博弈论

定义

博弈论是二人在平等的对局中各自利用对方的策略变换自己的对抗策略,达到取胜的目的

要素

博弈论有以下几个要素:

  • 1.局中人:在一场竞赛或博弈中,每一个有决策权的参与者成为一个局中人。只有两个局中人的博弈现象称为“两人博弈”,而多于两个局中人的博弈称为“多人博弈”。
  • 2.策略:一局博弈中,每个局中人都有选择实际可行的完整的行动方案,即方案不是某阶段的行动方案,而是指导整个行动的一个方案,一个局中人的一个可行的自始至终全局筹划的一个行动方案,称为这个局中人的一个策略。如果在一局博弈中局中人都总共有有限个策略,则称为“有限博弈”,否则称为“无限博弈”。
  • 3.得失:一局博弈结局时的结果称为得失。每个局中人在一局博弈结束时的得失,不仅与该局中人自身所选择的策略有关,而且与全局中人所取定的一组策略有关。所以,一局博弈结束时每个局中人的“得失”是全体局中人所取定的一组策略的函数,通常称为支付(payoff)函数。
  • 4.对于博弈参与者来说,存在着一博弈结果 。
  • 5.博弈涉及到均衡:均衡是平衡的意思,在经济学中,均衡意即相关量处于稳定值。在供求关系中,某一商品市场如果在某一价格下,想以此价格买此商品的人均能买到,而想卖的人均能卖出,此时我们就说,该商品的供求达到了均衡。所谓纳什均衡,它是一稳定的博弈结果。

博弈论研究的假设:
1.决策主体是理性的,最大化自己的利益;
2.完全理性是共同知识;
3.每个参与人被假定为对所处环境及其他参与者的行为形成正确信念与预期。

纳什均衡

纳什均衡(Nash Equilibrium):在一策略组合中,所有的参与者面临这样一种情况,当其他人不改变策略时,他此时的策略是最好的。也就是说,此时如果他改变策略他的支付将会降低。在纳什均衡点上,每一个理性的参与者都不会有单独改变策略的冲动。纳什均衡点存在性证明的前提是“博弈均衡偶”概念的提出。所谓“均衡偶”是在二人零和博弈中,当局中人A采取其最优策略a,局中人B也采取其最优策略b,如果局中人仍采取b,而局中人A却采取另一种策略a,那么局中人A的支付不会超过他采取原来的策略a的支付。这一结果对局中人B亦是如此。
这样,“均衡偶”的明确定义为:一对策略a(属于策略集A)和策略b(属于策略集B)称之为均衡偶,对任一策略a(属于策略集A)和策略b(属于策略集B),总有:偶对(a,b) ≤ 偶对(a,b) ≥偶对(a,b)。
对于非零和博弈也有如下定义:一对策略a(属于策略集A)和策略b(属于策略集B)称为非零和博弈的均衡偶,对任一策略a(属于策略集A)和策略b(属于策略集B),总有:对局中人A的偶对(a,b) ≤偶对(a,b);对局中人B的偶对(a,b)≤偶对(a,b)。
有了上述定义,就立即得到纳什定理:
任何具有有限纯策略的二人博弈至少有一个均衡偶。这一均衡偶就称为纳什均衡点。
纳什定理的严格证明要用到不动点理论,不动点理论是经济均衡研究的主要工具。通俗地说,寻找均衡点的存在性等价于找到博弈的不动点。纳什均衡点概念提供了一种非常重要的分析手段,使博弈论研究可以在一个博弈结构里寻找比较有意义的结果。但纳什均衡点定义只局限于任何局中人不想单方面变换策略,而忽视了其他局中人改变策略的可能性,因此,在很多情况下,纳什均衡点的结论缺乏说服力,研究者们形象地称之为“天真可爱的纳什均衡点”。
塞尔顿(R·Selten)在多个均衡中剔除一些按照一定规则不合理的均衡点,从而形成了两个均衡的精炼概念:子博弈完全均衡和颤抖的手完美均衡。

案例

囚徒困境

在博弈论中,含有占优战略均衡的一个著名例子是由塔克给出的“囚徒困境”(prisoner's dilemma)博弈模型。该模型用一种特别的方式为我们讲述了一个警察与小偷的故事。假设有两个小偷A和B联合犯事、私入民宅被警察抓住。
警方将两人分别置于不同的两个房间内进行审讯,对每一个犯罪嫌疑人,警方给出的政策是:如果两个犯罪嫌疑人都坦白了罪行,交出了赃物,于是证据确凿,两人都被判有罪,各被判刑8年;如果只有一个犯罪嫌疑人坦白,另一个人没有坦白而是抵赖,则以妨碍公务罪(因已有证据表明其有罪)再加刑2年,而坦白者有功被减刑8年,立即释放。如果两人都抵赖,则警方因证据不足不能判两人的偷窃罪,但可以私入民宅的罪名将两人各判入狱1年。下表给出了这个博弈的支付矩阵。

