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協調博弈

鎖定
協調博弈(Coordinationgame)是博弈論中的一種博弈類型。具體而言,協調博弈是指, 當參與者選擇與其他參與者們相同(或對應)的策略時,參與者會贏得一個更高的收益的博弈情境。
在協調博弈中,由於參與者們的策略數不止一個,這就意味着協調博弈存在多個純策略納什均衡,並且在均衡處所有參與者的選擇相同的策略。
協調博弈可以分為對稱協調博弈和非對稱協調博弈。對稱協調博弈指的是參與者之間進行的協調博弈中,參與者們的策略集一樣,並且收益函數或收益矩陣是對稱的;非對稱協調博弈就是除了對稱協調博弈之外的協調博弈。
中文名
協調博弈
外文名
Coordination Game

協調博弈收益矩陣

考慮二人兩策略的協調博弈,參與者一的策略集為{A1,A2},參與者二的策略集為{B1,B2},設收益矩陣如下:
2x2兩人協調博弈收益矩陣
B1
B2
A1
a11,b11
a12,b12
A2
a21,b21
a22,b22
其中,a11>a21,a22>a12,b11>b12且b22>b21
由納什均衡的定義可知,(A1,B1),和(A2,B2)為兩個純策略納什均衡。除此之外,博弈還存在一個混合策略納什均衡。下面計算其混合策略納什均衡:設玩家一選擇策略A1的概率為p,玩家二選擇策略B1的概率為q。
設玩家一和玩家二的收益分別為u1和u2,則
u1= a11pq+a21(1-p)q+a12p(1-q)+a22(1-p)(1-q)
u2= b11pq+b21(1-p)q+b12p(1-q)+b22(1-p)(1-q)
令∂u1/∂p=0和∂u2/∂q=0,計算可得
a11q-a21q+a12(1-q)-a22(1-q)=0
b11p+b21(1-p)-b12p-b22(1-p)=0
化簡後可得,p=(b22-b11)/(b22+b11-b12-b21),q=(a22-a11)/(a22+a11-a12-a21).
因此,該協調博弈的混合策略納什均衡為(pA1+(1-p)A2,qB1+(1-q)B2),即玩家一以 (b22-b11)/(b22+b11-b12-b21)概率選擇策略A1,以1-(b22-b11)/(b22+b11-b12-b21)概率選擇策略A2;玩家二以(a22-a11)/(a22+a11-a12-a21)概率選擇策略B1,以1-(a22-a11)/(a22+a11-a12-a21)概率選擇策略B2。

協調博弈範例

協調博弈範例1 獵鹿博弈

獵鹿博弈是一種典型的協調博弈,具體是這樣的一個情境:兩個人出去打獵,獵物為鹿和兔,他們互不知道對方選擇的獵物。如果選擇鹿,則需要另一人也選擇鹿,兩個人合作才能成功狩獵。如果選擇兔為獵物,則不需要合作也能成功,但是獵兔的收益要小於獵鹿。每個人可以選擇合作抓鹿或者獨自抓兔子,收益矩陣如下:
獵鹿博弈收益矩陣
Stag
Hare
Stag
a,a
0,1
Hare
1,0
1,1
其中,1<a<2。
該博弈存在兩個純策略納什均衡:同時抓鹿,或同時抓兔。顯然,(Stag, Stag)的收益佔優,但當對方的選擇不確定時,(Hare, Hare)風險佔優。

協調博弈範例2 駕駛規則

協調博弈的一個典型案例是關於駕駛規則的案例,在大陸國家,規定靠右行駛,而在島國(英國、日本等),則規定靠左行駛。在日常生活中,如果公民廣泛地遵守這一社會標準,則可以避免不必要的危險。
假設兩個司機在一條狹窄的土路上相遇,為了避免正面碰撞,雙方都必須選擇靠左或者靠右行駛。如果兩人同時選擇靠左或者靠右行駛,他們都能通過對方,避免相撞,但如果他們選擇靠不同的方向行駛,那麼他們將發生碰撞。
設兩車不相撞的收益為5,相撞的收益為-10,收益矩陣如下:
駕駛規則收益矩陣
Right
Left
Right
5,5
-10,-10
Left
-10,-10
5,5
在這種情況下,該博弈存在兩個純策略納什均衡:同時靠左,或同時靠右。在這個例子中,兩個玩傢俱體選擇靠哪側並不重要,重要的是他們選擇靠同一側。這兩個純策略納什均衡都是帕累託有效的。

協調博弈範例3 兩性衝突

範例1和範例2都是對稱協調博弈,下面來看看這個非對稱協調博弈的典型範例。有一對夫婦在為週末該做什麼而討論。妻子喜歡看歌劇,丈夫喜歡看足球,夫婦都知道,一起度過週末會令他們更開心,所以雙方都不希望和彼此分開。
設妻子和丈夫同時去看歌劇時,妻子的收益為10,丈夫的收益為5;妻子和丈夫同時去看足球時,妻子的收益為5,丈夫的收益為10;若兩人選擇不同的表演,妻子和丈夫的收益都為0。因此,收益矩陣如下:
兩性衝突收益矩陣
Opera
Left
Opera
10,5
0,0
Football
0,0
5,10
在這種情況下,該博弈存在兩個純策略納什均衡:同時看歌劇,或同時看足球。在這個例子中,對夫妻兩人而言,最重要的是他們倆需要在一起;雖然選擇一起看歌劇或者看足球給夫妻二人帶來的收益有差別,但遠勝於兩人不在一起的情形。