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什么是博弈論:從“囚徒困境”說起

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一天,警局接到報案,一位富翁被殺死在自己的別墅中,家中的財物也被洗劫一空。經(jīng)過多方調(diào)查,警方最終將嫌疑人鎖定在杰克和亞當身上,因為事發(fā)當晚有人看到他們兩個神色慌張地從被害人的家中跑出來。警方到兩人的家中進行搜查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一部分被害人家中失竊的財物,于是將二人作為謀殺和盜竊嫌疑人拘留。但是到了拘留所里面,兩人都矢口否認自己殺過人,他們辯稱自己只是路過那里,想進去偷點東西,結(jié)果進去的時候發(fā)現(xiàn)主人已經(jīng)被人殺死了,于是他們便隨便拿了點東西就走了。這樣的解釋不能讓人信服,再說,誰都知道在判刑方面殺人要比盜竊嚴重得多。警察決定將兩人隔離審訊。隔離審訊的時候,警察告訴杰克:“盡管你們不承認,但是我知道人就是你們兩個殺的,事情早晚會水落石出的?,F(xiàn)在我給你一個坦白的機會,如果你坦白了,亞當拒不承認,那你就是主動自首,同時協(xié)助警方破案,你將被立即釋放,亞當則要坐10年牢;如果你們都坦白了,每人坐8年牢;都不坦白的話,可能以入室盜竊罪判你們每人1年。如何選擇,你自己想一想吧?!蓖瑯拥脑?,警察也說給了亞當。一般人可能認為杰克和亞當都會選擇不坦白,這樣他們只能以入室盜竊的罪名被判刑、每人只需坐1年牢。這對于兩人來說是最好的一種結(jié)局??山Y(jié)果會是這樣的嗎?答案是否定的,兩人都選擇了招供,結(jié)果各被判了8年。事情為什么會這樣呢?杰克和亞當為什么會做出這樣“不理智”的選擇呢?其實這種結(jié)果正是兩人的理智造成的。當警察把坦白與否的后果告訴杰克的時候,杰克心中就會開始盤算坦白對自己有利,還是不坦白對自己有利。杰克會想,如果選擇坦白,要么當即釋放,要么同亞當一起坐8年牢;要是選擇不坦白,雖然可能只坐1年牢,但也可能坐10年牢。雖然1年對兩人而言是最好的一種結(jié)局,但由于是被分開審訊,信息不通,所以誰也沒法保證對方是否會選擇坦白。選擇坦白的結(jié)局是8年或者0年,選擇不坦白的結(jié)局是10年或者1年,在不知道對方選擇的情況時,坦白對自己來說是一種優(yōu)勢策略。于是,杰克會選擇坦白。同時,亞當也會這樣想。最終的結(jié)局是兩個人都選擇坦白,每人都要坐8年牢。上面這個案例就是著名的“囚徒困境”模式,是博弈論中最出名的一個模式。為什么杰克和亞當都選擇了對自己最有利的策略,最后得到的卻是最差的結(jié)果呢?其中便蘊含著博弈論的道理。博弈論是指雙方或者多方在競爭、合作、沖突等情況下,充分了解各方信息,并依此選擇一種能為本方爭取最大利益的最優(yōu)決策的理論?!扒敉嚼Ь场敝薪芸撕蛠啴敱闶菂⑴c博弈的雙方,也稱為博弈參與者。兩人之所以陷入困境,是因為他們沒有選擇對兩人來說最優(yōu)的決策,也就是同時不坦白。而根本原因則是兩人被隔離審訊,無法掌握對方的信息。所以,看似每個人都做出了對自己最有利的策略,結(jié)果卻是兩敗俱傷。我們身邊的很多事情和典故中也有博弈論的應用,我們就用大家比較熟悉的“田忌賽馬”這個故事來解釋一下什么是博弈論。齊國大將田忌,平日里喜歡與貴族賽馬賭錢。當時賽馬的規(guī)矩是每一方出上等馬、中等馬、下等馬各一匹,共賽三場,三局兩勝制。由于田忌的馬比貴族們的馬略遜一籌,所以十賭九輸。