生活中的博弈.ppt
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1、生活中的博弈 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望序言、与传统经济学不一样的思维w一、先看例子 第一讲、三个故事引出博弈w一、囚徒困境 故事大意:一、两个犯罪嫌疑人(A、B),在被隔离囚禁的情况下,有两种选择:或坦白交代犯罪事实,或拒不交代。二、针对以上两种选择,警察采取三种“政策”1、双方均不承认,各判1年;2、双方均承认,各判3年;3、一方承认,一方不承认,承认方判0年,不承认方判5年。囚徒困境(prisoners dilemma)w囚徒困境坦白不坦
2、白坦白不坦白3,3 0,55,01,1无论对方如何选择,每个人的最优选择:坦白。所以,我们可以预测,结果将是(坦白,坦白)乙甲二、智猪博弈 故事大意:猪圈里有大猪一头,小猪一头。猪圈一头有食槽,但是需要另一头的按钮启动。按一下就出10各单位的食物,但按的猪有2各单位的成本。若大猪先到,大猪吃9个,小猪吃1个 若同时到食槽,大猪吃7个,小猪吃3个 若小猪先到食槽,大猪吃6个,小猪吃4个智猪博弈博弈对局:按等待按等待5,14,49,-10,0 对于小猪来讲,无论如何等待都是最好的策略,而大猪在知道小猪的策略后,只能选择按,所以最后的结果是(按,等待)小猪大猪三、斗鸡博弈 故事大意:两人过独木桥。只
3、能一人通行,两人都过,则会掉入河中。一人过,另一人就会丧失过河机会。两人都不过,则无事发生。斗鸡博弈博弈对局:进退进退-3,-32,00,20,0 对于过桥的两个人来说,最好的选择只能是一进一退。这是有明显倾向性的博弈。究竟谁进谁退,要看博弈双方,谁更有霸气、底气和坚持。BA第二讲第二讲 什么是博弈什么是博弈 要了解博弈,我们首先要了解一下这门学科的诞生背景和基本的概念以及博弈论的内涵。所以下面的内容分为三块:一、博弈论相关背景知识 二、博弈论的基本概念 三、博弈论的内涵博弈论相关背景知识w博弈思想自古有之n2000年前中国著名的“田忌赛马”n1500年前巴比伦犹太法典的“婚姻合同问题”n18
4、38年的古诺(Cournot)模型,被看成是早期博弈研究的起点n1883年伯特兰德(Bertrand)提出的通过价格进行博弈的寡头竞争模型与古诺模型有异曲同工之妙。n艾奇沃斯(Edgeworth)提出的“契约曲线”则是后来合作博弈论重要概念“核”的特例。博弈论相关背景知识wJohn von Neumann 生平n 8岁就掌握了微积分,19岁发表了n第一篇学术论文n30岁成为最年轻的普林斯顿n数学学院6名教授之一 n(Einstein was one of the others)(1933年)博弈论相关背景知识w博弈论的诞生nvon Neumann和Morgenstern合著的博弈论和经济行为(
5、The Theory of Games and Economic Behavior)的诞生(1944)l该书首创的博弈一些术语,表示形式,至今仍在使用l提出了v-N-M效用,用以表示博弈的支付l使博弈论从数学家的圈子中走出,建立了数学与经济学间的桥梁博弈论相关背景知识n1957年英年早逝(纯粹数学、应用数学、物理学,polymath)n20世纪40年代开始转向应用数学领域l1943年为Manhattan项目的 顾问(atomic bomb)l1944年第一台计算机的诞生,他作了主要贡献l1944年与摩根斯坦合作的博弈论第一部著作博弈论相关背景知识w首部博弈论专著出现的历史背景n普林斯顿大学汇集
