuàng)建了英國蘇塞克斯大學(University of Sussex),并開始擔任該校生物科學學院院長一職,從此他開始轉向對生物學理論問題的思考,特別致力于對生物演化理論和種群遺傳學的研究。1973年,他和喬治·普瑞斯一起在著名的《自然》雜志上發(fā)表題為《動物沖突的邏輯》一文,這篇開創(chuàng)性的論文從 博弈論的角度闡釋了為什么本質上是自私的個體能夠和平共處甚至相互合作,并用數(shù)學嚴格刻畫了演化穩(wěn)定策略 (Evolutionarily Stable Strategy,ESS)這一基礎性的概念,還通過 計算機模擬進行實證分析。1982年,梅納德·史密斯系統(tǒng)地整理并論述了該領域的研究成果并出版了著作《演化與博弈論》(Evolution and the Theory of Games),奠定了演化博弈論的理論基礎,于是他被公認為演化博弈論之父。

    1985年退休后,著作等身的梅納德·史密斯仍作為榮譽教授從事研究工作,并發(fā)表了一百多篇論文。

    2003年,梅納德·史密斯出版了他最后一本著作——《動物信號發(fā)射》(Animal Signals,與大衛(wèi)·哈珀爾合著),為其學術生涯畫上了一個圓滿的句號。

    2004年4月19日,梅納德·史密斯在他的書桌前溘然長逝。

    研究貢獻

    在梅納德·史密斯一生的學術研究中,其最突出的貢獻正是在于將博弈論的分析方法引入到生物演化過程中的競爭行為和選擇問題,并分析了 群體行為變化的動力學機制。梅納德?史密斯認為,可以把演化博弈論視作演化生物學中最優(yōu)化理論的推廣。最優(yōu)化理論解釋了個體具備何種特性才能使其適應度達到最大,這一理論適合解釋 頻率獨立的選擇行為,即個體適應度只依賴于“自然環(huán)境”的選擇過程。演化博弈論則專門用來分析頻率依賴的選擇行為,即個體適應不僅依賴于它們所處的自然環(huán)境,同時也依賴于它們所處的“社會環(huán)境”,因此,種群中特定表型的適應度依賴于它們在群體中的頻率分布。

    若將生物的基因表型視為它們所實施的 博弈策略,并假設這一策略可以遺傳獲得但不能主動選擇,那么生物獲得的適應度不僅依賴于自己的策略,并且在更大程度上依賴于對手的行為。當采取特定策略帶來的適應度超過群體平均水平時,種群中采取該策略生物的頻率及其適應度將上升,這一自然選擇過程可用復制動態(tài)方程來描述。那么種群何時才能達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)呢?梅納德·史密斯原創(chuàng)性地提出了演化穩(wěn)定策略這一精妙概念回答了上述問題。演化穩(wěn)定策略描述了生物種群在自然選擇下保持穩(wěn)定的必要條件:即如果整個種群的每一個成員都采取這個策略,那么在自然選擇的影響力下,不存在一個具有突變特征的策略能夠侵犯這個種群。換言之,在環(huán)境的一次大變動后,種群內可能出現(xiàn)一個短暫的演化上的不穩(wěn)定階段,甚至出現(xiàn)較大的波動,但ESS一旦確立,整個種群就會趨于穩(wěn)定,此時偏離 ESS的行動就要受到自然選擇的懲罰。從博弈論的角度講,ESS是對 納什均衡的特有精煉而且具有較大的穩(wěn)健性。

    梅納德·史密斯使用復制動態(tài)的數(shù)學方程和演化穩(wěn)定策略的基礎概念重新闡釋了演化問題的兩大機制——選擇機制和變異機制,從而使生物學家對生物演化的看法產(chǎn)生了革命性的變化。在本書中,梅納德·史密斯反復使用上述方法和概念研究了“鷹—鴿博弈”模型、消耗戰(zhàn)模型以及性別選擇等問題,并得到了令人信服且極具啟發(fā)的結論。按照他的理論分析進路,上世紀80年代以來,以肖特、培頓?楊、薩格登、賓默爾以及 青木昌彥等為代表的博弈論 經(jīng)濟學家將其分析工具應用于制度創(chuàng)生、演化和變遷的分析,并取得了突破性的進展,這里不再贅述。總之,演化思想在 經(jīng)濟學中的運用可以說是對新古典主流經(jīng)濟學的一種挑戰(zhàn),也是對“ 凡勃倫— 熊彼特— 哈耶克”演化分析范式的一種回歸,或許,我們正在逐漸接近一種正確認識 經(jīng)濟現(xiàn)象的立場和方法。

    梅納德·史密斯曾獲得多項國際榮譽,包括1986年達爾文獎章(Darwin Medal)、1991年意大利巴仁獎(Balzan Prize)、1995年林奈獎章(Linnean Medal)、1999年科普利獎章(Copley Medal)和克雷福德生物科學獎(The Crafoord Prize)以及2001年的京都獎(Kyoto Prize)。其代表作《演化與博弈論》是演化博弈論領域的經(jīng)典著作。為了紀念這位理論生物學巨匠,蘇塞克斯大學將生命科學大樓改名為“約翰·梅納德·史密斯樓”。歐洲演化生物學會還設立了“約翰·梅納德v史密斯獎”,用以獎勵演化生物學領域的青年學者。

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