博弈论及其在经济生活中的应用_博弈论论文

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博弈论(game theory),又称对策论,是指在存在利益竞争的活动中,一个人采取行动的结果,有仅与自己有关,而且与整个活动中其他人的行为有关,即一门研究博弈中局中人各自所选策略的科学。1994年诺贝尔经济学奖授予了美国的纳什教授和豪尔绍尼,德国的泽尔滕教授,就旨在表彰他们把博弈论运用到经济学中,并作出了卓越的贡献。近十年来博弈论在西方已成为最热门的学科,用博弈论去研究经济生活中的问题,已成为现代经济学最前沿的课题。

博弈论在经济学中主要用两种形式:策略型博弈与展开型博弈,即纯策略(局中人确定性地从自己的策略集中选取一个策略)和混和策略(局中人在自己的策略集中随机地选取策略)。不论哪种形式都包含有博弈的三个要素:局中人,局中人的策略集和对选定策略各局人的效用。博弈论就是研究各局中人的策略选择,以及形成决策时的相互影响和他们之间的对抗与合作的关系。博弈论中假设策略的描述是公共知识,只是不知其他局中人具体采取哪种策略,而且假设每一个局中人是有“理论的”,即指每个局中人在他本人主观看法下选择使自己效用最大的策略。

二十世纪三十年代以前,博弈论主要是严格竞争博弈,这种博弈称为二人零和博弈。在这种博弈中不存在任何类型的合作与联合行为,一方的所得必定意味着另一方的等量损失。例如抛两枚硬币博弈,如果抛出相同一面,则A得一元,B损失一元,若抛出不同面,则A损失一元,B得一元。此零和对策如下:

二十世纪五十年代时期,美国的数学家和经济学家纳什提出了博弈论中最重要的概念——纳什均衡(Nash Equlibrium)。这就为非合作的一般理论和合作博弈理论奠定了基础。所谓纳什均衡就是一个博弈活动的均衡解。即对方若不改变策略,我亦不改变策略,它具有稳定性。例如甲、乙两个进行一场博弈活动,甲有上下两个策略,乙有左、右两个策略,二人博弈的收益如下矩阵所示:

首先,对甲来说,无论乙采取何种策略,甲采取上策略总比下策略好,因此下策略是被占优的,将这一策略行划去;其次,对乙来说,既然甲一定会采取上策略,那乙采取左策略总比右策略好,因此右策略是被占优策略,将其划去;最后剩下来的只有(上、左)策略,这个策略就是纳什均衡。就是说其它局中人不变换其策略,则任一局中人都不能通过单方面变换自己的策略来增加自己的效用。在数学上,纳什均衡点叫做鞍点。若在某种博弈中,局中人通过某些非强制手段就局中人的策略选择达成了协议,但局中人能通过违背协议而获得利益,则该协议无效,如(下,右)策略就不稳定,甲会将下策略改为上策略,以谋求高达14的利益。因此,为了保证协议有效,必须有局中人不可能因单方面违背协议而获益的机制,即形成纳什均衡。(下,右)策略是帕累托(pareto)最优解,它要在重复博亦中才能得到。

请看下面例子:

有两个局中人Ⅰ,Ⅱ,局中人Ⅱ有两个可能的属性,Ⅱ可能属于第1类t[,1],也可能属于第2类t[,2],但局中人Ⅰ对Ⅱ不是完全了解,只知道Ⅱ有1/2的概率属于t[,1],有1/2的概率属于t[,2],其中Ⅱ的每个属性中都包含L和R两个策略,Ⅰ有U和T两个策略,则效用方框如下:

对第Ⅱ人来说,属于属性t[,1]时,采取策略L总比策略R效用大,故a[n,2](t[,1]=L;同理,a[n,2](t[,2]=R。对Ⅰ来说,采取策略U时,他的期望效用为1/2×3+1/2×2=2.5;采取策略T时,期望效用为1/2×0+1/2×4=2。因此,T的选择策略为U,即a[n,1]=U。则贝叶斯均衡为{U,L,R}。