6、了当时最一流的著名科学家n数学在物理学的成功应用激发了von Neumann等博弈论先驱,采用数学对冲突局势下人们的思维、行为过程的数学描述的想象力博弈论相关背景知识wJohn Nash Jr.与Nash均衡n1950年纳什在普林斯顿的n博士论文(27pages),首次n提出了纳什均衡、并证明了n纳什定理n“这是对博弈论高度的n原创性和重要的贡献”Tuckern30岁后,曾陷于精神疾病数十年n1994与 Harsanyi,Selten共获诺贝尔奖n纳什与爱因斯坦、冯诺依曼的轶事博弈论相关背景知识w20世纪50年代是博弈论的第一个研究高潮nNash均衡理论的建立n理论与实验并行的博弈研究方式l1
7、950年兰德公司的囚徒问题的实验n合作博弈论的第一次鼎盛时期n“40年代末50年代初是博弈论历史上令人振奋时期,原理已经破茧而出,正在试飞它们的双翅,活跃着一批巨人。”(Aumann,1985)博弈论相关背景知识w20世纪50年代中后期到70年代的兴盛期n博弈研究成果不断丰富n1965年则而滕与海萨尼的博弈的精炼理论n进化博弈(evolutionary game,1972)的出现n“共同知识(common knowledge)”假设的建立博弈论相关背景知识w20世纪8090年代的成熟期nKohlberg的前向归纳法(forward induction,1981)nKreps和Wilson的se
8、quential equilibrium(1982)nSmith的“Evolutionary and The Theory of Games”(1982)n博弈学习理论(learning theory)的完善博弈论相关背景知识w20世纪8090年代的成熟期n博弈论几乎涉及经济学所有领域,改变了微观经济学的理论基础n博弈论在心理学、行为科学、认知科学等人文科学都取得了成功应用n博弈论在生物学、智能技术、计算机科学等也都有着应用n多名博弈论专家获得诺贝尔经济学奖二、博弈论基本概念 w博弈博弈即一些个人、队组或其他组织,面对即一些个人、队组或其他组织,面对一定的环境条件,在一定的规则下,同时一定的环
9、境条件,在一定的规则下,同时或先后,一次或多次,从各自允许选择的或先后,一次或多次,从各自允许选择的行为或策略中行为或策略中进行选择进行选择并加以实施,各自并加以实施,各自取得相应结果的过程。取得相应结果的过程。w博弈论博弈论就是描述和研究行为者之间的策略就是描述和研究行为者之间的策略相互依存和相互作用的一种相互依存和相互作用的一种决策理论。决策理论。博弈论基本概念w博弈的分类博弈的分类:w完全信息静态博弈w完全信息动态博弈w不完全信息静态博弈w不完全信息动态博弈博弈论基本概念w博弈博弈论论的基的基础础概念:概念:w1、参与人参与人(players):一个博弈中独立决策、):一个博弈中独立决策
10、、独立承担结果的主体。独立承担结果的主体。w2、行动行动(actions or moves):参与人在博弈的):参与人在博弈的某个时点的决策变量。某个时点的决策变量。w3 3、策略策略(strategiesstrategies):参与人在给定信息集):参与人在给定信息集的情况下的行动规则的情况下的行动规则 w4 4、得益得益(pay offpay off)(或支付、报酬):指在一)(或支付、报酬):指在一个特定的策略组合下参与人得到的确定效用水平,个特定的策略组合下参与人得到的确定效用水平,或者是指参与人得到的期望效用水平。或者是指参与人得到的期望效用水平。博弈论基本概念 w博弈论最重要的概念
