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# Statistik# Populationen und Evolution# Ungeordnete Systeme und neuronale Netze# Adaptation und selbstorganisierende Systeme# Maschinelles Lernen

Die Dynamik von Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit

Untersuchen, wie Vertrauen durch individuelle Erfahrungen und Interaktionen entsteht.

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Inhaltsverzeichnis

Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit spielen eine wichtige Rolle in unserer Gesellschaft. Wir verlassen uns auf diese Qualitäten, um zusammenzuarbeiten und Herausforderungen wie den Klimawandel und globale Konflikte zu bewältigen. Eine Umfrage zeigt, dass viele Leute glauben, dass man den meisten Menschen vertrauen kann. Allerdings behaupten im Laufe der Jahre immer weniger Menschen, einander zu vertrauen, was alarmierend ist für den aktuellen Stand des Vertrauens unter den Menschen. Zu verstehen, wie Vertrauen entsteht und wie es bestehen bleibt, ist zu einem wichtigen Fokus für Forscher in verschiedenen Bereichen geworden.

Vertrauen bedeutet, dass eine Person (der Vertrauende) ein Risiko eingeht, um einer anderen (dem Vertraueten) zu nutzen, in der Erwartung, später eine Gegenleistung zu erhalten. Dieser Akt des Vertrauens bringt den Vertrauenden in eine verletzliche Lage, da er die Handlungen des Vertraueten nicht kontrollieren kann. Ohne ein System, das Gegenseitigkeit garantiert, ist die natürliche Neigung des Vertraueten, seine eigenen Interessen zu priorisieren. Die traditionelle Ökonomie legt nahe, dass Vertrauen nicht existieren sollte, da rationale Individuen nur zum eigenen Vorteil handeln sollten.

Doch zahlreiche Experimente zum Vertrauen haben gezeigt, dass die Menschen oft anderen vertrauen und reziprok handeln. Selbst in verschiedenen Kulturen und Studien senden Vertrauende häufig einen wesentlichen Teil ihrer Ressourcen an Vertrauete, die dann einen Teil der Gewinne zurückgeben. Dieses Verhalten widerspricht der traditionellen Ansicht, dass Menschen rein eigennützig sind.

Es wurden viele Versuche unternommen, diese Diskrepanz zu erklären. Einige Theorien schlagen vor, dass Vertrauen aus vergangenen Erfahrungen oder sozialen Verbindungen entsteht. Andere führen Vertrauen auf Faktoren wie Reputation oder kulturelle Einflüsse zurück. Während netzwerkbasierte Theorien nahelegen, dass soziale Bindungen Vertrauen fördern können, zeigt die Evidenz, dass ihr Einfluss auf die Entwicklung von Vertrauensniveaus gering ist.

Die meisten vorherigen Studien stützten sich auf ein Lernmodell, bei dem Individuen das Verhalten anderer nachahmen. Dieser Ansatz geht davon aus, dass Menschen lernen, indem sie die beobachten, die um sie herum sind, was das Gesamtbild nicht voll erfassen kann. Andererseits konzentriert sich das verstärkende Lernen darauf, wie Menschen ihr Verhalten basierend auf ihren eigenen Erfahrungen anpassen. Diese Methode untersucht, wie Individuen ihre Strategien im Laufe der Zeit basierend auf den Ergebnissen ihrer Handlungen ändern.

In diesem Ansatz betrachten wir Vertrauen speziell mit einem Q-Learning-Algorithmus, bei dem Individuen zwei Sätze von Strategien haben: eine als Vertrauender und die andere als Vertraueter. In paarweisen Interaktionen wächst Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit, wenn Individuen sowohl ihre vergangenen Erfahrungen als auch zukünftige Ergebnisse berücksichtigen. Die beobachteten Veränderungen in der Strategie ähneln menschlichen psychologischen Veränderungen während Vertrauensinteraktionen.

Wir analysieren auch die Parameter, die das Vertrauensspiel beeinflussen. Diese Erkenntnisse bleiben konsistent, selbst wenn die Situation auf grössere Gruppen von Individuen ausgeweitet wird. Dieses Rahmenwerk bietet eine neue Perspektive darauf, wie Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit auf natürliche Weise entstehen, ohne dass externe Einflüsse benötigt werden.

