第一章-博弈论概述

博弈论与信息经济学GameTheoryandInformationEconomics天津大学管理与经济学部第一章博弈论概述（GameTheory）又称对策论，是研究决策主体的行为发生直接相互作用时的决策以及这种决策的均衡问题的学科。是研究具有竞争、对抗、冲突性质的现象的数学理论和方法。一、博弈论的定义二、博弈理论的产生与发展•博弈思想的萌芽：我国春秋战国时期的“孙子兵法”；•博弈论的提出：博弈作为一种数学理论开始于1944年；•由美国数学家冯·诺依曼(Von.Neumann)和经济学家摩根斯坦(Morgenstern)发表了题为“博弈论与经济行为”的著作•1950年，纳什完成博士论文“非合作博弈”，创立了非合作博弈理论。纳什的两篇论文和Tucker定义的囚徒困境，奠定了现代非合作博弈论的基石。•公元前6世纪•1944年•1950年•1944年•孙武•冯·诺依曼•摩根斯坦•纳什合作博弈和非合作博弈的主要区别：当事人能否达成一个具有约束力的协议（bindingagreement）。另外，合作博弈强调的是集体理性，强调效率、公平、公正；非合作博弈强调的是个体理性。现代博弈论主要指非合作博弈理论。非合作博弈更受重视的原因：主导人们行为的主要还是个体理性，而非集体理性；即，竞争是一切社会、经济关系的根本基础，不合作是基本的，合作是有条件和暂时的。•九十年代以来博弈理论在金融、管理和经济领域中得到广泛应用•合作博弈和非合作博弈•九十年代以来博弈理论在金融、管理和经济领域中得到广泛应用；•博弈论和诺贝尔经济奖1994：非合作博弈：纳什(Nash)、泽尔腾（Selten）、海萨尼（Harsanyi）1996：不对称信息激励理论：莫里斯（Mirrlees）和维克瑞（Vickrey）2001：不完全信息市场博弈：阿克罗夫（Akerlof）（商品市场）、斯潘塞（Spence）（教育市场）、斯蒂格里兹（Stiglitze）（保险市场）2005:授予罗伯特·奥曼与托马斯·谢林，以表彰他们通过博弈理论的分析增强世人对合作与冲突的理解。2007年，授予赫维茨（LeonidHurwicz）、马斯金(EricS.Maskin）以及迈尔森(RogerB.Myerson）。三者的研究为机制设计理论奠定了基础。2012年，授予罗斯（AlvinE.Roth）与沙普利（LloydS.Shapley）。他们创建“稳定分配”的理论，并进行“市场设计”的实践。1994年诺贝尔经济学奖获得者，纳什在普林斯顿读博士时刚刚20岁出头，他的一篇关于非合作博弈的博士论文和其他两篇相关文章确立了他博弈论大师的地位。到上世纪50年代末，他已是闻名世界的大牌科学家了。然而，正当他的事业如日中天的时候，天妒英才，他得了严重的精神分裂症。多亏前妻艾莉西亚的爱心呵护和普林斯顿大学诸多朋友和同事无私的帮助才没有使他流落街头，并最终把他推上诺贝尔经济学奖宝座（1994年获奖）。他的故事被好莱坞拍成了电影《美丽心灵》，该影片获得了2002年奥斯卡金像奖的四项大奖纳什（1928-）简介2002年北京国际数学家大会（ICM）•主演罗素·克劳，RussellCrowe詹妮弗·康纳利,JenniferConnelly三、1.囚犯困境（Prisoners’dilemma囚犯困境是图克（Tucker）1950年提出的该博弈是博弈论最经典、著名的博弈该博弈本身讲的是一个法律刑侦或犯罪学方面的问题，但可以扩展到许多经济问题，以及各种社会问题，可以揭示市场经济的根本缺陷三、1.