Transcript Teoria gier
TEORIA GIER Gra to dowolna sytuacja konfliktowa, gracz natomiast to dowolny jej uczestnik każda strona wybiera pewną strategię postępowania, po czym zależnie od strategii własnej oraz innych uczestników każdy gracz otrzymuje wypłatę w jednostkach użyteczności (pieniądze, wzrost szansy na przekazanie własnych genów czy też cokolwiek innego, z czystą satysfakcją włącznie) wynikowi gry zwykle przyporządkowuje się pewną wartość liczbową. 15/04/08 istota tej gry nie polega na próbie odgadnięcia intencji gracza, lecz na skrywaniu własnych zamiarów. Podstawowym założeniem teorii gier jest racjonalne działanie wszystkich podmiotów decyzyjnych (graczy). 15/04/08 Aby dana sytuacja mogła być nazwana grą, musi spełniać następujące warunki: istnieje skończona liczba uczestników, każdy uczestnik posiada skończoną liczbę sposobów działania (strategii), uczestnik, który chce posłużyć się teorią gier, musi znać wszystkie dostępne pozostałym graczom strategie, lecz nie może wiedzieć, która z nich będzie obrana, wygrana każdego uczestnika zależy zarówno od działania pozostałych graczy, jak i od jego własnego działania, wszystkie możliwe wyniki są mierzalne. 15/04/08 Teoria gier to dział matematyki zajmujący się badaniem optymalnego zachowania w przypadku konfliktu interesów 15/04/08 15/04/08 Badania w zakresie teorii gier i jej zastosowań wielokrotnie zostały uznane przez Komitet Nagrody Nobla 1978 Herbert Simon – za wkład w rozwój ewolucyjnej teorii gier, w szczególności za koncepcję ograniczonej racjonalności. – Komitet nagrody określił te rezultaty jako przełomowe badania nad procesem podejmowania decyzji wewnątrz organizacji gospodarczych oraz teorię ich podejmowania. 15/04/08 1994 John Nash, Reinhard Selten i John Harsanyi – za rozwój teorii gier i jej zastosowania w ekonomii. 1996 William Vickrey i James Mirrlees – za stworzenie modeli przetargów i badanie konfliktów z niesymetryczną informacją uczestników. 15/04/08 2005 Thomas C. Schelling i Robert J. Aumann – za zastosowanie teorii gier w naukach społecznych i mikroekonomii (dot. zachowania jednostek i rozwiązywania konfliktów) . Ich teoria pozwoliła zastosować teorię gier – lub teorię decyzji interaktywnej – do poszukiwania odpowiedzi na pytanie, dlaczego niektóre grupy, organizacje i kraje odnoszą sukcesy we współpracy, natomiast inne popadają w konflikty. – Thomas Schelling stosował teorię gier do analizy negocjacji międzynarodowych w okresie "zimnej wojny". Analizował takie zagadnienia, jak: polityka wzajemnych ustępstw, gróźb, zastraszania. – Aumann użył teorii gier by zanalizować Talmud. Między innymi rozwiązał starą tajemnicę "podziału spadku zmarłego męża pomiędzy jego trzy żony". Rozwiązaniem było podanie zmniejszenia wartości spadku (porównanego do jego pierwotnej wartości). 15/04/08 2007 Leonid Hurwicz, Eric S. Maskin, Roger B. Myerson – za prace nad teorią wdrażającą systemy matematyczne w procesy gospodarcze, która przy zastosowaniu równań matematycznych i algorytmów pozwala ocenić prawidłowość funkcjonowania rynków. – Teoria ta pomogła określić ekonomistom skuteczne mechanizmy rynkowe, schematy regulacji i procedury wyborów i dziś odgrywa główną rolę w wielu dziedzinach ekonomii oraz w naukach politycznych. 15/04/08 Zalety teorii gier: pozwala ustrukturyzować proces decyzyjny i wyznaczyć racjonalne rozwiązanie. możliwość wyznaczenia dobrego rozwiązania zależy jednak od tego, jak dobrą informacją dysponuje dany podmiot. bada jakie strategie powinni wybrać gracze żeby osiągnąć najlepsze wyniki. 