11、纳什均衡:w概念:给出对方的策略,你所选策略是最优的(至少不比其它策略差),如果每个局中人都是这样,那么所构成的策略组合(对局),就称为纳什均衡。w精髓:没有任何一个局中人愿意偏离目前状态(对局),大家处于静态对峙状态。w 纳什均衡:举例w广告博弈w纳什均衡:(做广告,做广告)企业1企业2利用纳什均衡寻租w考虑股票市场融资的例子:设想企业价值是100,现在发行的流通股为100股,每股价值1元。现在假定经理想筹集100元,投资价值只有50元。有人买新股吗?w假定每一股配4股,价格为0.25元。如果股东不接受配股:原来一股1元的价值就变成0.3元(=150/500);如果接受配股,他持有的股票的价
12、值是1.5元;因为配股的成本是1元,所以他的最优选择是接受配股。混合策略纳什均衡w混合策略的含义:从故事开始:小偷与警察的博弈 某个村庄上只有一名警察,他要负责整个村的治安。小村的两头住着两个全村最富有的村民A和B,A、B分别需要保护的财产为2万元、1万元。整个小村某一天来了个小偷,要在村中偷盗A和B的财产,这个消息被警察得知。因为分身乏术,警察一次只能在一个地方巡逻;而小偷也只能偷盗其中一家。若警察在某家看守财产,而小偷也选择了去该富户家,就会被警察抓住;若警察没有看守财产的富户家而小偷去了,则小偷偷盗成功。一般人会凭着感觉认为,警察当然应该看守富户A家财产,因为A有2万元的财产,而B只有1
13、万元的财产。实际上,对于警察的一个最好的做法是,警察抽签决定去A家还是B家。因为A家的财产是B家的2倍,小偷自然光顾A家的概率要高于B家,不妨用两个签代表A家,比如如果抽到1、2号签去A家,抽到3号签去B家。这样警察有23的机会去A家做看守,13的机会去B家做看守。而小偷的最优选择是:以同样抽签的办法决定去A家还是去B家实施偷盗,只是抽到1、2号签去A家,抽到3号签去B家,那么,小偷有l3的机会去A家,23的机会去B家。这些数值是可以通过联立方程准确计算出的,笔者这里就不给出具体的数学计算过程了。细心的读者会发现,警察捉小偷博弈用到了概率的知识,警察与小偷没有一个一定要选择某个策略的纳什均衡,
14、而只有选择某个策略是多少几率的纳什均衡。所谓混合策略是指参与者采取的不是惟一的策略,而是其策略空间上的概率分布。这就是纳什于1950年证明了的纳什定理。而这个博弈没有纯策略纳什均衡点,而有混合策略均衡点。这个混合策略均衡点下的策略选择是每个参与者的混合策略选择。w 最常见混和策略就是猜硬币游戏。比如在足球比赛开场,裁判将手中的硬币抛掷到空中,让双方队长猜硬币落下的正反面。由于硬币落下是正是反是随机的,概率应该都是1/2。那么,猜硬币游戏的参与者都是1/2的概率选择正与反,这时博弈达到混和策略纳什均衡。再比如我们儿时玩的“剪、布、锤”就不存在纯策略均衡,对每个小孩来说,自己采取出“剪”、“布”、
15、还是“锤”的策略应当是随机的。一旦一方知道另一方出其中某个策略的可能性增大,那么这个对弈者在游戏中输的可能性就增大。因此,每个小孩的最优混合策略是采取每个策略的可能性是l3。在这样的博弈中,每个小孩各取三个策略的13是纳什均衡。由此可见,纯策略是参与者一次性选取的,并且坚持他选取的策略。而混合策略是参与者在各种备选策略中采取随机方式选取的。三、博弈的含义三、博弈的含义博弈的实质是一种竞合游戏:2000多年前,雄才大略的秦始皇第一次统一了中国大地,并创建了当时世界上最庞大的帝国,得以名垂青史。从当时的历史条件来看,秦国虽然在商鞅变法之后实力大增,但其经济、政治、军事实力是远远不能与六国总和相匹敌