Die Bedeutung von Vertrauen

Vertrauen ist entscheidend für die Zusammenarbeit in der Gesellschaft. Es fungiert als Schmiermittel für soziale Systeme, fördert die Zusammenarbeit und treibt das Wirtschaftswachstum voran. Eine grosse Anzahl von Menschen glaubt an die grundlegende Güte anderer, was kooperatives Verhalten untermauert. Allerdings stellt der sinkende Vertrauensstand im Laufe der Zeit einen besorgniserregenden Trend dar.

Forscher wollen Mechanismen identifizieren, die Vertrauen entstehen lassen und wie man es über die Zeit aufrechterhalten kann. Vertrauen bringt für den Vertrauenden Verwundbarkeit mit sich, da er seine Ressourcen basierend auf Erwartungen der Gegenseitigkeit vom Vertraueten riskiert. Doch ohne Konsequenzen für Verrat könnten Vertrauete ihre eigenen Vorteile über die Rückzahlung stellen, was zu einem Mangel an Vertrauen und Kooperation führt.

Die traditionelle Ansicht in der Wirtschaftsmathematik beschreibt Individuen hauptsächlich als eigennützige Akteure, die handeln, um ihre Vorteile zu maximieren. Dennoch stellt experimentelle Evidenz diese Idee in Frage und zeigt, dass viele Menschen es vorziehen, anderen zu vertrauen und oft selbst fair handeln.

Mechanismen hinter Vertrauen

Es wurden verschiedene Erklärungen für das Entstehen von Vertrauen angeboten, einschliesslich Ideen über vergangene Austauschbeziehungen, soziale Merkmale und gesellschaftliche Strukturen. Einige Forschungen untersuchen auch den Einfluss von Kultur auf Vertrauen und dessen Beziehung zur indirekten Gegenseitigkeit. Viele Erklärungen basieren jedoch auf simplistischen Modellen des Lernens durch Nachahmung.

Verstärkendes Lernen bietet einen anderen Ansatz, bei dem der Fokus auf der Art und Weise liegt, wie Individuen aus ihren eigenen Erfahrungen lernen, anstatt nur andere nachzuahmen. Diese Methode hat an Bedeutung gewonnen, um Kooperation und menschliches Verhalten zu verstehen.

Im verstärkenden Lernen entwickeln Individuen ihre Strategien basierend auf gesammelten Erfahrungen, anstatt nur ihre Peers zu beobachten. Dieser Ansatz erlaubt einzigartige Entscheidungsprozesse, die sich über die Zeit anpassen können.

Durch die Studie des Vertrauensspiels aus dieser Perspektive können wir erkunden, wie Individuen Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit basierend auf ihren früheren Handlungen und zukünftigen Erwartungen entwickeln. Unsere Untersuchung nutzt einen Q-Learning-Algorithmus, bei dem Vertrauende und Vertrauete ständig ihre Strategien basierend auf ihren Erfahrungen während der Interaktionen aktualisieren.

Das Vertrauensspiel

Im Vertrauensspiel agieren zwei Spieler abwechselnd als Vertrauender und Vertraueter. Der Vertrauende beginnt mit einer monetären Einheit und muss entscheiden, ob er dem Vertraueten vertrauen möchte, indem er einen Teil seiner Ressourcen investiert. Wenn der Vertrauende sich entscheidet, zu investieren, entscheidet der Vertrauete dann, ob er den Vertrauenden zurückzahlt oder ihn betrügt, indem er alle Ressourcen behält.

Ursprünglich könnte die rationale Wahl des Vertrauenden sein, sich gegen eine Investition zu entscheiden, da Betrug wahrscheinlich erscheint. Doch Experimente zeigen, dass Menschen oft dazu neigen, zu investieren, was ein inhärentes Vertrauen demonstriert.

Während das Spiel fortschreitet, ändern sich die Dynamiken. Vertrauende lernen aus ihren Erfahrungen und werden weniger geneigt, denjenigen zu vertrauen, die sie in der Vergangenheit betrogen haben. Umgekehrt könnten Vertrauete, die betrügen, beginnen, zu reziprok zu handeln, wenn sie ein Muster des Vertrauens bemerken. Dieses Hin und Her kann zu einem stabilen Zustand von Vertrauen und Gegenseitigkeit führen, in dem beide Spieler im Laufe der Zeit profitieren.

