En un entorno muy contaminado, ¿Tiene más sentido que una empresa siga contaminando o empiece a limpiar su acto? Si opta por emplear tecnologías más limpias y el medio ambiente se vuelve más saludable, ¿Se aplica el mismo cálculo?

Estas retroalimentaciones entre la estrategia de decisión y el medio ambiente surgen en campos tan diversos como la pesca, ciencias económicas, e interacciones sociales humanas. Los teóricos de los juegos han explorado estas llamadas retroalimentaciones utilizando modelos individuales para aplicarlos a escenarios particulares. Pero en una nueva publicación en Comunicaciones de la naturaleza , Los investigadores de la Facultad de Artes y Ciencias de Penn presentan un modelo unificador que explica estas diversas interacciones y subraya la similitud de sus características.

"Lo que hacemos en nuestro artículo es tratar de incorporar explícitamente la forma en que la dinámica evolutiva del juego puede verse afectada por el entorno y puede cambiar el entorno, "dice Andrew Tilman, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en el Departamento de Biología. "Entonces, obtienes esta retroalimentación entre las estrategias que se utilizan en el juego y el cambio ambiental ".

Tilman fue coautor del trabajo con los asesores Erol Akçay y Joshua Plotkin, miembros de la facultad cuyo trabajo se especializa en enfoques teóricos y computacionales de cuestiones biológicas.

Los hallazgos arrojan luz sobre las fuerzas unidas que vinculan los cambios en la acción estratégica con el cambio ambiental, y viceversa.

"Tomemos las poblaciones de peces que suben o bajan según las estrategias de pesca de una población, o niveles de nutrientes del suelo que suben o bajan dependiendo de si hay fijadores de nitrógeno o plantas no fijadoras presentes, ", dice Akçay." La cantidad de pescado o nitrógeno que haya determinará los beneficios de las diferentes estrategias y favorecerá una u otra estrategia. Esta situación surge en todas partes y si bien hubo modelos dispares aquí y allá, lo que Andrew hizo realmente fue unirlo todo en uno. Demostró que se pueden mapear estos modelos en un modelo común y luego analizar ese modelo y hacer predicciones para muchos sistemas diferentes ".

"Entender cómo el equilibrio de tipos estratégicos en una población impacta el medio ambiente, y cómo el medio ambiente se retroalimenta para alterar las interacciones estratégicas, es un nuevo desafío para los ecologistas y científicos del comportamiento, ", dice Plotkin." Es un problema teórico divertido, pero también tiene una serie de implicaciones en los entornos aplicados, donde reconocemos cada vez más la estrecha intercalación de los comportamientos humanos y el entorno cambiante ".

El proyecto surgió del trabajo de doctorado de Tilman, que analizó los incentivos económicos que enfrentan las personas cuando se trata de un recurso de uso común, por ejemplo, una pesquería o un medio ambiente sano.

"Lo estaba haciendo de una manera ad hoc, armar un modelo de dinámica ambiental con un modelo de teoría de juegos evolutiva para cada uno, ", dice." Me inspiró para trabajar en una manera de unir muchos problemas diferentes que están pensando en estas interacciones estratégicas vinculadas con un entorno cambiante ".

Los investigadores encontraron que un modelo lineal relativamente simple podría mapear la dinámica de una variedad de estos tipos de retroalimentación del entorno de la estrategia.

"También creamos algunos modelos no lineales, y pueden surgir algunos matices, pero los modelos lineales te dan una idea de por qué pueden suceder esas cosas nuevas, "dice Akçay." Son sorprendentemente poderosos ".

Su análisis funcionó para sistemas como un ejemplo de contaminación, donde el impacto ambiental, más contaminación, se desvanece con el paso del tiempo. Pero el modelo también se ajusta a escenarios donde el producto ambiental se regenera, como en un ejemplo de pesca.

El modelo les permitió predecir cómo cambiarían las estrategias, si harían un ciclo o alcanzarían un equilibrio, en base a los incentivos que enfrentan los actores cuando tanto las condiciones ambientales como las estrategias en una población se encuentran en un extremo. Volviendo nuevamente al modelo de contaminación:"Podría imaginarse que una estrategia sería emitir altos niveles de contaminación, y otro sería emitir niveles bajos de contaminación, y dependiendo de la combinación de estrategias que se utilicen, afectará el nivel de contaminación presente, ", Dice Tilman." Podemos entender lo que sucederá en el juego basándonos en cuán fuertes son los incentivos para cambiar a una estrategia de alta contaminación cuando el medio ambiente está en un estado de baja contaminación, así como los incentivos para cambiar a una alta contaminación. estrategia contaminante cuando el medio ambiente se encuentra en un estado poco contaminante ".

El enfoque arroja luz sobre problemas contemporáneos, como regular las emisiones globales ante el cambio climático.

"Vemos que si todo está limpio, quieres acabar con cualquier incentivo para ser un contaminador. De lo contrario, el ciclo podría inclinarse hacia estrategias contaminantes, "dice Akçay.

Mirando hacia el futuro, los investigadores esperan incorporar la previsión en su modelo. En otras palabras, si un actor puede predecir cómo cambiará el entorno, ¿Alterarán sus estrategias antes o después de lo que lo harían de otra manera?

"Estos modelos evolutivos y teóricos de juegos tienden a considerar que los actores son miopes, cambiar sus estrategias en función de sus incentivos instantáneos, ", dice Tilman." Pero para imitar de manera más realista los procesos de toma de decisiones en los que participan las personas, queremos empezar a pensar en incorporar la previsión en el marco de modelado ".