经济博弈论.PPT谢识予.ppt

经济博弈论教材 教学课件 主编：谢识予 出版：复旦大学出版社 教材： 经济博弈论（第二版） 复旦大学出版社，2002年1月 经济博弈论习题指南 复旦大学出版社，2003年1月 第一章 导论 本章介绍博弈论的基本概念，包括什么是 博弈和博弈论，给出一些经典博弈例子。对博 弈分类和博弈理论的结构作一些讨论，对博弈 论的发展历史等作简单介绍。目标是让读对博 弈论的内容和博弈模型有更直观的概念和印象 ，本教材的基本内容，以及博弈分析的基本思 想方法等形成初步的认识，为后面各章展开详 细分析作好铺垫和准备。 本章分五节 1. 1什么是博弈论 1. 2几类经典博弈模型 1. 3博弈结构和博弈的分类 1. 4博弈论历史和发展的简要评述 1. 5博弈论在我国的应用 1.1 什么是博弈论 1.1.1 从游戏到博弈 1.1.2 一个非技术性定义 1.1.1 从游戏到博弈 博弈就是策略对抗，或策略有关键作用的游戏 n博弈Game，博弈论Game Theory，Game即游戏、竞 技 n游戏和经济等决策竞争较量的共同特征：规则、结果、 策略选择，策略和利益相互依存，策略的关键作用 游戏下棋、猜大小 经济寡头产量决策、市场阻入、投标拍卖 政治、军事美国和伊拉克、以色列和巴勒斯坦 1.1.2 一个非技术性定义 定义：博弈就是一些个人、队组或其他组织，面对一定 的环境条件，在一定的规则下，同时或先后，一次或多 次，从各自允许选择的行为或策略中进行选择并加以实 施，各自取得相应结果的过程。 四个核心方面 博弈的参加者(Player)博弈方 各博弈方的策略(Strategies)或行为(Actions) 博弈的次序(Order) 博弈方的得益(Payoffs) 1.2 几个经典博弈模型 1.2.1 囚徒的困境 1.2.2 赌胜博弈 1.2.3 产量决策的古诺模型 1.2.1 囚徒的困境 n囚徒的困境是图克（Tucker）1950年提出 的 n该博弈是博弈论最经典、著名的博弈 n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 一、基本模型 -5， -50， -8 -8， 0-1， -1 坦 白不坦白 坦 白 不坦白 两个罪犯的得益矩阵 囚徒 2 囚 徒 1 囚徒1：坦白 囚徒2：坦白 二、双寡头削价竞争 100，10020，105 150，2070，70 高 价低 价 高 价 低 价 寡头2 寡 头 1 双寡头的得益矩阵 政府组织协调的 必要性和重要性 寡头1：低价(70) 寡头2：低价(70) 1.2.2 赌胜博弈 n赌博、竞技等构成的博弈问题，在经济中 也有许多应用，赌胜博弈也是一类重要的博 弈问题，对经济竞争和合作也有很大启示 n赌胜博弈的特点是一方得等于另一方失， 不可能双赢，属于“零和博弈” 一、田忌赛马 3，-31，-11，-11，-1-1，11，-1 1，-13，-31，-11，-11，-1-1，1 1，-1-1，13，-31，-11，-11，-1 -1，11，-1，1，-13，-31，-11，-1 1，-11，-11，-1-1，13，-31，-1 1，-11，-1-1，11，-11，-13，-3 上中下 上下中 中上下 中下上 下上中 下中上 上 中 下 上 下 中 中 上 下 中 下 上 下 上 中 下 中 上 田 忌 齐 威 王 得益矩阵 取胜关键：不让对方猜到自己策略，尽可能猜出对方策略 二、猜硬币博弈 -1， 11， -1 1， -1-1， 1 正 面反 面 猜硬币方 盖 硬 币 方 正 面 反 面 三、石头、剪子、布 0， 01， -1-1， 1 -1， 1 1， -1 0， 01， -1 -1， 10， 0 石 头剪 子布 博弈方2 石 头 剪 子 布 博 弈 方 1 1.2.3 产量决策的古诺模型 n古诺模型是寡头产量竞争，是市场经济中 最常见的问题之一 n古诺1838年提出，直到现在还是经常使用 n古诺模型有很多扩展 n古诺模型与囚徒困境相似，对理解市场经 济和博弈分析本身都有重要价值 一、三厂商离散产量 0 P 4 4 5 5 3 7 62816128 565202530 564202024 555252525 4311333333 37 3 4921213 二、n个厂商连续产量 1.3 博弈结构和博弈分类 1.3.1 博弈中的博弈方 1.3.2 博弈中的策略 1.3.3 博弈中的得益 1.3.4 博弈的过程 1.3.5 博弈的信息结构 1.3.6 博弈方的能力和理性 1.3.7 博弈的分类和博弈理论的结构 1.3.1 博弈中的博弈方 博弈方：独立决策、独立承担博弈结果的个 人或组织 n博弈规则面前博弈方之间平等，不因博弈 方之间权利、地位的差异而改变 n博弈方数量对博弈结果和分析有影响 n根据博弈方数量分单人博弈、两人博弈、 多人博弈等。