Spelteoretisk matematik används för att förutsäga utfall i konfliktsituationer. Nu anpassas den genom big data för att lösa mycket kontroversiella frågor mellan människor och miljö.

Spelteori är ett matematiskt begrepp som syftar till att förutsäga utfall och lösningar på en fråga där parter med motstridiga, överlappande eller blandade intressen interagerar.

I "teorin" kommer "spelet" att föra alla mot en optimal lösning eller "jämvikt". Det lovar ett vetenskapligt förhållningssätt för att förstå hur människor fattar beslut och når kompromisser i verkliga situationer.

Spelteorin uppstod på 1940-talet inom ekonomiområdet. Den Oscarsbelönade filmen "A Beautiful Mind (2001)" handlar om livet för matematikern John Nash (spelad av Russell Crowe), som tilldelades 1994 Nobelpriset i ekonomiska vetenskaper för sitt arbete inom detta område.

Även om konceptet har funnits i många decennier, är skillnaden nu möjligheten att bygga in det i datorbaserade algoritmer, spel och appar för att tillämpa det bredare, säger professor Nils Bunnefeld, en samhälls- och miljöforskare vid University of Stirling. U.K. Detta gäller särskilt i big data-åldern.

"Spelteori som teoretisk idé har länge funnits för att visa lösningar på konfliktproblem", sa han. "Vi ser verkligen potentialen att flytta detta till en dator för att få ut det mesta av den data som kan samlas in, men också nå många fler människor."

Bevarandekonflikter

Prof Bunnefeld ledde det EU-stödda ConFooBio-projektet, som tillämpade spelteori på scenarier där människor var i konflikt om resurser och miljö. Hans team ville utveckla en modell för att förutsäga lösningar på konflikter mellan livsmedelssäkerhet och biologisk mångfald.

"Utgångspunkten var att när vi har två eller flera parter i konflikt, vad ska vi göra med till exempel mark eller naturresurser? Ska vi producera mer mat? Eller ska vi skydda ett visst område för biologisk mångfald?" han sa.

Teamet fokuserade på sju fallstudier, allt från konflikter som involverade bönder och bevarande av gäss i Skottland till konflikter om elefanter och skördarräd i Gabon.

ConFooBio genomförde mer än 300 spelworkshops med över 900 personer på många platser, inklusive Gabon, Kenya, Madagaskar, Tanzania och Skottland.

Ekologiska utmaningar

Prof Bunnefeld insåg att det blev nödvändigt att ta ett steg tillbaka från ren spelteori och istället bygga mer komplexa spel för att införliva ekologiska utmaningar som världen står inför, som klimatförändringar. Det blev också nödvändigt att anta ett mer folkbaserat tillvägagångssätt än vad som ursprungligen planerats, för att bättre målinrikta spelen.

"Deltagare inkluderade personer som var direkt inblandade i dessa konflikter, och i många fall var det mycket olyckligt", säger professor Bunnefeld.

"Genom spelen fick vi ett högt engagemang från samhällen, även från de där konflikterna är höga och människor kan vara ovilliga att engagera sig i forskning. Vi visade att människor kan lösa konflikter när de litar på varandra och får säga sitt, och när de får adekvata betalningar för bevarandeinsatser."

Teamet utvecklade ett modelleringsramverk för att förutsäga resultat av vilda djurs förvaltning mitt i konflikter. Fritt tillgänglig, den har laddats ner tusentals gånger från ConFooBio-webbplatsen.

Bevarandespel

Forskarna skapade också ett tillgängligt spel om bevarande som heter Crops vs Creatures, där spelarna väljer mellan en rad alternativ från att skjuta varelser till att tilldela livsmiljöer för bevarande.

Prof Bunnefeld hoppas att dessa typer av spel blir mer tillgängliga på mainstream-basis via appbutiker – till exempel en om konflikter inom området biologisk mångfald och energirättvisa i ett separat initiativ som han arbetar med som kallas Beacon Project. "Om du berättar för folk att du har ett spännande spel eller om du har en komplex modell, vilken ska de samarbeta med? Jag tror att svaret är ganska enkelt", sa han.