當時孫臏在田忌的府中做客,經(jīng)常見田忌同貴族們賽馬,對賽馬的比賽規(guī)則和雙方馬的實力差距都比較了解。這天田忌賽馬又輸了,非常沮喪地回到府中。孫臏見狀,便對田忌說:“明天你盡管同那些貴族們下大賭注,我保證讓你把以前輸?shù)娜A回來?!碧锛上嘈帕藢O臏,第二天約貴族賽馬,并下了千金賭注。孫臏為什么敢打保證呢?因為他對這場賽馬的博弈做了分析:雙方都派上等、中等、下等馬各一匹,田忌每一等級的馬都比對方同等級的馬慢一點,因為沒有規(guī)定出場順序,所以比賽的對陣形式可能有六種,每一種對陣形式的結(jié)局是很容易猜測的:第一種情況:上等馬對上等馬,中等馬對中等馬,下等馬對下等馬。結(jié)局:三局零勝。第二種情況:上等馬對上等馬,下等馬對中等馬,中等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。第三種情況:中等馬對上等馬,上等馬對中等馬,下等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。第四種情況:中等馬對上等馬,下等馬對中等馬,上等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。第五種情況:下等馬對上等馬,上等馬對中等馬,中等馬對下等馬。結(jié)局:三局兩勝。第六種情況:下等馬對上等馬,中等馬對中等馬,上等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。六種對陣形式中,只有一種能使田忌取勝,孫臏采取的正是這一種。賽前孫臏對田忌說:“你用自己的下等馬去對陣他的上等馬,然后用上等馬去對陣他的中等馬,最后用中等馬去對陣他的下等馬?!北荣惤Y(jié)束之后,田忌三局兩勝,贏得了比賽。田忌從此對孫臏刮目相看,并把他推薦給了齊威王。同樣的馬,只是調(diào)整了出場順序,便取得截然相反的結(jié)果。這里邊蘊含著博弈論的道理。在田忌賽馬這個故事中,田忌同齊國的貴族便是博弈的雙方,也稱為博弈的參與者,孫臏充分了解了各方的信息,也就是規(guī)則與各匹馬之間的實力差距,并在六種可以選擇的策略中選擇了一個能爭取最大利益的策略,也就是最優(yōu)策略。所以說,這是一個很典型的博弈論在實際中應用的例子。在這里還要區(qū)分一下博弈與博弈論的概念,以免搞混。它們既有共同點,又有很大的差別?!安┺摹钡淖置嬉馑际侵纲€博和下圍棋,用來比喻為了利益進行競爭。自從人類存在的那一天開始,博弈便存在,我們身邊也無時無刻不在上演著一場場博弈。而博弈論則是一種系統(tǒng)的理論,屬于應用數(shù)學的一個分支??梢哉f博弈中體現(xiàn)著博弈論的思想,是博弈論在現(xiàn)實中的體現(xiàn)。博弈作為一種爭取利益的競爭,始終伴隨著人類的發(fā)展。但是博弈論作為一門科學理論,是1928年由美籍匈牙利數(shù)學家約翰·馮·諾依曼建立起來的。他也是計算機的發(fā)明者,計算機在最初發(fā)明時不過是龐大、笨重的算數(shù)器,但今天已經(jīng)深深影響到我們生活、工作的各個方面。博弈論也是如此,最初馮·諾依曼證明了博弈論基本原理時,它只不過是一個數(shù)學理論,對現(xiàn)實生活影響甚微,所以沒有引起人們的注意。直到1944年,馮·諾依曼與摩根斯頓合著的《博弈論與經(jīng)濟行為》出版發(fā)行。這本書的面世意義重大,先前馮·諾依曼的博弈理論主要研究二人博弈,這本書將研究范圍推廣到多人博弈;同時,還將博弈論從一種單純的理論應用于經(jīng)濟領域,在經(jīng)濟領域的應用,奠定了博弈論發(fā)展為一門學科的基礎和理論體系。

