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关于博弈论 (原创)
[ 作者:boyilun.net  加入时间:2008-12-13 00:00:00  来自:boyilun.net ]

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在文献中经常看到博弈一词,如医患博弈,那到底何为博弈呢?如何正确解读博弈论呢?
博弈论(GameTheory),也称对策论或赛局理论。具有竞争或对抗性质的行为称为博弈行为。博弈行为中,参加竞争的各方都有各自不同的目标或利益。为了达到各自的利益,各方必须考虑对手的各种可能的方案,并力图选取对自己最为有利或最为合理的方案。博弈论就是研究博弈行为中斗争各方是否存在着最合理的行为方案,以及如何找到这个合理的行为方案的数学理论和方法。目前在经济学、国际关系学、政治学、军事战略和其他很多学科都有广泛应用。其实,博弈论代表着一种全新的分析方法与思想,在我们的工作和生活中无处不在!
孔子曰“饱食终日,无所用心,难矣哉!不有博弈乎?为之犹贤乎已。”(《论语阳货篇》),南怀瑾先生将其释为“倒不如学学下棋,还能动动脑筋,总比较好一点,最怕是不用脑筋”。《孙子兵法》不仅是军事著作,更是世界最早的博弈论专著。博弈论最初主要研究象棋、桥牌、赌博中的胜负问题,人们对博弈局势的把握只停留在经验上,没有向理论化发展。现代博弈理论由匈牙利大数学家冯•诺伊曼于20世纪20年代开始创立。1944年,他与经济学家奥斯卡•摩根斯特恩合作出版巨著《博弈论与经济行为》,标志着现代系统博弈理论初步形成。随后,约翰•福布斯•纳什利用不动点定理证明了均衡点的存在,为博弈论的一般化奠定了基础。1994年,诺贝尔经济学奖授予约翰•福布斯•纳什、约翰•C•海萨尼以及莱因哈德•泽尔腾等三位博弈论专家,他们被称为博弈论“三大家”。为表彰博弈论在经济领域应用的贡献,2005年诺贝尔经济学奖授予了美国人罗伯特.奥曼和托马斯.谢林。
博弈论理论包含三个方面:第一,博弈中的参与者各自追求的利益具有冲突性。如果决策主体之间利益是一致的,就不是博弈;第二,博弈是过程集合。博弈不是孤立的事件,而是人们在对抗过程中有关的所有方面的集合。它包含参与者的集合、策略的集合、行动的集合、信息的集合等;第三,博弈的一个本质特征就是策略的相互依存性。如果博奔参与者之间的策略不存在依存性,那么与一个人自娱自乐的游戏并无区别,当然也就不能称其为博奔。
博弈论要素包括:(1)局中人(players):在博弈中,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(strategies):在博弈中,每个局中人都有选择可行的完整方案,即方案不是某阶段的行动方案,而是指导整个行动的方案,一个局中人的一个可行的自始至终全局筹划的一个方案,称为这个局中人的一个策略。如果在一个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(payoffs):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,称为支付函数。(4)次序(orders):各博弈方的决策有先后之分,且一个博弈方要作不止一次的决策选择,就出现了次序问题;其他要素相同次序不同,博弈就不同。(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。所谓纳什均衡(NashEquilibrium),它是一稳定的博弈结果,在策略组合中,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。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。根据这些要素,我们可以分析医患博弈模型。
根据不同基准,博弈有不同的分类。一般认为,博弈主要分为合作博弈和非合作博弈。合作博弈和非合作博弈的区别在于相互发生作用的当事人之间有没有一个具有约束力的协议,如果有,就是合作博弈,反之,就是非合作博弈;从行为的时间序列性,博弈论进一步分为静态博弈、动态博弈两类:静态博弈是指在博弈中,参与人同时选择或虽非同时选择但后行动者并不知道先行动者采取了什么具体行动;动态博弈是指在博弈中,参与人的行动有先后顺序,且后行动者能够观察到先行动者所选择的行动。通俗的理解:“囚徒困境”就是同时决策的,属于静态博弈;而棋牌类游戏等决策或行动有先后次序的,属于动态博弈;按照参与人对其他参与人的了解程度分为完全信息博弈和不完全信息博弈。完全博弈是指在博弈过程中,每一位参与人对其他参与人的特征、策略空间及收益函数有准确的信息。反之,则为不完全信息博弈。目前经济学家们现在所谈的博弈论一般是指非合作博弈。合作博弈论比非合作博弈论复杂,在理论上的成熟度远远不如非合作博弈论。非合作博弈又分为:完全信息静态博弈,完全信息动态博弈,不完全信息静态博弈,不完全信息动态博弈。与上述四种博弈相对应的均衡概念为:纳什均衡,子博弈精炼纳什均衡、贝叶斯纳什均衡、精炼贝叶斯纳什均衡。
为更好认识博弈论,下面介绍博弈论中两个经典的案例

