博弈论第一章
第一章 博弈论概述PPT课件

Game Theory and Information Economics 天津大学管理与经济学部
授课:XXX
1
第一章 博弈论概述 (Game Theory)
授课:XXX
2
一、博弈论的定义
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。
➢ 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。
授课:XXX
12
坦白 抵赖
➢ 博弈问题的基本要素
坦白
(1)局中人(Players)
抵赖
参与对抗的各方;不一定指自然人
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。
Ⅱ
坦白
Ⅰ
抵赖
坦白 -8,-8 -10,0
抵赖 0,-10 -1,-1
授课:XXX
均衡解: 二人均坦白
11
相关概念介绍
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
授课:XXX
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2002年 北京国际数学家大会(ICM)
授课:XXX
8
• 主演
罗素·克劳,Russell Crowe
詹妮弗·康纳利, Jennifer Connelly
授课:XXX
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1. 囚犯困境(Prisoners’ dilemma
博弈论 蒋文华 浙江大学

第一讲、博弈论概述献给诸位知人者智,自知者明;胜人者力,自胜者强;小胜者术,大胜者德。
第一章何为“博弈”博:博览全局弈:对弈棋局→谋定而动是指在一定的游戏规则约束下,基于直接相互作用的环境条件,各参与人依据所掌握的信息,选择各自的策略(行动),以实现利益最大化的过程。
第一节从一个简单的故事说起博弈时要搞清楚对手是谁!博弈时要搞清楚和别人比什么!行为选择既跟对手的情况有关,又跟所遇到的外部环境的变化有关。
特别提示:博弈既可以是竞争,也可以是合作!特别提示:博弈,必须学会换位思考!特别提示:博弈,只需领先一步,高人一筹!博弈就是你中有我,我中有你。
由于直接相互作用(互动),每个博弈参与者的得益不仅取决于自己的策略(行动),还取决于其他参与者的策略(行动)。
博弈的核心在于整体思维基础上的理性换位思考,用他人的得益去推测他人的策略(行动),从而选择最有利于自己的策略(行动)。
特别提示:站在别人的立场上想一想,就是为自己未来的遭遇着想。
——米兰·昆德拉特别提示:如果因为对方眼中的你的傻,而让对方更愿意和你合作,何乐而不为呢?(大智若愚)特别提示:请不要在一个充分竞争的市场去追求成功!特别提示:选对市场(对手)比选对策略更重要!特别提示:在博弈之前,博弈就已经开始了!第二节博弈的渊源一、中国的理解博+弈=下围棋略观围棋,法于用兵,怯者无功,贪者先亡。
----汉代刘向,《围棋赋》二、西方的理解game(规则)费厄泼赖(fair play)第三节学习博弈论的收益一、当局者清更有利的选择更快速的反应二、旁观者更清理解历史与现实预测未来的发展三、提出完善游戏规则(制度)的建议第二章发展简史第一节最初的探索和应用一、古诺模型参加博弈的双方以各自在同一时间内相互独立的产量作为决策的变量,是一个产量竞争模型。
二、伯川德模型该模型与古诺模型的不同之处在于,企业把其产品的价格而不是产量作为竞争手段和决策变量,通过制定一个最优的销售价格来实现利润最大化。
博弈论-第一章

二、博弈的基本式
如何将博弈表示成一种便于研究和分析的 形式显然是很重要的。如果用参与者、策略 和收益函数来(科学)描述一个博弈,就称 为博弈表达的基本式。
三、博弈的扩展式
博弈的扩展式就是非常详细地描绘出一个 博弈的参与者、策略、行动顺序以及行动时 拥有的信息、可能的结果和收益等细节就称 为博弈的扩展式。
四、信息和顺序
完全信息和非完全信息,完全和非完全 判断的标准就是如果有些信息只有一部分 参与者知道,并不是所有的信息都是公共 信息,那么博弈就是非完全信息博弈。