一天,警局接到報案,一位富翁被殺死在自己的別墅中,家中的財物也被洗劫一空。經(jīng)過多方調(diào)查,警方最終將嫌疑人鎖定在杰克和亞當身上,因為事發(fā)當晚有人看到他們兩個神色慌張地從被害人的家中跑出來。警方到兩人的家中進行搜查,結(jié)果發(fā)現(xiàn)了一部分被害人家中失竊的財物,于是將二人作為謀殺和盜竊嫌疑人拘留。

但是到了拘留所里面,兩人都矢口否認自己殺過人,他們辯稱自己只是路過那里,想進去偷點東西,結(jié)果進去的時候發(fā)現(xiàn)主人已經(jīng)被人殺死了,于是他們便隨便拿了點東西就走了。這樣的解釋不能讓人信服,再說,誰都知道在判刑方面殺人要比盜竊嚴重得多。警察決定將兩人隔離審訊。

隔離審訊的時候,警察告訴杰克:“盡管你們不承認,但是我知道人就是你們兩個殺的,事情早晚會水落石出的。現(xiàn)在我給你一個坦白的機會,如果你坦白了,亞當拒不承認,那你就是主動自首,同時協(xié)助警方破案,你將被立即釋放,亞當則要坐10年牢;如果你們都坦白了,每人坐8年牢;都不坦白的話,可能以入室盜竊罪判你們每人1年。如何選擇,你自己想一想吧?!蓖瑯拥脑?,警察也說給了亞當。

一般人可能認為杰克和亞當都會選擇不坦白,這樣他們只能以入室盜竊的罪名被判刑、每人只需坐1年牢。這對于兩人來說是最好的一種結(jié)局??山Y(jié)果會是這樣的嗎?答案是否定的,兩人都選擇了招供,結(jié)果各被判了8年。

事情為什么會這樣呢?杰克和亞當為什么會做出這樣“不理智”的選擇呢?其實這種結(jié)果正是兩人的理智造成的。

當警察把坦白與否的后果告訴杰克的時候,杰克心中就會開始盤算坦白對自己有利,還是不坦白對自己有利。杰克會想,如果選擇坦白,要么當即釋放,要么同亞當一起坐8年牢;要是選擇不坦白,雖然可能只坐1年牢,但也可能坐10年牢。雖然1年對兩人而言是最好的一種結(jié)局,但由于是被分開審訊,信息不通,所以誰也沒法保證對方是否會選擇坦白。選擇坦白的結(jié)局是8年或者0年,選擇不坦白的結(jié)局是10年或者1年,在不知道對方選擇的情況時,坦白對自己來說是一種優(yōu)勢策略。于是,杰克會選擇坦白。同時,亞當也會這樣想。最終的結(jié)局是兩個人都選擇坦白,每人都要坐8年牢。

上面這個案例就是著名的“囚徒困境”模式,是博弈論中最出名的一個模式。為什么杰克和亞當都選擇了對自己最有利的策略,最后得到的卻是最差的結(jié)果呢?其中便蘊含著博弈論的道理。

博弈論是指雙方或者多方在競爭、合作、沖突等情況下,充分了解各方信息,并依此選擇一種能為本方爭取最大利益的最優(yōu)決策的理論。

“囚徒困境”中杰克和亞當便是參與博弈的雙方,也稱為博弈參與者。兩人之所以陷入困境,是因為他們沒有選擇對兩人來說最優(yōu)的決策,也就是同時不坦白。而根本原因則是兩人被隔離審訊,無法掌握對方的信息。所以,看似每個人都做出了對自己最有利的策略,結(jié)果卻是兩敗俱傷。