最常见的是两人博弈，单人博 弈是退化的博弈 一、单人博弈只有一个博弈方的博弈 例一：单人迷宫 入口 AB 出口(奖金M) A,1 B,1 右 左 右 左 M 0 0 扩展形 例二：运输路线 -7000-16000 -10000-10000 好天气(75%)坏天气(25%) 自 然 商 人 水 路 陆 路 运输路线得益矩阵 0 1 -7000-10000 -16000-10000 运输路线扩展形 好天气 (75%) 坏天气 (25%) 单人博弈实质 个体最优化问题 二、两人博弈 n两人博弈即有两个博弈方的博弈 n两人博弈最常见，研究最多，是最基本和有用 的博弈类型 n囚徒困境、猜硬币、齐威王田忌赛马等都是两 人博弈 n两人博弈有多种可能性，博弈方的利益方向可 能一致，也可以不一致 三、多人博弈 n三个博弈方之间的博弈 n可能存在“破坏者”：其策略选择对自身的利益 并没有影响，但却会对其他博弈方的利益产生很 大的，有时甚至是决定性的影响。申办奥运会是 典型例子。 n多人博弈的表示有时与两人博弈不同，需要多 个得益矩阵，或者只能用描述法 1.3.2 博弈中的策略 策略：博弈中各博弈方的选择内容 n策略有定性定量、简单复杂之分 n不同博弈方之间不仅可选策略不同，而且可 选策略数量也可不同 n有限博弈：每个博弈方的策略数都是有限的 n无限博弈：至少有某些博弈方的策略有无限 多个 1.3.3 博弈中的得益 得益：各博弈方从博弈中所获得的利益 n得益对应博弈的结果，也就是各博弈方策 略的组合 n得益是各博弈方追求的根本目标及行为和 判断的主要依据 n根据得益的博弈分类：零和博弈、常和博 弈、变和博弈 n零和博弈：也称“严格竞争博弈”。博弈方之间 利益始终对立，偏好通常不同 猜硬币，田忌赛马，石头-剪刀-布 n常和博弈：博弈方之间利益的总和为常数。博 弈方之间的利益是对立的且是竞争关系 分配固定数额的奖金、利润，遗产官司 n变和博弈：零和博弈和常和博弈以外的所有博 弈。合作利益存在，博弈效率问题的重要性。 囚徒困境、产量博弈、制式问题等 1.3.4 博弈的过程 博弈过程：博弈方选择、行为的次序，包括 是否多次重复选择、行为。 n博弈过程对博弈结果也有重要影响。 n根据博弈的过程，博弈可分为静态博弈、 动态博弈、重复博弈。 静态博弈：所有博弈方同时或可看作同时选择 策略的博弈 田忌赛马、猜硬币、古诺模型 动态博弈：各博弈方的选择和行动又先后次序 且后选择、后行动的博弈方在自己选择、行动 之前可以看到其他博弈方的选择和行动 弈棋、市场进入、领导追随型市场 结构 重复博弈：同一个博弈反复进行所构成的博弈 ，提供了实现更有效略博弈结果的新可能 长期客户、长期合同、信誉问题 n有限次重复博弈 n无限次重复博弈 1.3.5 博弈的信息结构 n完全信息博弈：各博弈方都完全了解所有博弈 方各种情况下的得益 n不完全信息博弈：至少部分博弈方不完全了解 其他博弈方得益的情况的博弈，也称为“不对称 信息博弈” n完美信息博弈：每个轮到行为的博弈方对博弈 的进程完全了解的博弈 n不完美信息博弈：至少某些博弈方在轮到行动 时不完全了解此前全部博弈的进程的博弈 1.3.6 博弈方的能力和理性 完全理性和有限理性 n完全理性：有完美的分析判断能力和不会犯选择行为 的错误 n有限理性：博弈方的判断选择能力有缺陷 个体理性和集体理性 n个体理性：一个体利益最大为目标 n集体理性：追求集体利益最大化 n合作博弈：允许存在有约束力协议的博弈 n非合作博弈：不允许存在有约束力协议的博弈 1.3.7 博弈的分类和博弈理论的结构 n非合作博弈和合作博弈 n非合作博弈范围内：完全理性博弈和有限理性 博弈（进化博弈） n静态博弈，动态博弈，重复博弈 n完全信息静态博弈，不完全信息静态博弈，完 全且完美信息动态博弈，完全但不完美信息动态 博弈，不完全信息动态博弈 n零和博弈和非零和博弈，单人博弈和多人博弈 1.4 博弈论历史和发展简述 1.4.1博弈论的早期研究 1.4.2博弈论的形成 1.4.3博弈论的成长和发展 1.4.4博弈论的成熟及与主流经济 学的融合 1.4.1博弈论的早期研究 n博弈论历史没有公认答案 n对具有策略依存特点决策问题的研究可上溯 到18世纪初甚至更早 n博弈论真正的发展在本世纪 n博弈论总体上仍然是发展中的学科 n2000年前我国古代的“齐威王田忌赛马” n1500年前巴比伦犹太教法典“婚姻合同问题” 等。 