静态博弈和动态博弈,静态和动态的区 别并不在于时间上是否同时,而是在信息 上的一种同时行动。
公共知识与一般信息的区别。
定义1.2 博弈论是专门研究博弈如何出现均衡的 规律的学科。
正是由于博弈论将博弈如何出现均衡列为核心, 因而博弈论对于各门社会科学而言,就具有了方 法论意义,成为各门学科的有力分析工具。
第二节 博弈论的经济学渊源
博弈论与经济学存在着不解之缘,主要是 由于下面几个方面: (1)博弈论的核心问题是经济学最早提出并 加以系统研究的。 (2)博弈论理论发展主要是经济学的需要推 动的,也主要是由经济学家加以发展。 (3)博弈论中的主要问题基本上都涉及到经 济利益冲突问题。
定义1.1 博弈是指利益存在冲突的决策主体(个 人,企业,集团,政党,国家等等)在相互对抗 (或合作)中,对抗双方(或多方)相互依存的 一系列策略和行动的过程集合。
在定义1.1中,我们最需要注意的就是策略的相互 依存性。对于策略的相互依存性,传统的经济学 不是不想研究,而是缺乏有效的工具。从这个意 义上而言,博弈论正是为了解决这一问题而产生 的。也是从这个意义上讲,我们有了博弈论的定 义。
• • • •
1博弈论第一章

n n
n
厂商i的收益:
i 1
qi P( qi ) cqi qi [ P( qi ) c]
i 1
厂商i的收益不仅与自己既定成本和产量有关,还与 其他厂商的产量决策有关。
1.3.1 博弈中的参与人 1.3.2 博弈中的策略 1.3.3 博弈中的收益 1.3.4 博弈的过程 1.3.5 博弈的信息 1.3.6 参与人的能力和理性 1.3.7 博弈的分类
哲理:相生相克,以柔克刚
猜硬币方 正 面 反 面 1, -1 -1, 1 参 与 人 1 石 头 剪 子 布 石 头 0, 0 -1, 1 1, -1 参与人2 剪 子 1, -1 0, 0 -1, 1 布 -1, 1 1, -1 0, 0
盖 硬 币 方
正 面 反 面
-1, 1 1, -1
1.2.3 产量决策Cournot模型
4
2015/12/5
1.3.1 博弈中的参与人
参与人:独立决策、独立承担博弈结果的个 人或组织。只要在一个博弈中统一决策、统一行动、
统一承担结果,不管一个组织有多大,甚至大到一个国家 或多国,都可以作为一个参与人。囚徒困境中的警察、田 忌赛马中的孙膑都不是参与人。
一、单人博弈——只有一个参与人的博弈
严格地讲,单人博弈由于不存在其他参与人的反应和反 作用,因此不属于博弈论的研究对象。但是讨论单人 博弈会使理论更完整,为多人博弈提供基础和启示。 例一:单人迷宫 扩展型
入口 右 A B 0 出口(奖金M) 右 M
A,1
左 B,1
博弈规则面前参与人之间平等,不因参与 人之间权利、地位的差异而改变 参与人数量对博弈结果和分析有影响。根
两个囚徒的收益矩阵
北京大学博弈论课件第1章-博弈论概述

第一章 POWERPOINT TEMPLATE
POWERPOINT TEMPLATE
二、博弈的分类
❖ 根据博弈参与者能否达成相互合作的和约束性协议
合作博弈(Cooperative Games) 非合作博弈(Non-Cooperative Games)
完全信息静态博弈(Static Game with Complete Information)
完全信息动态博弈( Dynamic Game with Complete Information)
第一节:博弈的定义和实例
❖ 博弈论(Game Theory)又名对策论 ❖ 博弈理论原本是运筹学的一个重要分支。 ❖ 目前博弈论已发展为一门备受关注的独立学科。 ❖ 博弈的定义
“博弈”指当两个或多个决策主体之间存在相互作用,任何一方 的决策策略(Strategy)都不能完全独立于其他各方策略时, 各方的决策过程及均衡问题。
20 世纪 70 年代,约翰 ·海萨尼(John Harsanyi)和莱因 哈德 ·泽尔腾(Reinhard Selten)等将不完全信息理论融入 到博弈论的研究中。
20 世纪 90 年代之后,博弈论作为一种方法被普遍运用到经济 学、政治学、生物学、军事学、统计学等领域中。