囚犯困境（Prisoners’dilemma两名囚犯I和II因涉嫌抢劫被捕。警方因证据不足先将二人分关二室，并宣布：若二人均不坦白，则只能因藏有枪支而被判刑1年；若有一人坦白而另一个不坦白，则坦白者无罪释放，不坦白者被判刑10年；若二人都坦白了，则同判8年。此二人确系抢劫犯，请分析他们的抉择。均衡解：二人均坦白Ⅱ坦白抵赖Ⅰ坦白-8，-80，-10抵赖-10，0-1，-1博弈分析的基本假设（1）个人理性假设当事人在决策时能够充分考虑他所面临的局势，并能做出合乎理性的选择。（2）最大化自己的收益假设当事人在决策时通常选择使自己收益最大化的策略。相关概念介绍博弈问题的基本要素（1）局中人（Players）参与对抗的各方；不一定指自然人（2）策略集（Strategies）局中人选择对付其它局中人的行动方案称为策略；某局中人的所有可能策略全体称为策略集；坦白抵赖坦白抵赖-8，-80，-10-10，0-1，-1（3）局势局中人采用某局势时的收益值。当每个局中人从各自策略集合中选择一策略而组成的策略组成为一个局势，用来表示。),(jids（4）赢得（支付）坦白抵赖坦白抵赖-8，-80，-10-10，0-1，-1启示：个人理性和集体理性的矛盾当一个社会中的每个个体都为自身的利益打算时，即使大家都遵守社会规则，个体的行为不一定能实现个体的最佳利益。结论：政府在社会经济活动中的组织协调工作是必需的，放任自流不是导致全社会最大福利的最佳政策。继续讨论“囚犯困境”问题：坦白抵赖坦白抵赖-8，-80，-10-10，0-1，-1囚犯困境问题在经济、政治、军事等领域的应用举例例：寡头垄断企业定价的博弈卡特尔价格不是纳什均衡，最终结果：每个企业按照纳什均衡的价格进行定价，其利润小于卡特尔价格条件下的利润。例：公共产品的供给博弈如果大家都出钱兴办公用事业，所有人的福利都会增加。问题是，如果我出钱你不出钱，我得不偿失；而如果你出钱我不出钱，我就可以占便宜。最终结果：每个人都“不出钱”。这种纳什均衡使得所有的人的福利都没法得到提高。例：军备竞赛冷战期间，美苏两国的军备竞赛，使得两国的社会福利都变得更糟。案例分析：生活中的“囚徒困境”例子——商家价格战出售同类产品的商家之间本来可以通过共同将价格维持在高位而获利，但实际上却是相互杀价，结果都赚不到钱。当一些商家共谋将价格抬高，消费者实际上不用着急，因为商家联合维持高价的垄断行为一般不会持久，可以等待垄断的自身崩溃，价格就会掉下来。譬如，2000年我国几家生产彩电的大厂商合谋将彩电价格维持高位，他们搞了一个“彩电厂家价格自律联盟”，并在深圳举行了由多家彩电厂商首脑参加的“彩电厂商自律联盟高峰会议”。当时，国家有关部门还未出台相关的反垄断法律，对于这种在发达国家明显属于违法行为的所谓“自律联盟”，国家在法律上暂时还是无能为力的。寡头厂商在光天化日之下进行价格合谋，并且还通过媒体大肆炒作，这在发达国家是不可思议的。但是，尽管政府当时无力制止这种事情，公众也不必担心彩电价格会上涨。这是因为，“彩电厂商自律联盟”只不过是一种“囚徒困境”，彩电价格不会上涨。在高峰会议之后不到二周，国内彩电价格不是上涨而是一路下跌。这是因为厂商们都有这样一种心态：无论其他厂商是否降价，我自己降价是有利于自己的市场份额扩大的。问题：明确该博弈问题的各要素：局中人、策略集、赢得矩阵2、智猪博弈猪圈里有两头猪：一头大猪、一头小猪，猪圈的一头有一个猪食槽，另一头安装一个按钮，控制着猪食的供应。