Iterated Prisoner’s Dilemma: How Noise and the Number of rounds affect performance for strategies
2024 (English)Independent thesis Basic level (degree of Bachelor), 10 credits / 15 HE credits
Student thesisAlternative title
Iterativ Prisoner’s Dilemma : Hur noise och antal rundor påverkar strategiers prestanda (Swedish)
Abstract [en]
This thesis explores the Iterated Prisoner’s Dilemma (IPD), a significant game theory problem characterized by repeated interactions where players adjust their strategies based on prior outcomes. Originally conceptualized by Axelrod in 1980, the IPD provides insights into cooperation, betrayal, and strategy over multiple rounds. This study reassesses Axelrod’s strategies and includes Generous Tit-For-Tat (GTFT) and Zero-deterministic (ZD) strategies ZDGTFT2 and ZDEXTORT2. The methodology involved multiple tournaments with different noise levels (0%, 5%, and 20%) and varying round counts (100, 500, and 1000) to evaluate how these factors affect strategy performance. Axelrod’s benchmarks for successful strategies -niceness, forgiveness, provocability, and clarity were central to the analysis. Key findings indicate that noise levels significantly impact strategy performance. In noise-free conditions, cooperative strategies like ZDGTFT2 and GTFT performed well, highlighting the benefits of sustained collaboration. As noise increased, however, cooperative strategies performed worse in contrast to aggressive strategies like Shubik and Downing performing better, suggesting unpredictability favors defecting strategies. Interestingly, the number of game rounds had minimal impact on the overall performance and rankings of strategies. More rounds provided stability without significantly shifting strategic success. Complex strategies fared slightly better with increased rounds, but the effect was marginal compared to the influence of noise. This research underscores the crucial impact of environmental noise on strategy efficacy, with broader implications for areas such as international diplomacy, economic markets, and cooperative ventures under uncertainty. It suggests self-serving tactics may sometimes be more effective than cooperative ones in high-noise scenarios. Additionally, ZD strategies in noise-free settings reaffirmprior findings regarding performance. Future research should explore a broader set of strategies and incorporate evolutionary dynamics to uncover deeper insights into strategy adaptation under varying noise levels. In conclusion, this study extends our understanding of the IPD, emphasizing the significant role noise plays in strategy performance and advocating for flexible strategic approaches in unpredictable environments.
Abstract [sv]
framträdande problem inom spelteori som kännetecknas av upprepade interaktioner där spelare anpassar sina strategier baserat på tidigare resultat. IPD konceptualiserad ursprungligen av Axelrod under 1980, där den ger insikt i hur olika strategier presterar med hänsyn till samarbete, svek och andra aspekter vid repeterade spelrundor. Denna studie testade Axelrods usprungliga strategier, med tillägget Generous Tit-For-Tat (GTFT) samt de Zero-deterministic (ZD) strategierna ZDGTFT2 och ZDEXTORT2. Metodiken innefattade flera turneringar med olika risk för noise"(0%, 5% och 20%) och varierande antal spelrundor (100, 500 och 1000) för att utvärdera hur dessa faktorer påverkar prestanda. Axelrods kriterier för framgångsrika strategier - vänlighet, förlåtelse, provocerbarhet och tydlighet - var centrala i analysen. De viktigaste resultaten visar att noise avsevärt påverkar strategiernas prestanda. Under idealt förhållanden, presterade kooperativa strategier som ZDGTFT2 och GTFT väl, vilket framhävde fördelarna med långsiktigt samarbete. När noise successivt ökade, presterade dock kooperativa strategier sämre, medan aggressiva strategier som Shubik och Downing presterade bättre, vilket tyder på att oförutsägbarhet gynnar defekterande strategier. Intressant nog hade antalet spelomgångar minimal inverkan på den övergripande prestandan och rangordningen av strategier. Det noterades att fler spelrundor stabilicerade resultaten, utan att betydligt förändra det. Komplexa strategier presterade något bättre med fler omgångar, men effekten var marginell i jämförelse med påverkan av noise. Denna forskning understryker den avgörande påverkan som noise har på strategiers effektivitet, med bredare implikationer för områden som internationell diplomati, ekonomiska marknader och samarbetsprojekt under osäkerhet. Det antyder att egenintresserade taktiker ibland kan vara mer effektiva än kooperativa i miljöer som har mycket noise. Utöver detta påträffades samma resultat att ZD-strategier i noise-fria miljöer gällande prestanda. Framtida forskning bör utforska ett bredare spektrum av strategier och inkludera en evolutionär aspekt för att upptäcka djupare insikter om strategianpassning under varierat noise. Sammanfattningsvis utökar denna studie vår förståelse av IPD, betonar den betydande roll som noise spelar i strategiprestanda och förespråkar flexibla strategiska tillvägagångssätt i oförutsägbara miljöer.
Place, publisher, year, edition, pages
2024. , p. 33
Series
TRITA-EECS-EX ; 2024:326
Keywords [en]
Iterated Prisoner’s Dilemma (IPD), Game Theory, Noise, Number of Rounds, Zero-deterministic Strategies
Keywords [sv]
Iterativt Prisoner’s Dilemma (IPD), Spelteori, Noise, Antal omgångar, Zero-deterministiska strategier
National Category
Computer Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-354978OAI: oai:DiVA.org:kth-354978DiVA, id: diva2:1906601
Subject / course
Computer Science
Educational program
Master of Science in Engineering - Computer Science and Technology
Supervisors
Examiners
2024-10-242024-10-182024-10-24Bibliographically approved