A╲B 坦白 抵赖
坦白 8,8 0,10
抵赖 10,0 1,1

对A来说,尽管他不知道B作何选择,但他知道无论B选择什么,他选择“坦白”总是最优的。显然,根据对称性,B也会选择“坦白”,结果是两人都被判刑8年。但是,倘若他们都选择“抵赖”,每人只被判刑1年。在表2.2中的四种行动选择组合中,(抵赖、抵赖)是帕累托最优,因为偏离这个行动选择组合的任何其他行动选择组合都至少会使一个人的境况变差。但是,“坦白”是任一犯罪嫌疑人的占优战略,而(坦白,坦白)是一个占优战略均衡,即纳什均衡。不难看出,此处纳什均衡与帕累托存在冲突。
单从数学角度讲,这个理论是合理的,也就是选择都坦白。但在这样多维信息共同作用的社会学领域显然是不合适的。正如中国古代将官员之间的行贿受贿称为“陋规”而不是想方设法清查,这是因为社会体系给人行为的束缚作用迫使人的决策发生改变。比如,从心理学角度讲,选择坦白的成本会更大,一方坦白害得另一方加罪,那么事后的报复行为以及从而不会轻易在周围知情人当中的“出卖”角色将会使他损失更多。
而8年到10年间的增加比例会被淡化,人的尊严会使人产生复仇情绪,略打破“行规”。我们正处于大数据时代,想更接近事实的处理一件事就要尽可能多地掌握相关资料并合理加权分析,人的活动动影像动因复杂,所以囚徒困境只能作为简化模型参考,具体决策还得具体分析。

智猪博弈

经济学中的“智猪博弈”(Pigs’payoffs) ,这个例子讲的是:
假设猪圈里有一头大猪、一头小猪。猪圈的一头有猪食槽,另一头安装着控制猪食供应的按钮,按一下按钮会有10个单位的猪食进槽,但是谁按按钮就会首先付出2个单位的成本,若小猪先到槽边,大小猪吃到食物的收益比是6∶4;同时到槽边,大小猪收益比是7∶3;大猪先到槽边,大小猪收益比是9∶1。那么,在两头猪都有智慧的前提下,最终结果是小猪选择等待。
"智猪博弈"由纳什于1950年提出。实际上小猪选择等待,让大猪去按控制按钮,而自己选择“坐船”(或称为搭便车)的原因很简单:在大猪选择行动的前提下,小猪选择等待的话,小猪可得到4个单位的纯收益,而小猪行动的话,则仅仅可以获得大猪吃剩的1个单位的纯收益,所以等待优于行动;在大猪选择等待的前提下,小猪如果行动的话,小猪的收入将不抵成本,纯收益为-1单位,如果小猪也选择等待的话,那么小猪的收益为零,成本也为零,总之,等待还是要优于行动。
用博弈论中的报酬矩阵可以更清晰的刻画出小猪的选择:

大猪/小猪 行动 等待
行动 5,1 4,4
等待 9,-1 0,0

从矩阵中可以看出,当大猪选择行动的时候,小猪如果行动,其收益是1,而小猪等待的话,收益是4,所以小猪选择等待;当大猪选择等待的时候,小猪如果行动的话,其收益是-1,而小猪等待的话,收益是0,所以小猪也选择等待。综合来看,无论大猪是选择行动还是等待,小猪的选择都将是等待,即等待是小猪的占优策略。
在小企业经营中,学会如何“搭便车”是一个精明的职业经理人最为基本的素质。在某些时候,如果能够注意等待,让其他大的企业首先开发市场,是一种明智的选择。这时候有所不为才能有所为!
高明的管理者善于利用各种有利的条件来为自己服务。“搭便车”实际上是提供给职业经理人面对每一项花费的另一种选择,对它的留意和研究可以给企业节省很多不必要的费用,从而使企业的管理和发展走上一个新的台阶。这种现象在经济生活中十分常见,却很少为小企业的经理人所熟识。
在智猪博弈中,虽然小猪的“捡现成”的行为从道义上来讲令人不齿,但是博弈策略的主要目的不正是使用谋略最大化自己的利益吗?

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