博弈理论已成为当代经济学理论不可分割的重要组成部分。
如果甲、乙都坦白,则甲、乙均得到 5 年徒刑 如果甲、乙都不坦白,则甲、乙均得到 2 年徒刑 如果甲坦白、乙不坦白,则甲得到 1 年、乙得到 10 年有期徒刑 如果甲不坦白、乙坦白,则甲得到 10 年、乙得到 1年有期徒刑
博弈论 第一章

1 完全信息静态博弈1.0 对策论研究的内容与基本形式对策论研究的内容对策论研究多个行为主体的决策问题。
对策论研究的形式博弈(game),由多个行为主体构成的系统。
例Stackelberg modelCournot model博弈的类型参与者行动的时间与顺序同时行动——静态博弈;先后行动——动态博弈。
参与者的信息多少信息相同——完全信息;信息不同——不完全信息。
1.1 基本理论: 博弈的标准式和纳什均衡例1 儿童游戏:“石头、剪刀、布”。
博弈的标准式表示(normal-form representation)(1) 参与人( player).n 个参与人:1, 2, …, i, …, n.(2) 战略(strategy).一个参与人的战略是他采取的一个行动。
参与人i 的战略:s i.参与人i 的战略空间: S i.战略的一个组合: s ={s1,s2, …, s n}.简化表示:s-i ={ s1,…, s i -1,s i+1, …, s n }.(3) 收益(payoff).参与人i 的收益:u i= u i(s1,s2, …, s n)n个参与人博弈的标准形式表示:G = {S1, S2, …, S n;u1, u2, … , u n}完全信息(complete information):每个参与人知道其他人的战略空间和收益。
静态博弈(static game):所有的参与人同时行动。
每个人行动时,不知道其他人的行动。
例1(续):博弈{石头、剪刀、布} 的描述:参与人:1,2。
战略空间:S1 = S2 = {石头、剪刀、布}收益:两人出手的函数u1 (石头,石头) = 0,u1 (石头,剪刀) = 1,u1 (石头,布) = -1 …u2 (石头,石头) = 0,u2 (石头,剪刀) = -1,u2 (石头,布) = 1 ……收益表:两个参与人,有限个战略的博弈的表示方法。
P2石头剪刀布石头0 ,0 1 ,-1 -1 ,1P1剪刀-1 ,1 0 ,0 1 ,-1布 1 ,-1 -1 ,1 0 ,0博弈的问题:能否知道每个参与人选择的战略?例2: 囚徒困境(The Prisoner’s Dilemma)囚徒 2沉默招认沉默-1 ,-1 -9 ,0囚徒 1招认0 ,-9 -6 ,-6囚徒1的考虑:无论对方选沉默还是招认,自己选“招认”好于“沉默”。
博弈论第一章ppt课件
qj ( j k) 必须使(3)式极大化.于是,令
j 0 , j1,2,,n.
qj
n
于是有 a2bqj b qkc0
(4)
kj1
n
即 bjq acb qk, j1,2,,n (5)
k1 .
n
n
将这 n个式子相加得 b qj n(ac)nb qj
j1
j1
行业的总产量为
n j1
qj
n(ac) b(n1)
设市场需求为
n
pab(qj) a0,b0 j1
(2)
当然a >c(否则会有问题,后面可以看到),由
(1)与(2)两式易知企业 j 的利润为
.
n
j(q1,q2,qn)(ab qj)qjcqj (3) j1
所谓古诺均衡,便是存在一个产量:
q(q1 ,q2 ,,qn )使得每个企业的利润都达到
最大.即当所有别的企业的产量 qk 时q,k
.
1·2 应用举例 古诺(1838年)提出了纳什所定义的均衡(但 只是在特定的双头垄断模型中),但是他并没有 从理论上系统的定义均衡的意义.古诺的研究 被认为是最早的博弈论的经典文献之一. 此模型告诉我们; (1)如何对一个问题的非正式描述转化为一
个博弈的标准式表述; (2)如何通过计算解出博弈的纳什均衡; (3)重复剔除严格劣战略的步骤.
所选战略的函数,假定企业 的i 收益就是其利润
ui(si,sj)i(qi,qj)qi[a(qiqj)c]
i1 ,j2(i2,j1 )
.