上面介绍了博弈论的一些基本理论。现在博弈论已被广泛地应用到微观经济学中,如厂商理论(产量、成本、定价、市场类型等)的各个细节;在宏观经济学中,进出口贸易,包括关税、出口津贴、进出口限额、国内福利等领域都无时不用到博弈战略;在金融领域,股份公司的债权和股份的发行量比例选择都是博弈论的范畴,现在且不说这些,单是与每个家庭、每个个人息息相关的水、电费的收取,用博弈论来解决就见效多了。

当前,不仅农村居民,而且城镇居民私拉和接盗电时有发生,供电部门常采用罚款的手段处理那些被发现的盗电用户,但随着居民的科技文化水平的提高,盗电手段越来越高的,因此被发现的概率越来越小,那么采用通常的罚款手段对防止用户盗电的作用越来越微弱。看来利用新的经济原理、采取新的制裁措施显得尤为必要了。下面,我们假设用户只是为了达到自己利益的最大化,不会做出损人又不利己的事,即是有理性的人。另外,假定用户每家都有一个测量用电量的电度表,而且每家实际用电有可能没有通过此电表。为分析说明之便,假定电表测量准确无误差,电路也不存在损耗问题。

设N家总电表测出的实际用电量记为X,第i家电表所示用电量为X[,i],i=1,…N,则即为N家盗电总和,记为Y,不妨设每度电的单价为1元,则供电局对第i家征收电量为X[,i]+Y即可防止用户盗电,理由如下:

为说明之便,不防简化为两家用户Ⅰ和Ⅱ,Ⅰ和Ⅱ都有两种策略选择:偷电和不偷电,在Ⅰ、Ⅱ之间就形成了一场博弈。设Ⅰ和Ⅱ的实际用电量分别为X[,1]和X[,2],偷电量分别为X'[,1]和X'[,2],则Ⅰ、Ⅱ所交电费矩阵如下:(其中X[,i]+Y=X[,1]+X'[,1])

可见:(1)对Ⅰ来说,在不做损人而不利己的事的前提下,他会选择不偷。因为Ⅰ若选择偷电,则他期望Ⅱ不要偷电,此时他的最大利益为0,既然利益为0,他选择不偷电也可以达到,又何必劳神又责事。理由是Ⅰ若选择不偷电,Ⅱ必定也会选择不偷电,因为此时Ⅱ无论偷电还是不偷电,利益都为0,在不做损人而不利己的事的前提下Ⅱ必定选不偷电。

(2)对Ⅱ来说,由于同样的道理,他会选择不偷电这一策略。

这样,(不偷电,不偷电)就成了一个纳什均衡点。Ⅰ和Ⅱ谁改变策略都得不了好处,当然就会维持均衡点,那么这个均衡就是相当稳定的,这样供电部门也达到了防止用户偷电的目的。

另外,即便有人想干损人而不利己的事,供电局也有办法对付,那就是对第i家征收电费为X[,i]+a·y,其中a>1,i=1,…,N。即可达到目的。同样,以两家用户为例,此时用户i所收电费X[,1]+a·y=X[,1]+(a-1)X'[,1]+Ax'[,1],同样地可得出Ⅰ、Ⅱ的得益矩阵:

显然,对Ⅰ、Ⅱ来说为了使自己得益最大,都会不约而同的选择不偷电。对于多个用户可以同样进行分析,最后所有的用户都会选择不偷电的策略。因此供电部门只需任意选择一个大于1的数a,宣布对用户i征收X[,i]+a·Y的电费即是防止用户偷电的有效措施,其中i=1,…,N。

类似的,在用水、煤气使用等方面都存地博弈,用博弈论来解决这些问题就能达到几方面都满意的结果。不过,博弈论在我国还未得到广泛的采用,还有待进一步传播和发展。

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