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[学科前沿] 博弈论的应用与发展 [推广有奖]

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在18年初,随着徐小平一声“区块链革命已经到来。这是一场顺之者昌,逆之者亡的伟大技术革命。对传统的颠覆,将比互联网、移动互联网来得更加迅猛、彻底。”区块链在各个圈子里掀起了一股浪潮,毫无疑问,它将是下一个风口。而世界上知名的两个区块链应用比特币和以太坊,在没有任何人管理的情况下,依然良好的运转着。这正是通过区块链自身的内在治理和激励机制,保证系统健康有序的自我约束和发展,而这种治理机制的理论基础之一就是“博弈论”。那什么是博弈论?有哪些应用?他和比特币有什么关系?下文将会一一解答。(本文整理自上海财经大学计算机系助理教授王子贺博士在活动中的演讲速记稿)


博弈论的发展史



提到博弈论,大家最常想到的是囚徒困境,囚徒困境是在1950年被提出来的。但其实公元前500年就有应用博弈论的影子,比如巴比伦地区拍卖妇女。公元0-500年,犹太人圣经《塔木德》中也记载了分配财产的一个案例:一个丈夫有三个妻子,他生前跟妻子们说,他总共有600块钱,他死后,每人可分别获得100元、200元、300元。但是丈夫死后,妻子们发现他并没有600块钱的财产。《塔木德》中给出了一个新的分配方式:当他有100块钱的时候,三个人平均分,每个人获得33.3%的财产;当他有300块钱的时候,按照比例分,三人将分别获得50、100、150;当他有200块钱时,分配方式将是是50、75、75。这个可以有很多种分配方式,但当时人们无法解释这些分配方式的内在原因是什么。直到上个世纪,人们用博弈论才解释了为什么这么分。


近代博弈论起源于博弈,1713年出现的“MINIMAX”理论,是两人棋牌游戏产生的思想。1913年,人们开始玩国际象棋游戏时已经证明,两个人在博弈时,一定有一个人有必胜策略或保和策略。1928年,数学家John von Neumann严格证明了MINIMAX定理,他和摩根斯坦利于1944年写了第一本博弈论的书《博弈理论和经济行为》,从此拉开了博弈论的序幕,这也是博弈论的第一本奠基石。1950年,John Nash证明了“纳什定理”。


此后,博弈论不断发展,出现了“夏普利算法”、“不完全信息理论”、“激励理论”等。很多诺贝尔经济学奖得主也是做博弈论的,比如Kenneth Arrow,他有四个学生也都获得了诺贝尔经济学奖。John Nash、 John Harsanyi、Reinhard Selten等研究博弈论的专家也都获得了诺贝尔经济学奖。



博弈论应用案例



那么博弈论是什么呢?王博士总结道,其实博弈论和机制设计是一个东西,博弈论讲的是我和其他人怎么博弈,比如下棋,我知道了游戏规则,并假设大家都是理性的,那我可以预测每个人会怎么玩。上一个层次,我知道大家都是理性的,我也知道大家怎么玩,作为机制设计者我有自己的目标,如果我知道下面每个人的利益需求,想利用他们的特点达到目的,我就会进行机制设计。博弈论里面大家都只有一层关系,那就是每个参与者互相之间进行博弈。机制设计,顶层是机制设计者,底下是参与者,机制设计者利用参与者的特点达到自己的目的。


王博士以选举制度、合作博弈、拍卖系统等案例深入展开讲解了博弈论与我们的生活息息相关。


在选举中,如果有两个候选人,每个人投票选A或B,谁的票多谁就获胜。但一旦有三个候选人,情况就变得很复杂。根据“Condorcet标准”,最后选出来的那个人应该是两两之间的比赛全部获胜的人。比如有ABC三个候选人,40%的人偏好投票顺序是ACB,35%的人是BAC,25%的人是CBA。两两之间比较,A和C之间,75%的人更喜欢A,B和A之间,喜欢B的人更多一些。有三个候选人,没有一个人是始终打败两另外两个人的。根据这个选举标准,就可能没有人选出来,我们看看有没有别的方式?


还有一种“多数原则”,投票人先把偏好顺序列出来,谁排名第一的次数最多,谁就是最后获胜的那个人。在2000年美国选举的时候,佛罗里达州出现了这种情况,有三个候选人:布什、Gore和Nader,布什和Gore的选票最接近,Nader有9万多票,最后获胜的是布什,这个就是运用了多数原则。其实这个方法也有问题。因为事后发现,选择Nader的人其实都喜欢Gore不喜欢布什。如果选择Nader的人事先知道这种结果,就会把Gore排在第一位,他们会投给Gore,布什就不会获胜。


比如选择ABC排序的是45%,30%选择BCA,25%选择CBA,按照多数原则,最后获胜的是A。但选择第三种排序的这25%的人,最不喜欢的是A。如果他们知道最后的结果,会想既然C和B都没有获胜,不如让B获胜,最后这25%的人就可以改成BCA,那么最后获胜的就是B。如果这25%的人能够预测到最后的投票结果,就会改变自己的选票。这个例子表明,如果我已经知道最后的结果,我就会把我的投票改变一下,而使得结果对我更有利。