一对战略 (s1, s如2)是纳什均衡,则对每个参与
者
i,s
i
应满足:
ui(si,sj)ui(si,sj) (NE)
北京大学博弈论课件第1章博弈论概述
企业、社会团体、国家
博弈参与者可能多于两方,三方或多方博弈参与者
二、博弈策略(Strategy)
博弈策略指博弈参与者可以采取的行动 在“锤头、剪刀、布”博弈中,博弈参与者所能采取的博弈策略
均为“锤头”、“剪刀”或“布” 两名同学去相约去博物馆博弈中,博弈参与者所能采取的博弈策
博弈参与者:两个人 博弈过程:
两人在校门口集合,一起逛博物馆
博弈策略和结果
两人都去南门,成功碰面 两人都去北门,成功碰面 同学甲去南门,同学乙去北门,两人错过 同学甲去北门,同学乙去南门,两人错过
博弈双方策略相互依赖,不独立。
其他博弈实例
棋类比赛:象棋、围棋等。古人“对弈”。 寡头市场:
遇、不能够相遇两种可能的结果。 在“囚徒困境”博弈中,博弈参与者得到的收益是
如果甲、乙都坦白,则甲、乙均得到 5 年徒刑 如果甲、乙都不坦白,则甲、乙均得到 2 年徒刑 如果甲坦白、乙不坦白,则甲得到 1 年、乙得到 10 年有期徒刑 如果甲不坦白、乙坦白,则甲得到 10 年、乙得到 1年有期徒刑
略均为“去学校南门集合”或“去学校北门集合” 在“囚徒困境”博弈中,博弈参与者所能采取的博弈策略均为
“坦白”或“不坦白”
三、博弈的收益(Payoff)
博弈收益指不同博弈策略给博弈参与者带来的利益 在“锤头、剪刀、布”博弈中,博弈参与者得到的收益是:赢、平局、
输三种可能的结果。 两名同学去相约去博物馆博弈中,博弈参与者得到的收益是:能够相
2.非合作博弈(Non-cooperative games),纳什就读于普林斯 顿大学数学系的博士毕业论文,1950年。
第1篇 博弈论
囚徒A 囚徒A
坦白 抵赖
不管B 不管B坦白不 坦白, 坦白,我坦 白总是会少 坐一些牢
每一个人的结局不仅取决于自身的选择, 每一个人的结局不仅取决于自身的选择,同时也取决于对 手的选择
School of Mathematics and Computer Science
1.1.1 代表性博弈模型
虽然从两名囚犯共同利益看,最好的选择是合作,即同时 选择保持沉默,然而,由于猜忌,试图获得更大好处等竞 争性动机阻碍了它们达到更好的互利选择。 启示: 启示:个人理性决策常导致集体非理性结果(个人理性与集 体理性之间的矛盾)。 囚徒困境在双寡头垄断、公共产品的供给、军备竞赛等许 多经济学问题中有着广泛的应用。个人理性与集体理性的 矛盾说明了为什么社会中一些大家公认为好的改革却不能 实现,关键在于一项好的制度安排应符合纳什均衡。
小猪 按 等待 按 5,1 9,-1 等待 4,4 0,0
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大猪
1.1.1 代表性博弈模型
市场中大企业与小企业:他们的关系就类似于 市场中大企业与小企业: 智猪博弈,大企业进行研究开发,为新产品做广告, 智猪博弈,大企业进行研究开发,为新产品做广告, 而对小企业来说,这些工作可能得不偿失,因此, 而对小企业来说,这些工作可能得不偿失,因此, 小企业就将精力放在模仿上, 小企业就将精力放在模仿上,或等大企业用广告打 开市场以后再出售廉价产品。 开市场以后再出售廉价产品。 股票市场中大户与散户:“散户跟大户” 股票市场中大户与散户: 散户跟大户” 股份公司中大股东与小股东:大股东投票, 股份公司中大股东与小股东:大股东投票,小 股东不投票的制度安排是一个均衡结果
博弈论全套课件
三. 经典的博弈模型
1、“囚徒的困境”
关于博弈论,流传最广的是一个叫做“囚 徒 困 境 ” 的 故 事 。 这 个 博 弈 是 1950 年 图 克 (Tucker)提出的,这个博弈模型提出后曾引 发了大量的相关研究,也有许多关于“囚徒困 境”的版本。“囚徒困境”对博弈论的发展起 到了巨大的推动作用。可以说凡是讲博弈论, 都会说到这个经典的博弈模型。
在过去二三十年中,博弈论已成为社会科 学研究的一个重要方法。有人说,如果未来社 会科学还有纯理论的话,那就是博弈论。无论 是合作博弈还是非合作博弈都给我们提供了一 种系统的分析方法,使人们在其命运取决于他 人的行为时制定出相应的战略。特别是当许多 相互依赖的因素共存,没有任何决策能独立于 其它许多决策之外时,博弈论更是价值巨大。
最近十几年来,博弈论在经济学尤其是微 观经济学中得到了广泛的运用, 博弈论在许多 方面改写了微观经济学的基础,经济学家们已经 把研究策略相互作用的博弈论当作最合适的分 析工具来分析各类经济问题,诸如公共经济、 国际贸易、自然资源、企业管理等。在现代经 济学里,博弈论已经成为十分标准的分析工具。 除经济学以外, 博弈论目前在生物学、管理学 、国际关系、计算机科学、政治学、军事战略 和其他很多学科都有广泛的应用。现在已经有 愈来愈多的人开始关注、了解并学习博弈理论 。
博弈论(Game Theory)是一种关于游戏的 理论, 又叫做对策论, 是一门以数学为基础的、 研究对抗冲突中最优解问题的学科。事实上, 博弈论也正是衍生于古老的游戏,如象棋、围 棋、扑克等。
博弈论作为一门学科,是在20世纪50~60 年代发展起来的,当非零和博弈理论、特别是 不完全信息博弈理论获得充分发展时,才成为 现实。到20世纪70年代,博弈论正式成为主流 经济学研究的主要方法之一。1994年诺贝尔经 济学奖同时授予了纳什、泽尔腾、海萨尼三位 博弈论专家。2005年诺贝尔经济学奖又授予了 美国经济学家托马斯.谢林(Thomas Schelling)和以色列经济学家罗伯特.奥曼 (Robert Aumann),以表彰他们在合作博弈 方面的巨大贡献。
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Kousha Etessami AGTA:Lecture1
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
is a pair(n-tuple)of strategies for the2players(n players)such that no player can benefit by unilaterally
(i.e.,randomized)Nash equilibrium.•Example1:The pair of dominant strategies (Defect,Defect)is a pure