15/04/08 Gry ze względu na wartość dzielą się na: gry o sumie stałej (zysk jednego gracza jest równoważny stracie drugiego) i na gry o sumie zmiennej gry sprawiedliwe (gdy wartość oczekiwana wypłaty każdego z graczy jest taka sama) oraz gry niesprawiedliwe 15/04/08 Gra w kasynie uznając za wypłatę sumę pieniężną, jest grą o sumie zerowej (wygrana gracza to strata kasyna, i na odwrót; nie rozpatrujemy tu zadowolenia z samego faktu gry), jednakże nie jest ona grą sprawiedliwą (z przyczyn oczywistych prawdopodobieństwa wygranej są dla gracza niekorzystne, a wartość oczekiwana wygranej pieniężnej ujemna). 15/04/08 Gry W zależności od liczby tych przeciwników i ich interesów rozróżniamy różne rodzaje gier, na przykład: gry dwuosobowe, gry wieloosobowe, gry koalicyjne. 15/04/08 Macierz wypłat jest tablicą, która przedstawia kwoty otrzymane przez gracza wymienionego po lewej stronie tej tablicy po wszystkich możliwych partiach gry. Wypłat dokonuje gracz wymieniony u góry tablicy macierz ta składa się z tylu kolumn, ile jest wszystkich możliwych sposobów działania gracza zamieszczonego u góry tablicy, i z tylu wierszy, ile jest wszystkich możliwych sposobów działania gracza zamieszczonego po lewej stronie tablicy). 15/04/08 Przykład normalnej formy macierzy wypłat dla gry dwuosobowej i dwóch możliwych strategii Gracz 2 wybiera lewą kolumnę Gracz 2 wybiera prawą kolumnę Gracz 1 wybiera górny wiersz 4, 3 -1, -1 Gracz 1 wybiera dolny wiersz 0, 0 3, 4 15/04/08 Historycznym przykładem gry niekooperacyjnej jest dylemat więźnia. Problem decyzji aresztowanego A Działania A Działania B Nie przyznawać się wsypać kompana Nie przyznawać się 2 lata 10 lat Wsypać kompana 0 lat 6 lat Problem decyzji aresztowanego B Działania B Działania A Nie przyznawać się wsypać kompana Nie przyznawać się 2 lata 10 lat Wsypać kompana 0 lat 6 lat Gra dwuosobowa aresztowanych Działania A 15/04/08 Działania B Nie przyznawać się wsypać kompana Nie przyznawać się 2 lata 2 lata 10 lat 0 lat Wsypać kompana 0 lat 10 lat 6 lat 6 lat 12 DziałąniaB 10 8 6 4 2 0 0 15/04/08 2 4 6 Działania B 8 10 12 Pretooptymalny Wynik gry jest nieooptymalny w sensie Pareto jeżeli gra ma inny możliwy wynik dający oby graczom co najwyżej nie gorsze wygrane Kryterium Pareto jest podstawową zasada racjonalności grupowej (wchodzi w konflikt z zasadą racjonalności indywidualnej) 15/04/08 Gra dwuosobowa o sumie zero Grami dwuosobowymi o sumie zero są takie sytuacje, gdy w grze biorą udział tylko dwie strony, a przegrane jednej ze stron są wygranymi drugiej. 15/04/08 Macierz wypłat s1 s 2 ... s n a11 aij .... am1 15/04/08 a12 ... a1n d1 .... ... .... .... am 2 ... amn d m Przykład Dwie konkurencyjne firmy Alfa i Beta są dealerami dobrze znanej marki odbiorników telewizyjnych. Roczne zyski tych dwóch firm wynoszą odpowiednio 4 i 8 mln zł. Alfa chce rozszerzyć swoją działalność i otworzyć zakład montażu odbiorników zakładając, że przyniesie to jej roczny zysk równy 10 mln zł. Oczekuje przy tym, że firma Beta będzie kontynuować swoją działalność bez podejmowania montażu odbiorników u siebie. Jednakże szef firmy Beta usłyszał o planach firmy Alfa i obliczył, że jeśli plany firmy Alfa będą urzeczywistnione, to zyski firmy Beta spadną do 2 mln zł. Natomiast jeśli Beta uruchomi zakład montażu, a Alfa nie zrobi tego, to zysk firmy Beta wzrośnie do 11 mln zł, a zysk firmy Alfa spadnie do 1 mln zł. Gdyby obydwie firmy uruchomiły zakłady montażu, to wtedy obie zarobiłyby po 6 mln zł na rok. Jaką strategię powinna wybrać firma Alfa, a jaką Beta, aby zyski ich były możliwie jak największe? 