按一下按钮就会有10个单位的猪食进槽，但谁按按钮谁就需要付2个单位的成本。若大猪先到，大猪吃到9个单位，小猪只能吃1个单位；若同时到，大猪吃到7个单位，小猪吃3个单位；若小猪先到，大猪吃到6个单位，小猪吃4个单位；小猪按等待大猪按5，14，4等待9，-10，0Nash均衡：（按，等待）智猪博弈的应用举例例：大、小股东的职责股份公司中，股东承担着监督经理的职能。监督需要成本，大股东从监督中获得的好处要多于小股东。Nash均衡：大股东担当起搜集信息、监督经理的责任，小股东“搭便车”。0，09，-1等待4，45，1按大猪等待按小猪例：股票市场中的大户、小户例：市场中的大企业、小企业进行研究开发、为新产品做广告，对大企业是值得的，对小企业则得不偿失。所以，一种可能的情况是，小企业把精力花在模仿上，或等待大企业用广告打开市场后出售廉价产品。0，09，-1等待4，45，1按大猪等待按小猪例：公共产品的提供村里住两户人家，一户富，一户穷，有一条路年久失修。这时候，富户一般会承担起修路的责任，穷户则很少这样干，因为富户常常高朋满座，路用得更多。穷户对于修路无所谓。0，09，-1等待4，45，1按大猪等待按小猪3.中国的游戏——“剪刀、石头、布”小孩A与B猜手,若规定赢得1分，平得0分，输得-1分，则A的赢得可用下表来表示。1-1010-1-110A石头剪子石头剪子布布赢B分析：无确定最优解，可用“混合策略”求解。4.齐王赛马战国时期，齐国国王有一天提出要与大将军田忌赛马。田忌答应后，双方约定：1)每人从上中下三个等级中各出一匹马，共出三匹；2)一共比赛三次，每一次比赛各出一匹马；3)每匹被选中的马都得参加比赛，而且只能参加一次；4)每次比赛后输者要付给胜者一千金。当时在三个不同等级中，齐王的马要比田忌的强些，看来田忌要输三千金了，但由于田忌采用了谋士的意见，最终反败为胜。谋士的主意是：1)每次比赛前先让齐王说出他要出哪匹马；2)让田忌用下马对齐王上马；3)用中马对齐王下马；4)“齐王赛马”齐王在各局势的赢得表（单位：千金）田忌齐王β1（上中下）β2（上下中）β3（中上下）β4（中下上）β5（下上中）β6（下中上）α1（上中下）3111-11α2（上下中）13111-1α3（中上下）1-13111α4（中下上）-111311α5（下上中）111-131α6（下中上）11-1113“齐王赛马”齐王在各局势的赢得表（单位：千金）田忌齐王β1（上中下）β2（上下中）β3（中上下）β4（中下上）β5（下上中）β6（下中上）α1（上中下）3111-11α2（上下中）13111-1α3（中上下）1-13111α4（中下上）-111311α5（下上中）111-131α6（下中上）11-1113齐王的策略集:S1={1,2,3,4,5,6}田忌的策略集：S2={1,2,3,4,5,6}五、博弈的分类1、按局中人数目两人博弈多人博弈2、按局中人赢得零和博弈非零和博弈3、按解的表达形式纯策略博弈混合策略博弈更一般意义的分类及其对应均衡行动顺序信息静态动态完全信息完全信息静态博弈；纳什均衡；纳什(1950,1951)完全信息动态博弈；子博弈精炼纳什均衡；泽尔腾(1965)不完全信息不完全信息静态博弈；贝叶斯纳什均衡；海萨尼(1967,1968)不完全信息动态博弈；精炼贝叶斯纳什均衡；泽尔腾(1975),Kreps等(1982)，Fudenberg等(1991)推荐书目张维迎,《博弈论与信息经济学》,上海三联书店,上海人民出版社谢识予,《经济博弈论》,复旦大学出版社