solution to this zero-sum game.The“minimax value”is0, as it must be because the game is“symmetric”.)•Question:How do we compute a Nash Equilibrium for a given game?
”(also called“normal form
.
What if,as is often the case,the game is played by a sequence of moves over time?(Think,e.g.,Chess.) Consider the following2-person game tree:
•How do we analyze and compute“solutions”to extensive form
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
(probabilistic)nodes, controlled by neither player.(Poker,Backgammon.) Also,a player may not be able to distinguish between several of its“positions”or“nodes”,because not all information is available to it.(Think Poker,with opponent’s cards hidden.)Whatever move a player employs at a node must be employed at all nodes in the same“information set
.
Theorem Afinite n-person extensive game of perfect information has an“equilibrium in pure strategies”. Again,how do we compute solutions to such games?
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
(think EBay)Think of an auction as a multiplayer game between several bidders.If you are the auctioneer,how could you design the auction rules so that,for every bidder, bidding the maximum that an item is worth to them will be a“dominant strategy”?
One answer:Vickery auctions
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
modeling“rational agents”and their interactions.(Similar to Econ.view.)
•Games in Modeling and analysis of reactive systems:
: e.g.,Byzantine agreement.
•Games in Algorithms
:Many computational complexity classes are definable
in terms of games:Alternation,Arthur-Merlin
:GT characterizations of logics,including modal and temporal logics,
and logics that capture computational complexity
classes(Ehrenfeucht-Fraisse games).
•Games in Semantics
:An extremely active research area at the intersection of CS and
Economics.
Basic idea:“The internet is a HUGE experiment
in interaction between agents(both human and
automated)”.
How do we set up the rules of this game to harness
“socially optimal”results?
I hope you are convinced:knowledge of the principles and algorithms of game theory will be useful to you for carrying on future work in many CS diciplines.
Γ,with n players, consists of:
1.A set N={1,...,n}of players.
2.For each i∈N,a set S i of(pure)strategies.
Let S=S1×S2×...×S n be the set of possible combinations of(pure)strategies.
3.For each i∈N,a payoff(utility)function
u i:S→R,describes the payoffu i(s1,...,s n)to player i under each combination of strategies. (Each player prefers to maximize its own payoff.)
Definition A zero-sum
Kousha Etessami AGTA:Lecture1
guess of all players wins a payoffof1.All other players get a payoffof0.(If there are ties for who is closest,all who are closest get payoff1.)
Question:What would your strategy be in such a game?
Question:What is a“Nash Equilibrium”of such a game?。