还有一种两层选举的方法,很多国家选举会采用这种方式,比如印度、巴西和法国,投票总共有两轮,第一轮的时候,如果有一个人超过了50%,这个人就直接获胜成为总统。如果没有这种情况出现,就把第一轮的前两名选出来,再进入第二轮选举。这种方式有没有什么问题?一样是有问题的。


除了这种偏好排序,有没有其他的方法呢?有,那就是计分法,公元105年前罗马就使用了这样的方法。分别给参选人打分,最后比较谁的分最高就选谁。但这也有问题,在一个情景里,分别给A打3分,B打2分,C打1分,51%的人的偏好顺序是ACB,那么A最后得分51%*3=153分,B得102分,C得51分。但如果有4%的人改变了A和B的顺序,这样就降低了A的得分,最后使得C获得了第一名。这表明这个机制并不稳定,参与者可以用自己的策略行为攻击机制。机制设置的目标是希望别人利益最大化的同时,也使我的利益最大化。如果机制设计的参与者们,可以通过自己的策略行为,使设计者没有达到自己的利益,那么这个机制就是有缺陷的。


Arrow证明了一个完美的选举机制是不存在的。机制设计里面有很多目标都是不能实现的。


在合作中怎么进行博弈呢?假设有N个人形成了一个联盟,大家一起干一件事情,干完之后大家如何分钱?衡量这个问题,通常有两个比较重要的概念,第一个是稳定性,如果我分的不合理,如果给贡献大的人分钱较少,那贡献大的人会不会出去单干?第二是公平性,有贡献就应该得到一部分钱,贡献多,得到的钱就应该多一些。


举一个例子,有一个议会,总共有100个人,里面有四个党派,ABCD,人数分别是45、25、15和15。现在我需要通过一个议案,只需要51票赞成票就可以。而我有100块钱,如果这个议案通过了,那么这100块钱如何在四个党派中分?根据“Sharply Value”的概念,满足其三个公理是唯一的分配方法:第一,贡献相同,分的钱就应该相同,有我的情况和没我的情况,这两个值的差就是我的贡献;第二,如果在任何情况下,有我和没我的情况是一样的,我的贡献是0,那么收益就是0;第三,如果有多套评价体系,我得到的收益就是每套评价体系的收益之和。据此,第一个党派分到的钱是50,其他三个是16.67。B和C的人数不一样,为什么分的钱却一样呢?因为B和C的贡献是一样的,当这个集合只有A的时候,这个投票决议不通过,A和BCD中任何一个,决议都可以通过。虽然BCD他们的人数不一样,但作用是一样的。


还有拍卖机制,大家在网上搜索关键词时,会出现广告,这些广告都是广告主竞价排名买的广告位,给的价格高就排第一位,价格低就往下排。各搜索公司也在考虑如何设计这个机制,使得收益最多。有人可能会想,就应该把给钱最多的广告放第一位,第二多的放第二位,但这个不一定会使得利益最大化。如果想使自己的利益最大化,机制设计会更复杂。



博弈论与比特币的关系



博弈论和比特币有什么关系呢?博弈论里也有人研究比特币,一部分人考虑如何作为参与者攻击机制,另一部分人考虑怎么设计机制,和博弈与机制设计的两个层次是一样的。


比如旷工刚开始时可以通过生成区块挣钱,以后主要靠手续费挣钱。手续费里也有一些博弈行为,如果以后主要的收益都是来自于手续费的话,那么每次把哪个交易放在块里面也是很有意思的问题。这个机制里,矿工也是通过某些策略得到收益,只不过现在不是很明显。



王博士此前参与了一个小项目,大家共同打造一个社区,从机制设计角度来讲,目标是什么?是公平吗,或者是防止大家攻击。比如这个社区里面大家要评价别人的文章,操作有顶或者是踩,如何鼓励大家表达真实的想法,认为该顶的时候确实顶了,认为该踩的时候确实踩了,而不是为了一些利益瞎点、乱点。


从王博士的分享中,我们知道博弈论不仅和我们的生活息息相关,在区块链中也存在很多博弈行为,比如矿工如何选择自己的交易单,在社区中如何设计机制激励参与者表达自己的真实想法,为社区做出贡献等。如果你想站在浪潮之巅,引领未来;如果你怀抱梦想,又想稳定与创业兼得,如果你对博弈论、对区块链、对机制设计非常感兴趣,那么我在此推荐你关注公众号【万向区块链】,将不定期的分享区块链干货内容,下期就是北京大学邓小铁教授的“合作与竞争:共同参与中行为选择的机制设计”内容干货!当然最近也在招聘,感兴趣的也可以查看公众号历史消息了解职位详情。


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关键词:区块链 博弈论 比特币

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军旗飞扬 发表于 2018-2-6 20:06:53 |只看作者 |坛友微信交流群

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Edwardu 发表于 2018-2-8 10:30:18 |只看作者 |坛友微信交流群
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