"I ConFooBio-projektet har vi kunnat visa att våra nya modeller och algoritmer kan anpassa sig till nya situationer och reagera på miljömässiga och sociala förändringar", tillade prof Bunnefeld. "Våra modeller är användbara för att föreslå sätt att hantera konflikter mellan intressenter med konkurrerande mål."

Dynamik i sociala medier

Ett annat projekt, Odycceus, utnyttjade delar av spelteorin för att undersöka vad sociala medier kan berätta om social dynamik och potentiellt hjälpa oss att tidigt upptäcka framväxande sociala konflikter.

De analyserade språket, innehållet och åsikterna i diskussioner i sociala medier med hjälp av dataverktyg.

Sådana verktyg krävs för att analysera den enorma mängden information i den offentliga diskursen, förklarade Eckehard Olbrich, koordinator för Odycceus-projektet, och en fysiker vid Max Planck Institute for Mathematics in the Sciences i Leipzig, Tyskland.

Hans arbete är delvis motiverat av att försöka förstå orsakerna bakom polariseringen av åsikter och tillväxten av populistiska rörelser som den högerextrema organisationen Pegida, som grundades i hans hemstad Dresden 2014.

Teamet skapade en mängd olika verktyg tillgängliga för forskare via en öppen plattform känd som Penelope. Dessa inkluderar Twitter Explorer, som gör det möjligt för forskare att visualisera kopplingar mellan Twitter-användare och trendämnen för att hjälpa till att förstå hur samhällsdebatter utvecklas.

Andra inkluderade två deltagande appar kända som Opinion Observatory och Opinion Facilitator, som gör det möjligt för människor att övervaka dynamiken i konfliktsituationer, till exempel genom att hjälpa sammanlänka nyhetsartiklar som innehåller relaterade begrepp.

Polariseringsmönster

"Dessa verktyg har redan gjort det möjligt för oss att få en bättre insikt i polariseringsmönster och förstå olika världsbilder," sa Olbrich.

Han sa till exempel att hans team lyckades utveckla en modell om effekten av social feedback på polarisering som inkorporerade spelteoretiska idéer.

Resultaten antydde att bildandet av polariserade grupper online handlade mindre om det traditionella konceptet med sociala mediebubblor och ekokammare än hur människor bygger sin identitet genom att få godkännande från sina kamrater.

Han tillade att att koppla ihop prickarna mellan spelteori och polarisering kan ha verkliga tillämpningar för saker som hur man bäst reglerar sociala medier.

"I en spelteoretisk formulering börjar man med spelarnas incitament, och de väljer sina handlingar för att maximera sin förväntade nytta", sa han. "Detta gör det möjligt att göra förutsägelser om hur människor skulle ändra sitt beteende om du till exempel reglerar sociala medier."

Olbrich tillade att han hoppas att en sådan modellering kan ge en bättre förståelse för demokrati och debatter i den offentliga sfären, samt indikera för människor bättre sätt att delta i offentliga debatter. "Då skulle vi ha bättre sätt att hantera de konflikter vi har och som vi måste lösa", sa han.

Men det finns också betydande utmaningar med att använda spelteori för verkliga situationer, förklarade Olbrich.

Varierande utsikter

Till exempel har det visat sig svårt att införliva kulturella skillnader i spelteorin eftersom sådana skillnader kan innebära att två personer har enormt olika sätt att se på ett problem.

"Problemet med spelteorin är att den letar efter lösningar på hur ett problem kan lösas", tillade prof Bunnefeld.

"Efter att ha tittat på konflikter under de senaste åren är det för mig klart att vi inte kan lösa konflikter, vi kan bara hantera dem." Att bygga in faktorer som klimatförändringar och lokala sammanhang är också komplext.

Men spelteori är ett användbart sätt att utforska modeller, spel och appar för att hantera konflikter, sa han. "Spelteorin är, från dess mycket enkla grunder till ganska komplexa situationer, en bra ingångspunkt", säger prof Bunnefeld.

"Det ger oss en ram som man kan arbeta igenom och fångar också människors fantasi." + Utforska vidare

Gamifierad forskning kastar nytt ljus över hur man balanserar jordbruk och naturvård