Q-Learning im Vertrauensspiel

Um besser zu verstehen, wie Vertrauen sich entwickelt, nehmen wir einen Q-Learning-Algorithmus an. In diesem Rahmen behält jeder Spieler zwei Q-Tabellen: eine für seine Rolle als Vertrauender und eine für seine Rolle als Vertraueter. Diese Tabellen werden basierend auf den Ergebnissen ihrer gewählten Strategien in jeder Runde aktualisiert.

Die Spieler starten mit zufälligen Strategien und wechseln sich in ihren Rollen ab. In jeder Runde können sie entweder neue Strategien ausprobieren oder die auswählen, von der sie glauben, dass sie das beste Ergebnis basierend auf ihren Q-Tabellen liefern wird. Die Q-Tabellen werden schrittweise aktualisiert, um die Ergebnisse der Interaktionen zu reflektieren, was den Spielern ermöglicht, bessere Strategien basierend auf ihren vorherigen Erfahrungen zu entwickeln.

Ein wichtiger Aspekt ist das Zusammenspiel zwischen historischer Wertschätzung und zukünftiger Planung. Wenn Spieler sich zu sehr auf vergangene Misserfolge konzentrieren, kann das Vertrauen abnehmen. Doch wenn sie ihre Strategien basierend auf ihrem Lernen anpassen, kann das Vertrauen wachsen.

Die schrittweise Entwicklung von Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit zeigt einen Lernprozess, der menschliche psychologische Veränderungen widerspiegelt. Die Spieler lernen, denjenigen zu vertrauen, die reziprok handeln, und sich von denen abzuwenden, die betrügen.

Ergebnisse des Vertrauensspiels

Durch die Experimente in unserem Modell zeigen wir, dass Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit entstehen, wenn die Spieler ihre vergangenen Erfahrungen respektieren und eine langfristige Perspektive beibehalten. Während sie ihre Strategien entwickeln, beobachten wir Übergangspunkte in ihren Präferenzen, die zu höheren Vertrauensniveaus führen.

Durch die Analyse der Q-Tabellen sehen wir, dass Vertrauende, die konsequent in vertrauenswürdige Vertrauete investieren, bessere langfristige Erträge erhalten. Im Gegensatz dazu verringern Vertrauete, die nicht reziprok handeln, signifikant die Bereitschaft des Vertrauenden zu investieren.

Die Ergebnisse aus den Interaktionen zwischen zwei Spielern erstrecken sich auf grössere Populationen und verstärken die Idee, dass Vertrauen aus individuellen Lernprozessen entstehen kann. Die Analyse zeigt klare Grenzen, die Bereiche mit hohem Vertrauen und hoher Vertrauenswürdigkeit basierend auf Schlüsselparametern definieren.

Untersuchung der Spielparameter

Zu verstehen, wie verschiedene Spielparameter die Entwicklung von Vertrauen beeinflussen, ist wichtig. Die Interaktionsdynamik ändert sich basierend auf zwei Schlüssel-Lernfaktoren: der Erkundungsrate und der Lernrate.

Die Erkundungsrate bestimmt, wie oft Spieler mit neuen Strategien experimentieren. Im Gegensatz dazu beeinflusst die Lernrate, wie schnell sie sich an neue Informationen aus ihren Erfahrungen anpassen.

Wenn beide Spieler hohe Erkundungsraten annehmen, sind sie eher geneigt, mit verschiedenen Strategien zu experimentieren, was Vertrauen stören kann. Ein Gleichgewicht zu halten, bei dem die Spieler ihre Lernraten allmählich erhöhen und gleichzeitig ihre Erkundungsraten senken, führt jedoch über die Zeit zu stabilem Vertrauen.

Das Modell zeigt, dass, wenn Spieler nicht aus ihren vergangenen Erfahrungen lernen können oder es ihnen nicht gelingt, zukünftige Belohnungen zu erkennen, Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit darunter leiden.

Vertrauen in grösseren Populationen

Die Erkenntnisse aus dem zweispieler Vertrauensspiel gelten auch in grösseren Populationen. In einer eindimensionalen Gitteranordnung interagiert jedes Individuum mit seinen nächsten Nachbarn. Die Prinzipien des verstärkenden Lernens gelten weiterhin, wobei jedes Individuum seine eigenen Q-Tabellen entwickelt.

