¿Ayudar a tu vecino o ocuparte de tus propios asuntos? Una elección desafiante con diferentes beneficios para cada decisión. Desde una perspectiva teórica, la teoría de juegos proporciona una guía para tomar esas decisiones. Una investigación innovadora realizada por Jakub Svoboda y Krishnendu Chatterjee en el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) revela nuevas estructuras de red que mejoran la cooperación en todo un sistema. Estos conocimientos también tienen aplicaciones potenciales en biología.
La cuestión de la cooperación ha desconcertado a los científicos durante mucho tiempo. Ya sea en biología, sociología, economía o ciencias políticas, es crucial descubrir bajo qué condiciones un grupo de individuos puede tener éxito. La teoría de juegos responde a esa pregunta (al menos desde una perspectiva matemática) analizando las interacciones de los individuos dentro de un grupo.
El grupo de Chatterjee en ISTA utiliza la teoría de juegos para abordar cuestiones centrales en informática. Su nuevo marco, publicado PNASAhora se detalla cómo estructuras específicas de vecinos pueden mejorar la cooperación en todo un sistema.
El dilema del prisionero
La teoría de juegos fue presentada por primera vez en “La teoría de los juegos y el comportamiento económico” publicada en 1944 por los matemáticos y economistas Oscar Morgenster y John von Neumann. Pronto, el dilema del prisionero se convirtió en un tema central en la teoría de juegos. “Es un ‘juego’ simple que describe las opciones que tenemos en muchas situaciones del mundo real”, explica Jakub Swoboda, estudiante de doctorado y primer autor del estudio.
El concepto matemático básico involucra a dos prisioneros que tienen la opción de traicionarse o cooperar entre sí. Si ambos cooperan, comparten un premio sustancial. Cuando uno coopera y otro jugador traiciona, sólo el desertor se beneficia. Además, si ambos cooperan, los beneficios individuales serán mayores que su parte. Cuando ambos jugadores se traicionan, no obtienen ninguna ventaja. La misma matemática se aplica no sólo a estas situaciones, sino también a las carreras armamentistas entre naciones, la vida de las bacterias o incluso situaciones cotidianas como decidir quién debe descargar el lavavajillas en la cocina de una oficina compartida.
Desde el marco original, parece que la traición es más beneficiosa para los individuos. Sin embargo, la cooperación todavía se observa en situaciones del mundo real. ¿Cómo?
“Distintos mecanismos pueden aumentar la cooperación”, explica Svoboda. “Uno de ellos es la reciprocidad, que sugiere que a través de ciertas acciones repetitivas podemos generar confianza y luego cooperar”. Un ejemplo es ver a su compañero de trabajo encender el lavavajillas todos los días, limpiar su taza favorita y prepararse para el café de la mañana. En respuesta, puedes empezar a ayudar descargando el lavavajillas: un intercambio recíproco de acciones. Otra cuestión clave es cómo se interconectan los individuos, esencialmente la estructura de las redes. Para probar estas estructuras, los científicos del grupo de Chatterjee utilizaron juegos espaciales.
Tetris de colaboración
En los juegos espaciales, los individuos se colocan en una cuadrícula e interactúan en función de sus relaciones espaciales. O cooperan o no. Mientras juegan, las personas pueden ver que a sus vecinos les va bien. Posteriormente adoptaron su estrategia. Esta interconexión influye en la extensión de la cooperación. Se forman redes (clústeres), que afectan la dinámica más amplia de todo el sistema. Es similar a jugar Tetris en Game Boy, donde un solo bloque puede influir en su entorno y determinar la ubicación del siguiente, uniendo eventualmente todo el sistema.
“Se sabe que estas estructuras de interconexión aumentan ligeramente el ritmo de cooperación”, continuó Svoboda. “En nuestro nuevo estudio, analizamos el mejor escenario posible”. Los científicos se inspiraron en la evolución natural, donde la selección constante de cambios estructurales puede afectar significativamente la dinámica de poblaciones enteras. Por ejemplo, los pinzones de Darwin ilustran cómo se pueden manifestar tales cambios: evolucionaron diferentes formas de pico para adaptarse a los diferentes suministros de alimentos disponibles en las Islas Galápagos.
“Esperábamos que el papel de la estructura en los juegos espaciales pudiera ser igualmente importante”, afirmó Svoboda. Con su nuevo marco, los científicos descubrieron estructuras que podrían mejorar la cooperación en este tipo de juegos espaciales. “Nuestra estructura muestra una propiedad de impulso sorprendentemente fuerte, la mejor que jamás hayamos visto”, añadió. Las estructuras parecen una cadena de estrellas y requieren áreas con muchos vecinos junto a sólo unas pocas áreas vecinas.
Queda por ver cómo se pueden aplicar estos nuevos modelos y estas estructuras de red a la sociedad. En los próximos meses, los científicos del grupo de Svoboda y Chatterjee trabajarán para generalizar sus hallazgos a otros juegos y diferentes escenarios. Debido a las amplias aplicaciones de los juegos espaciales, los marcos propuestos recientemente también pueden llegar a la biología. Por ejemplo, los biólogos pueden utilizar la nueva estructura para acelerar la evolución en los llamados “biorreactores”, dispositivos con un ambiente controlado, utilizados para la investigación o para cultivar microorganismos en industrias como la biotecnológica o la farmacéutica.