16、的。这种情况下,六国与秦国的形势就产生了两种针锋相对的可能:其一,六国采用“合纵”政策对抗秦国,也就是各国缔结军事盟约,共同抵御秦国的侵略,秦国若对任一国家发动侵略,其它国家必须无条件出兵营救;其二,六国采用“连横”政策与秦国妥协,也就是各国都与秦国签订友好互助条约,保持双边和平关系。当时七国之中,只有齐国实力比秦国稍逊一筹,成为六国军事同盟的核心。一旦齐国放弃“合纵”政策,六国的军事同盟就土崩瓦解。真实的历史也证明了这一点,秦国对六国联盟的破坏正是从齐国开始的。w 在这种情况下,秦国与齐国都有两种战略政策可以选择,那就是“合纵”与“连横”。秦国如果默许六国“合纵”,齐国采用“合纵”政策,结果
17、是秦国势力扩张被遏制,而齐国成为六国领袖,势力得以扩张。秦国采取“连横”政策,齐国仍然采取“合纵”政策,结果是秦国与六国处于对峙状态。w 秦国默许六国“合纵”,齐国却采用“连横”政策与秦国示好,结果是秦国没有吞并六国的野心自然无法一统天下,齐国的势力也没有得以扩张。而历史的真相是,秦国采取“连横”政策,齐国默许秦国的“连横”政策并与秦国建立友好外交关系,齐国最终被灭,千古一帝秦始皇得以名扬千秋。w“博弈论”的英文是“Game Theory”,实际上Game的本意是游戏,博弈论直接翻译成中文最贴切的直译是“游戏理论”。更准确点说,是一种竞合的智力游戏。w从秦始皇的故事中,我们看到博弈中包含了竞争
18、冲突与合作两种截然不同的策略。所谓竞合,就是竞争合作的简写,一个博弈,并不仅仅是竞争,实际上竞争中包含着潜在合作的种子,合作中包含着潜在竞争的种子。w其实生活中处处渗透着竞争和合作的统一:譬如:同在一个班上学的同学之间。同学和同学之间既要在学习上、要求进步上、个人修养上、甚至爱情上都有一定的竞争,这很自然,没有竞争整个社会就会失去动力;但同时作为有缘在一起上学的同窗,又有利益一致的地方。同学之间要相互帮助、相互尊敬、共同进步,甚至以后还有可能是事业上的搭档。(例如电视剧少年包青天上的包拯和公孙策就是从同学上升为同事、同僚和亲密的战友。)尤其大家是来自不同省份,有着不同的生活环境和经历以及见闻,
19、同学之间的交流可以互通有无,增长见识。再譬如近代史上国共两党的三次合作。充分体现了两党由于政治见解不同、主张分歧而产生的你死我活的斗争,也同时为了打倒共同的敌人而携手合作的需要。第一次和第二次在孙中山先生的倡导下,反对军阀;第三次为了抗战救国,赶走日寇。w生活中处处有“竞合”,所以处处有博弈。因而博弈被广泛应用在军事、经济、外交、文化、行政等等领域。厉以宁教授讲“龟兔赛跑”故事:要竞争还是要合作?以前的故事是乌龟和兔子之间的竞争,结果乌龟趁兔子睡觉之际夺得胜利。新故事:兔子和乌龟合作双赢。当陆地时,兔子拖着乌龟跑;到水里时,乌龟驮着兔子过河。最后两人都比原先更快达到目的地,实现了双赢。我国以前
20、一些同类出口企业,为了夺市场互相排挤、竞相压价,结果没有获利,而是国外买方获利。现在大家认识到这个问题,纷纷合作,以共同的价格、同一声音,一致对外,取得了良好的经济效益。(例如俄罗斯边境贸易)这说明:市场经济在早期,企业间的竞争是合理的,是发展经济的前提。但是发展到一定阶段,合作凸现重要性,合作才是趋势。以竞争为基础,以合作共赢为目标。w 博弈分为合作博弈与非合作博弈。一般学者研究的是非合作博弈(最有名的是囚徒困境,后面会讲到),理论上和生活中,合作博弈都比较少。合作博弈并不是指合作各方具有合作的意向或态度,而是指在博弈中有一些对博弈各方有约束力的协议或契约,或者说是博弈各方不能公然“串通”或
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