n1838年古诺寡头模型。 n1883年伯特兰德寡头竞争模型。 n1913年齐默罗象棋博弈定理 、“逆推归纳法” n1921-1927年波雷尔混合策略的第一个现代表述 ，有数种策略两人博弈的极小化极大解 n1928年诺伊曼和摩根斯坦扩展形博弈定义，证 明有限策略两人零和博弈有确定结果 1.4.2博弈论的形成 冯.诺伊曼和摩根斯坦博弈论和经济行为 Theory of Games and Economic Behavior 1944 n引进扩展形（extensive form）表示和正规形（ normal form）或称策略形（strategy form）、矩 阵形（matrix form）表示 n提出稳定集（stable sets）解概念 n正式提出创造博弈论一般理论的主意 n给出博弈论研究的一般框架、概念术语和表述 方法 1.4.3 博弈论的成长和发展 一、第一个研究高潮，本世纪40年代末和50年代初 n1950年纳什提出“纳什均衡”（Nash equilibrium）概 念和证明纳什定理，发展非合作博弈的基础理论。 n1950年Melvin Dresher和Merrill Flood在兰德公司（美国 空军）“囚徒的困境”（Prisons dilemma）博弈实验， （Howard Raiffa）独立进行这个博弈实验； n1952-1953年期间（L. S. Shapley）和（D. B. Gillies）提 出“核”（Core）作为合作博弈的一般解概念 nShapley提出了合作博弈的“Shapley值”（Shapley value）概念等。 n奥曼（R. J. Aumann）“40年代末50年代初是博弈论历 史上令人振奋的时期，原理已经破茧而出，正在试飞它 们的双翅，活跃着一批巨人。” 二、50年代中后期一直到70年代博弈论发展的青年期 n1954-1955年提出了“微分博弈”（Differential games ）的概念。 n奥曼则在1959年提出了“强均衡”（Strong equilibrium ）的概念。 n“重复博弈”（Repeated games）也是在50年代末开始 研究的，这自然引出了关于重复博弈的“民间定理”（ Folk theorem）。 n1960年（Thomas C. Schelling）引进了“焦点”（Focal point）的概念。 n博弈论在进化生物学（Evolutionary Biology）中的公开 应用也是在60年代初出现的。 n塞尔腾(Selten)1965提出“子博弈完美纳什均衡 ”(subgame perfect Nash equilibrium) n1975年提出的“颤抖手均衡”(Trembling hand perfect equilibrium) n海萨尼(Harsanyi)1967-1968三篇构造不完全信息博弈 理论的系列论文，“贝叶斯纳什均衡”(Bayesian Nash equilibrium)。 n海萨尼1973年提出关于“混合策略”的不完全信息解 释，以及“严格纳什均衡”(Strict Nash equilibrium)。 n70年代“进化博弈论”（Evolutionary game theory） 的重要发展，（John Maynard Smith）1972年引进“进 化稳定策略”（ Evolutionarily stable strategy，ESS）等 。 n“共同知识”（Common knowledge）的重要性，因 为奥曼1976年的文章引起广泛的重视。 三、40年代末到70年代末是博弈论发展的重要阶段 n这个时期博弈理论仍然没有成熟，理论体系还比较乱 ，概念和分析方法很不统一，在经济学中的作用和影响 还比较有限，但这个时期博弈论研究的繁荣和进展却是 非常显著的。 n对这一阶段博弈论研究的迅速发展，除了理论发展自 身规律的作用以外，全球政治、军事、经济特定环境条 件的影响（战争和冷战时期的军事对抗和威慑策略研究 的需要，经济竞争、国际经济竞争的加剧），以及经济 学理论发展本身的需要等，都起了重要的作用。正是因 为有了这一阶段博弈论研究的繁荣发展，才有80、90年 代博弈论的成熟和对经济学的博弈论革命。 1.4.4博弈论的成熟及与主流经济学的融合 一、80、90年代是博弈论走向成熟的时期 n1981（Elon Kohlberg） “顺推归纳法”（Forward induction） n克瑞泼斯（David M. kreps）和威尔孙（Robert Wil