一、智猪博弈
猪圈里有两头猪,一头大猪,一头小猪。猪圈的一边有个踏板,每踩一下踏板,在远离踏板的猪圈的另一边的投食口就会落下少量的食物。如果有一只猪去踩踏板,另一只猪就有机会抢先吃到另一边落下的食物。当小猪踩动踏板时,大猪会在小猪跑到食槽之前刚好吃光所有食物;若是大猪踩动踏板,则还有机会在小猪吃完落下的食物之前跑到食槽,争吃另一半残羹。
那么,两只猪各会采取什么策略?答案是:小猪将选择“搭便车”策略,也就是舒舒服服地等在食槽边;而大猪则为一点残羹不知疲倦地奔忙于踏板和食槽之间。原因何在?因为,小猪踩踏板将一无所获,不踩踏板反而能吃上食物。对小猪而言,无论大猪是否踩动踏板,不踩踏板总是好的选择。反观大猪,已明知小猪是不会去踩动踏板的,自己亲自去踩踏板总比不踩强吧,所以只好亲力亲为了。
“小猪躺着大猪跑”的现象是由于故事中的游戏规则所导致的。规则的核心指标是:每次落下的事物数量和踏板与投食口之间的距离。如果改变一下核心指标,猪圈里还会出现同样的“小猪躺着大猪跑”的景象吗?试试看。
改变方案一:减量方案。投食仅原来的一半分量。结果是小猪大猪都不去踩踏板了。小猪去踩,大猪将会把食物吃完;大猪去踩,小猪将也会把食物吃完。谁去踩踏板,就意味着为对方贡献食物,所以谁也不会有踩踏板的动力了。如果目的是想让猪们去多踩踏板,这个游戏规则的设计显然是失败的。    
改变方案二:增量方案。投食为原来的一倍。结果是小猪、大猪都会去踩踏板。谁想吃,谁就会去踩踏板。反正对方不会一次把食物吃完。小猪和大猪相当于生活在物质相对丰富的“共产主义”社会,所以竞争意识却不会很强。对于游戏规则的设计者来说,这个规则的成本相当高(每次提供双份的食物);而且因为竞争不强烈,想让猪们去多踩踏板的效果并不好。
改变方案三:减量加移位方案。投食仅原来的一半分量,但同时将投食口移到踏板附近。结果呢,小猪和大猪都在拼命地抢着踩踏板。等待者不得食,而多劳者多得。每次的收获刚好消费完。对于游戏设计者,这是一个最好的方案。成本不高,但收获最大。
原版的“智猪博弈”故事给了竞争中的弱者(小猪)以等待为最佳策略的启发。但是对于社会而言,因为小猪未能参与竞争,小猪搭便车时的社会资源配置的并不是最佳状态。为使资源最有效配置,规则的设计者是不愿看见有人搭便车的,政府如此,公司的老板也是如此。而能否完全杜绝“搭便车”现象,就要看游戏规则的核心指标设置是否合适了。
比如,公司的激励制度设计,奖励力度太大,又是持股,又是期权,公司职员个个都成了百万富翁,成本高不说,员工的积极性并不一定很高。这相当于“智猪博弈”增量方案所描述的情形。但是如果奖励力度不大,而且见者有份(不劳动的“小猪”也有),一度十分努力的大猪也不会有动力了----就象“智猪博弈”减量方案一所描述的情形。最好的激励机制设计就象改变方案三----减量加移位的办法,奖励并非人人有份,而是直接针对个人(如业务按比例提成),既节约了成本(对公司而言),又消除了“搭便车”现象,能实现有效的激励。
二、囚徒困境博弈
在博弈论中,含有占优战略均衡的著名例子是由塔克给出的“囚徒困境”(prisoners’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两个小偷的故事。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:如果一个犯罪嫌疑人坦白了罪行,交出了赃物,于是证据确凿,两人都被判有罪。如果另一个犯罪嫌疑人也作了坦白,则两人各被判刑8年;如果另一个犯罪嫌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。

B 坦白

B 抵赖

A  坦白

–8,–8

0, –10

A  抵赖

–10,0

–1,–1

我们来看看这个博弈可预测的均衡是什么。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。两人都选择坦白的策略以及因此被判8年的结局被称为“纳什均衡”,也叫非合作均衡。因为,每一方在选择策略时都没有“共谋”(串供),他们只是选择对自己最有利的策略,而不考虑社会福利或任何其他对手的利益。也就是说,这种策略组合由所有局中人(也称当事人、参与者)的最佳策略组合构成。没有人会主动改变自己的策略以便使自己获得更大利益。“囚徒的两难选择”有着广泛而深刻的意义。个人理性与集体理性的冲突,各人追求利己行为而导致的最终结局是一个“纳什均衡”,也是对所有人都不利的结局。他们两人都是在坦白与抵赖策略上首先想到自己,这样他们必然要服长的刑期。只有当他们都首先替对方着想时,或者相互合谋(串供)时,才可以得到最短时间的监禁的结果。
经济学圣人亚当•斯密在《国富论》中有名言:“通过追求(个人的)自身利益,他常常会比其实际上想做的那样更有效地促进社会利益。”从“纳什均衡”我们引出了“看不见的手”的原理的一个悖论:从利己目的出发,结果损人不利己,既不利己也不利他。两个囚徒的命运就是如此。从这个意义上说,“纳什均衡”提出的悖论实际上动摇了西方经济学的基石。因此,从“纳什均衡”中我们还可以悟出一条真理:合作是有利的“利己策略”。但它必须符合以下黄金律:按照你愿意别人对你的方式来对别人,但只有他们也按同样方式行事才行。也就是中国人说的“己所不欲勿施于人”。但前提是人所不欲勿施于我。其次,“纳什均衡”是一种非合作博弈均衡,在现实中非合作的情况要比合作情况普遍。所以“纳什均衡”是对冯•诺依曼和摩根斯特恩的合作博弈理论的重大发展,甚至可以说是一场革命。从“纳什均衡”的普遍意义中我们可以深刻领悟司空见惯的经济、社会、政治、国防、管理和日常生活中的博弈现象,如价格战、军奋竞赛、污染等等。
写完此文,我在想,医患博弈模型是什么?如何看待医患博弈?医患双方策略与行动何在?医患博弈得失何在?医患博弈均衡点何在?博弈论的确是分析问题的又一个好工具!


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