15/04/08 Macierz Strategie firmy Beta Strategie firmy Alfa 15/04/08 Kontynuowanie sprzedaży Uruchomienie zakładu montażu odbiorników telewizyjnych Kontynuowani e sprzedaży 0 -3 Uruchomienie zakładu montażu odbiorników telewizyjnych 6 2 Gra jest rozwiązana, gdy wyznaczymy: wartość gry, strategię, którą ma zastosować gracz umieszczony w macierzy wypłat po lewej stronie, aby zapewnić sobie średnią wygraną na partię co najmniej równą wartości gry, strategię, którą ma zastosować gracz umieszczony w górnej części macierzy wypłat, aby średnia przegrana na partię nie była większa niż wartość gry. 15/04/08 gra posiada punkt siodłowy, jeżeli każdy z graczy podczas całej gry stosuje tylko jeden sposób działania. Punktem siodłowym jest punkt w macierzy wypłat znajdujący się na przecięciu tych dwóch sposobów działania, natomiast wypłata w tym punkcie stanowi wartość gry. V = VA =Max (Min aij) = VB=Min (Max aij) Wartość gry jest średnią kwotą przypadającą na partię, którą wygrałby w długim okresie jeden z graczy, gdyby obaj stosowali swe najlepsze strategie. 15/04/08 Strategie firmy Beta Strategie firmy Alfa 15/04/08 Kontynuowanie sprzedaży Uruchomienie zakładu montażu odbiorników telewizyjnych Najmniejsze wartości w wierszach Min aij Kontynuowanie sprzedaży 0 -3 -3 Uruchomienie zakładu montażu odbiorników telewizyjnych 6 2 2 Max (Min aij) Największe wartości w kolumnach Max aij 6 2 Min (Max aij) dr inż. Iwona Staniec strategia zdominowana występuje, kiedy gracz posiada strategię dającą mu wyższą wypłatę bez względu na to, jak zagra konkurent. 15/04/08 Strategia dominująca to najlepsza możliwa reakcja na dowolną strategię zastosowaną przez konkurenta. Jej logika nieuchronnie prowadzi do pogorszenia wyniku, gdy gra ma charakter niekooperacyjny. 15/04/08 STRATEGIA CZYSTA gracz wybiera jedna konkretną strategię STRATEGIA MIESZANA gracz wybiera z określonym prawdopodobieństwem jedną z kilku strategii 15/04/08 Przykład Dwaj producenci pewnego wyrobu sprzedają swe wyroby na rynku, którego wielkość jest stała. Aby zwiększyć swój udział w rynku (przejąć część klientów konkurencyjnego przedsiębiorstwa), każde z nich może zastosować jedną z trzech strategii marketingowych. Strategie przedsiębiorstwa A to A1, A2 i A3, a strategie przedsiębiorstwa B to B1, B2 i B3. W poniższej tablicy podano wzrost udziału w rynku (w %) przedsiębiorstwa A (spadek udziału przedsiębiorstwa B) w zależności od decyzji podjętych przez przedsiębiorstwa. Znaleźć optymalne strategie marketingowe dla obu przedsiębiorstw. Strategie przedsiębiorstwa B trategie przedsiębior stwa A S 15/04/08 A1 A2 B1 3 -1 B2 -3 5 B3 7 2 A3 0 -4 4 Strategie przedsiębiorstwa B A1 Strategie przedsiębiorstwa A 15/04/08 B1 B2 B3 3 -3 7 Najmnie jsze wartości w wierszac h Min aij -3 A2 -1 5 2 -1 VA Max (Min aij) A3 Największ e wartości w kolumnac h Max aij 0 -4 4 -4 3 VB = Min (Max aij) 5 7 Optymalną strategię mieszaną gracza A można wiec zapisać: , a zatem menedżer przedsiębiorstwa A powinien stosować strategię A1 z częstością ½ (50%) i strategię A2 z częstością ½ (50%), a strategii A3 w ogóle nie stosować. Przy takim postępowaniu jego udział w rynku wzrośnie przeciętnie o 1%. 15/04/08 Optymalną strategię mieszaną gracza B można wiec zapisać: , a zatem menedżer przedsiębiorstwa B powinien stosować strategię B1 z częstością 2/3 (66%) i strategię B2 z częstością 1/3 (33%), a strategii B3 w ogóle nie stosować. Przy takim postępowaniu jego udział w rynku wzrośnie przeciętnie o 1%. 15/04/08