用于“黑暗森林假说”的随机框架：模拟宇宙中的沉默与生存现象

《Nitric Oxide》：A stochastic framework for the dark forest hypothesis: Modeling silence and survival in the cosmos

　　黑暗森林假说中的宇宙文明互动模型研究。通过构建包含广播行为、战略意图和技术水平的随机模型，分析不同策略文明的长期生存概率。结果显示安静型文明具有显著优势，单个恶意文明的存在会大幅削弱喧嚣型文明的生存成功率，为宇宙沉默现象提供战略必要性解释。

　　

C.A. Bonin

巴西独立学者

摘要

我们提出了一个受“黑暗森林假说”启发的随机模型，用以研究宇宙中文明之间的概率动态。每个文明都具备广播行为、战略意图和技术水平等特征。文明之间的互动遵循一套简单的概率规则，这使得我们既能通过分析获得见解，也能通过模拟进行探索。研究表明，采取低调策略的文明更有可能长期生存；而即使存在一个恶意文明，也会极大地降低其他文明的生存成功率。我们的研究结果为“宇宙寂静可能并非谜团，而是一种战略选择”这一观点提供了理论依据。

章节摘录

费米悖论

在人类向星辰提出的所有问题中，有一个至今仍未得到解答——而这个问题的答案可能关系到我们的生存：我们在宇宙中是孤独的吗？如果不是，为什么宇宙如此寂静？本文探讨了这一问题的一个可能答案。

随着探测类地行星和潜在生物特征技术的进步，我们应当如何以及是否与可能存在的地外文明接触的问题变得愈发紧迫[1]、[2]、[3]、[4]、[5]、[6]。这个问题的答案……

“寂静森林”的动态

在本节中，我们将阐述所提出模型的基础，研究其一些直接后果，并模拟其部分特征。

我们的模型包含一些关于文明产生、互动和演化的（概率性）规则，这些文明可以被分为四种类型：低调的恶意文明、低调的善意文明、高调的恶意文明和高调的善意文明。每种文明都有三个属性：“广播行为”、“态度”和“技术水平”。

一个恶意文明就足够了吗？

我们现在分析一种最多只允许存在一个恶意文明的情况。其出现的时间概率为${\tau }_S～\mathrm{Geom}\left(p_M\right)$，这意味着每轮随机产生一个新文明，其中该文明成为恶意文明的概率为$p_M$。一旦恶意文明出现，它将以$L～\mathrm{Geom}\left(p_R\right)$的概率存活轮，同时有$p_R\in (0,1)$的概率面临随机毁灭。在该恶意文明出现之后诞生的所有文明都是善意的（概率为1），并且可能像之前的文明一样保持低调或高调。

最后的思考

我们分两部分总结这项工作。首先，我们讨论了模型的主要局限性和限制其应用范围的假设。其次，在最后的小节中，我们更广泛地反思了我们的发现所带来的启示以及它们对未来研究提出的挑战。

CRediT作者贡献声明

C.A. Bonin：撰写与审稿、初稿撰写、可视化设计、项目监督、软件开发、资源管理、方法论设计、数据整理、概念构建。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

作者感谢J.T.T. Lunardi博士鼓励他采用随机方法来改进其原始算法模型，同时也感谢M.R. Nakashima博士就相关主题（特别是“攻击性现实主义”方面）进行的富有成效的讨论。作者还感谢ChatGPT在代码编写和文本修订方面的协助。