小白也懂博弈论:纳什均衡

原文发布于自己的博客平台【http://www.jetchen.cn/nash-equilibrium/


具有竞争或对抗性质的行为称为博弈行为,并且博弈理论在经济学、国际关系、军事战略等很多领域都有广泛的应用,其中以纳什均衡为代表的非合作性博弈理论在日常中最为常用。


简介

在很多场景下,比如玩德州扑克等游戏时,虽然有些时候选择的策略并不一定是全局的最优解,但却是相对于其他人的策略而做出的最优解,即每个人都是对自己最有利的解决方案,我们将其称为为纳什均衡

纳什均衡(或者纳什平衡),Nash equilibrium ,又称为非合作博弈均衡,是博弈论的一个重要策略组合,以约翰·纳什命名。

敲黑板,关键字,非合作

纳什

再解释一下,所谓纳什均衡,指的是参与者的一种策略组合,在该策略上,任何参与人单独改变策略都不会得到好处,即每个人的策略都是对其他人的策略的最优反应。换句话说,如果在一个策略组合上,当所有其他人都不改变策略时,没有人会改变自己的策略,则该策略组合就是一个纳什均衡。

枯燥的描述很难理解,下面使用几个案例来理解下。

囚徒困境

背景:有两个囚犯A和B,犯事儿进去了,然后警官对其分开审讯,所以A和B是没有机会进行串供的

奖惩:如果双双招供,则各判2年,如果双双不招供,则各判1年,如果一个招供一个不招供,则招供的人立即释放,不招供的人判刑十年

结果:最后囚犯A和B都会选择招供,所以各判2年,这个便是此时的纳什均衡。

但是明明双双不招供才是最优解啊,其实不然,回头再看一下概念,纳什均衡其实并不是全局的最优解,而是每个人相对于每个人的策略而做出的最佳策略,下面来解释下。

我们来建立一个数学模型,使用 -2、-1、0、-10 来形容上面的奖惩,见下面的分析图。

A的心路历程:

  • 如果B招供了,那么我招供的话我就会判2年,不招供的话就判十年,所以我会选择招供,收益是 -2
  • 如果B不招供,那么我招供的话我就会被释放,不招供的话就判1年,所以我会选择招供,收益是 0

所以,不管B招不招供,A只要招供了,对A而言是最优的策略。

囚徒A的心路历程

同理,对于B的心路历程也相似,B也会选择招供:

囚徒B的心路历程

所以最终的结果是A和B都选择了招供。

即此时的纳什均衡点为:A和B都招供。

但是其中涉及到两个点,就是串供重复作案
如果A和B进行了串供,则双方都会选择不招供,
如果涉及到重复作案,即刑满释放后还会再次合作作案,则双方为了以后的利益着想,双方也都不会选择招供

综述,敲黑板,纳什均衡的前提是:决策圈中的个体是独立,不合作,不横向沟通的

智猪博弈

背景:有两只猪,一只是大猪,另一只是小猪,然后有一个食槽,里面会有食物落下,但是需要去远处按一下按钮,每次按一下按钮,食槽中便会补满食物。但是呢,在按按钮的来回路上,是需要消耗一定的能量的。

奖惩:跑过去按一下按钮再跑回来吃食物,会消耗一些能量,记为 -2,每次食槽中补满食物,总食物量为 10份,大猪先吃的话能吃到 9 份,小猪先吃的话,大猪能吃到 6 份,一起吃的话,大猪能吃到 7 份

结果:大猪会选择去按按钮,而小猪会选择不去按按钮,即在原地等着。

小猪心路历程:

  • 如果大猪去按按钮,则大猪消耗 2,那么 ①小猪不去按按钮,则小猪先吃的,小猪可以吃 4份,大猪猪吃 6份,结果记为(4,4),②小猪也去按的话,大猪吃 7份,小猪吃 3份,各自消耗 2,记为(5,1),所以小猪选择不去按按钮
  • 如果大猪不去按按钮,那么 ①小猪去按按钮,则小猪消耗 2,大猪可以吃 9份,小猪吃 1份,记为(9,-1),②小猪不去按的话,双方都不消耗,但是也都没有食物吃,记为(0,0),所以小猪选择不去按按钮

所以,不管大猪怎么样,小猪都会选择在原地等待。

大猪的心路历程

大猪心路历程:

  • 如果小猪去按按钮,则小猪消耗 2,那么 ①大猪不去按按钮,则大猪先吃的,大猪可以吃 9份,小猪吃 1份,记为(9,-1),②大猪也去按的话,大猪吃 7份,小猪吃 3份,各自消耗 2,记为(5,1),所以大猪选择不去按按钮
  • 如果小猪不去按按钮,那么 ①大猪去按按钮,则大猪消耗 2,大猪可以吃 6份,小猪吃 4份,记为(4,4),②大猪不去按的话,双方都不消耗,但是也都没有食物吃,记为(0,0),所以大猪选择去按按钮

所以,表面上看,大猪的决策是受到小猪的决策所影响的,但是分析小猪的心路历程得知,小猪是不会去按按钮的,那么大猪最后的决策还是会选择去按按钮,这样大猪的收益才会最大化。

小猪的心路历程

所以综上,最终结果是大猪去按按钮,而小猪在原地等待着。

即此时的纳什均衡点为:大猪去,小猪不去。

其实这和现在的很多公司一样,体量较大的大公司类比为大猪,体量较小的小公司类比为小猪,新技术的研发视为去按按钮
由上面的智猪博弈可以看出来,大公司一般都会采取主动发起新技术研发的策略,而小公司也一般都会采取先观望的策略

写在最后

在每次参与者都只有有限种策略选择并且允许混合策略的前提下,纳什均衡是一定存在的。

比如选举、群体之间的利益竞争、会议中的法案竞争等,是必然存在纳什均衡的。

以公司间的价格战为例:如果对方一直降价,那我方继续降价必然会出现亏本买卖,然而如果不降价,也会出现失去市场的情况,损失更大,但如果对方不降价,我方更要降价才能谋得一丝丝利益,所以只要出现价格战,必然会两败俱伤,这是纳什均衡体现的必然结局。所以要改变这种结局,双方必须坐下来谈判寻求新的利益评估分摊方案,从而改变原先的利益格局(比如当年京东和当当的一场价格战,最终以双方各占某一方面的主市场从而获得新的利益分割方案)。

纳什均衡是基于非合作博弈论的平衡不动点解

例如上文的囚徒困境问题,如果两个囚徒是有合作的,则必然不存在纳什均衡点。

所以,在现实生活中,纳什均衡这一博弈是很重要但是也是很有限的,因为在很多情况下,即使知道平衡不动点必然存在,但是往往却很难找到。

纳什均衡(这一非合作博弈论模型)仅仅是突破了博弈论中的一个局限

因为在社会这一庞大的博弈环境下,还会掺杂着复杂的经济行为,虽然社会中的大家并非是集体合作性的,但在这种庞大的非合作性对象中,纳什均衡点是几乎不可能找到的。

纳什均衡属于NP问题
(摘自 wik i上面的一段话,暂时看不懂但却觉得很有道理)纳什均衡属于NP问题,Daskalakis 证明它属于 NP 问题的一个子集,不是通常认为的 NP-完全问题,而是 PPAD-完全问题。这项研究成果被一些计算机科学家认为是十年来博弈论领域的最大进展。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 159,290评论 4 363
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 67,399评论 1 294
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 109,021评论 0 243
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 44,034评论 0 207
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 52,412评论 3 287
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 40,651评论 1 219
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 31,902评论 2 313
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 30,605评论 0 199
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 34,339评论 1 246
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 30,586评论 2 246
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 32,076评论 1 261
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 28,400评论 2 253
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 33,060评论 3 236
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 26,083评论 0 8
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 26,851评论 0 195
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 35,685评论 2 274
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 35,595评论 2 270

推荐阅读更多精彩内容

  • 大家早安、午安、晚安,今天我先从机器学习的学习中休息一下,来了解一些常见的博弈论模型,然后继续学习机器学习等。以下...
    keepStriving阅读 45,787评论 3 72
  • 电影《美丽心灵》的主人公原型——约翰·纳什因车祸去世。你也许听说过他是厉害的数学家、1994 年诺贝尔经济学奖得主...
    杨心武阅读 97,844评论 10 53
  • 什么是博弈论 博弈论(Game Theory)是 研究具有斗争或竞争性质现象的数学理论和方法,二人在平等的对局中各...
    被解放的过来客阅读 2,354评论 0 2
  • 有一天刺猬小姐的刺变弯,摸起来温顺了,可是,刺向自己长了,没有变软。 突然变得很敏感。耳边所有的喧嚣声被放大,所有...
    二胖爱穿小裙子阅读 225评论 0 1
  • 2018年12月7日 0点10分 3岁5个月7天昨天星期四,晚上妈妈跟毛毛说“今天星期四,明天就星期五了”,毛毛...
    0东方一号阅读 219评论 0 1