Wenn Individuen mit zwei Nachbarn interagieren, zeigen sie ähnliche Verhaltensweisen wie im zweispieler Spiel. Im Laufe der Zeit verschieben sich die Dynamiken, wobei Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit entstehen, während die Spieler ihre Strategien basierend auf ihren Interaktionen anpassen.

Wie zuvor ermutigen Individuen, die konsequent vertrauenswürdig handeln, ihre Nachbarn dazu, zu investieren. Die Prozesse des Lernens aus sowohl vergangenen Erfahrungen als auch zukünftigen Erwartungen sind entscheidend für die Aufrechterhaltung hoher Vertrauensniveaus innerhalb der Population.

Fazit

Wir haben Vertrauen aus der Perspektive des verstärkenden Lernens untersucht und hervorgehoben, wie Individuen ihre Strategien basierend auf Erfahrungen weiterentwickeln. Die Experimente zeigen, dass Vertrauen und Vertrauenswürdigkeit auf natürliche Weise durch individuelle Lernprozesse entstehen können, ohne dass externe Faktoren benötigt werden.

Die Ergebnisse werfen ein Licht auf die Dynamik menschlichen Verhaltens und verknüpfen sie mit psychologischen Übergängen, während Menschen vertrauensbasierte Interaktionen navigieren. Die Analyse deutet auch darauf hin, dass spezifische Schwellenwerte existieren, die eine positive Rückkehr erfordern, damit Vertrauen gedeihen kann.

Obwohl unsere Studie hauptsächlich einen Ansatz des verstärkenden Lernens verfolgt, schmälert das nicht den Wert traditioneller sozialer Lerntheorien. Beide Paradigmen können sich ergänzen und unser Verständnis komplexer menschlicher Verhaltensweisen wie Kooperation, Fairness und Ehrlichkeit bereichern.

Das Verständnis der Mechanismen hinter Vertrauen kann zu signifikanten Erkenntnissen über moralisches Verhalten und gesellschaftliche Kooperation führen. Weitere Forschung und Experimente werden helfen, die besten Wege zu klären, um Vertrauen in verschiedenen Umgebungen zu fördern, was letztlich zu einer kohärenteren Gesellschaft beitragen wird.

Originalquelle

Titel: Decoding trust: A reinforcement learning perspective

Zusammenfassung: Behavioral experiments on the trust game have shown that trust and trustworthiness are universal among human beings, contradicting the prediction by assuming \emph{Homo economicus} in orthodox Economics. This means some mechanism must be at work that favors their emergence. Most previous explanations however need to resort to some factors based upon imitative learning, a simple version of social learning. Here, we turn to the paradigm of reinforcement learning, where individuals update their strategies by evaluating the long-term return through accumulated experience. Specifically, we investigate the trust game with the Q-learning algorithm, where each participant is associated with two evolving Q-tables that guide one's decision making as trustor and trustee respectively. In the pairwise scenario, we reveal that high levels of trust and trustworthiness emerge when individuals appreciate both their historical experience and returns in the future. Mechanistically, the evolution of the Q-tables shows a crossover that resembles human's psychological changes. We also provide the phase diagram for the game parameters, where the boundary analysis is conducted. These findings are robust when the scenario is extended to a latticed population. Our results thus provide a natural explanation for the emergence of trust and trustworthiness without external factors involved. More importantly, the proposed paradigm shows the potential in deciphering many puzzles in human behaviors.

Autoren: Guozhong Zheng, Jiqiang Zhang, Jing Zhang, Weiran Cai, Li Chen

Letzte Aktualisierung: 2023-11-26 00:00:00

Sprache: English

Quell-URL: https://arxiv.org/abs/2309.14598

Quell-PDF: https://arxiv.org/pdf/2309.14598

Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Änderungen: Diese Zusammenfassung wurde mit Unterstützung von AI erstellt und kann Ungenauigkeiten enthalten. Genaue Informationen entnehmen Sie bitte den hier verlinkten Originaldokumenten.

Vielen Dank an arxiv für die Nutzung seiner Open-Access-Interoperabilität.

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