我們身邊的很多事情和典故中也有博弈論的應用,我們就用大家比較熟悉的“田忌賽馬”這個故事來解釋一下什么是博弈論。

齊國大將田忌,平日里喜歡與貴族賽馬賭錢。當時賽馬的規(guī)矩是每一方出上等馬、中等馬、下等馬各一匹,共賽三場,三局兩勝制。由于田忌的馬比貴族們的馬略遜一籌,所以十賭九輸。當時孫臏在田忌的府中做客,經(jīng)常見田忌同貴族們賽馬,對賽馬的比賽規(guī)則和雙方馬的實力差距都比較了解。這天田忌賽馬又輸了,非常沮喪地回到府中。孫臏見狀,便對田忌說:“明天你盡管同那些貴族們下大賭注,我保證讓你把以前輸?shù)娜A回來?!碧锛上嘈帕藢O臏,第二天約貴族賽馬,并下了千金賭注。

孫臏為什么敢打保證呢?因為他對這場賽馬的博弈做了分析:雙方都派上等、中等、下等馬各一匹,田忌每一等級的馬都比對方同等級的馬慢一點,因為沒有規(guī)定出場順序,所以比賽的對陣形式可能有六種,每一種對陣形式的結(jié)局是很容易猜測的:

第一種情況:上等馬對上等馬,中等馬對中等馬,下等馬對下等馬。結(jié)局:三局零勝。

第二種情況:上等馬對上等馬,下等馬對中等馬,中等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。

第三種情況:中等馬對上等馬,上等馬對中等馬,下等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。

第四種情況:中等馬對上等馬,下等馬對中等馬,上等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。

第五種情況:下等馬對上等馬,上等馬對中等馬,中等馬對下等馬。結(jié)局:三局兩勝。

第六種情況:下等馬對上等馬,中等馬對中等馬,上等馬對下等馬。結(jié)局:三局一勝。

六種對陣形式中,只有一種能使田忌取勝,孫臏采取的正是這一種。賽前孫臏對田忌說:“你用自己的下等馬去對陣他的上等馬,然后用上等馬去對陣他的中等馬,最后用中等馬去對陣他的下等馬?!北荣惤Y(jié)束之后,田忌三局兩勝,贏得了比賽。田忌從此對孫臏刮目相看,并把他推薦給了齊威王。同樣的馬,只是調(diào)整了出場順序,便取得截然相反的結(jié)果。這里邊蘊含著博弈論的道理。

在田忌賽馬這個故事中,田忌同齊國的貴族便是博弈的雙方,也稱為博弈的參與者,孫臏充分了解了各方的信息,也就是規(guī)則與各匹馬之間的實力差距,并在六種可以選擇的策略中選擇了一個能爭取最大利益的策略,也就是最優(yōu)策略。所以說,這是一個很典型的博弈論在實際中應用的例子。

在這里還要區(qū)分一下博弈與博弈論的概念,以免搞混。它們既有共同點,又有很大的差別。

“博弈”的字面意思是指賭博和下圍棋,用來比喻為了利益進行競爭。自從人類存在的那一天開始,博弈便存在,我們身邊也無時無刻不在上演著一場場博弈。而博弈論則是一種系統(tǒng)的理論,屬于應用數(shù)學的一個分支??梢哉f博弈中體現(xiàn)著博弈論的思想,是博弈論在現(xiàn)實中的體現(xiàn)。

博弈作為一種爭取利益的競爭,始終伴隨著人類的發(fā)展。但是博弈論作為一門科學理論,是1928年由美籍匈牙利數(shù)學家約翰·馮·諾依曼建立起來的。他也是計算機的發(fā)明者,計算機在最初發(fā)明時不過是龐大、笨重的算數(shù)器,但今天已經(jīng)深深影響到我們生活、工作的各個方面。博弈論也是如此,最初馮·諾依曼證明了博弈論基本原理時,它只不過是一個數(shù)學理論,對現(xiàn)實生活影響甚微,所以沒有引起人們的注意。

直到1944年,馮·諾依曼與摩根斯頓合著的《博弈論與經(jīng)濟行為》出版發(fā)行。這本書的面世意義重大,先前馮·諾依曼的博弈理論主要研究二人博弈,這本書將研究范圍推廣到多人博弈;同時,還將博弈論從一種單純的理論應用于經(jīng)濟領域,在經(jīng)濟領域的應用,奠定了博弈論發(fā)展為一門學科的基礎和理論體系。



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