正文

3.貢獻(xiàn)與所得相等

博弈生存 作者:潘天群


如果說納什均衡是非合作博弈中的核心概念的話,那么我們可以說,夏普里值(Shapley Value)是合作博弈(或聯(lián)盟博弈)中的最重要的概念。具體地說,夏普里值是合作性博弈的解,如同納什均衡是非合作性博弈的一個解。

理性主體往往為了利益往往與其他理性主體訂立協(xié)議,形成聯(lián)盟。這個聯(lián)盟形成后能夠獲得更大的好處,即取得更大的利益。若不帶來更大的利益,聯(lián)盟是不可能形成的。如何分配聯(lián)盟形成后獲得的好處呢?這是合作性博弈所關(guān)心的。

考慮這樣一個聯(lián)盟博弈。有一個三人財產(chǎn)分配問題:假定財產(chǎn)為100萬元,假定這100萬元在三個人之間進(jìn)行分配。a擁有50%的票力,b擁有40%的票力,c擁有10%的票力。規(guī)則規(guī)定,當(dāng)超過50%的票認(rèn)可了某種方案時,才能獲得整個財產(chǎn),否則三人將一無所獲。

我們看到,任何單獨(dú)一個人的票力都不超過50%,從而不能單獨(dú)決定財產(chǎn)的分配。要超過50%的票力必須要形成聯(lián)盟。也就是說,在這個例子中任何人的權(quán)力都不是決定性的,也沒有一個人是無權(quán)力的或權(quán)力為0。

此時財產(chǎn)應(yīng)當(dāng)按票力分配嗎?如果是的話,即a,b,c的財產(chǎn)分配為:50%,40%,10%。但如果這樣分配的話,c可以提這樣的方案,a:70%,b:0,c:30%。這個方案能被a,c接受,因為對a,c來說這是一個比按票力分配方案有明顯的改進(jìn)的方案,盡管b被排除出去,但是a,c的票力構(gòu)成大多數(shù)(60%)。

在這樣的情況下,b會向a提出這樣一個方案:a:80%,b:20%,c:0。此時a和b所得均比剛才c提出的方案要好,但c成了一無所有,但a、b票力總和構(gòu)成大多數(shù)(90%)……這樣的過程可以一直進(jìn)行下去。

在這個過程中,理性的人會形成聯(lián)盟ab,ac或abc。但哪個聯(lián)盟能夠形成呢?最終的分配結(jié)果應(yīng)該是怎樣的呢?

夏普里(L.S.Shapley)提出了一種分配方式,根據(jù)他的理論求得的聯(lián)盟者的先驗實(shí)力被稱為夏普里值(Shapley Value)。

夏普里,一個在二戰(zhàn)中與中國人民并肩與日本侵略者作戰(zhàn)的老兵,對中國人民有深厚的感情。1944-1945年,他隨美軍部隊轉(zhuǎn)戰(zhàn)于中國西南邊境,筆者在2001年的一次國際博弈論大會上與他聊天時,他神秘地談起40多年前他在中國的情形,他還記得當(dāng)年學(xué)的許多中國話,如“美國兵”、“你好”、“謝謝”,等等。二戰(zhàn)結(jié)束后,他回到美國接受高等教育,并從事數(shù)學(xué)研究。他于1953年提出的夏普里值,隨著合作博弈在博弈論中的地位的提升而日顯重要。

夏普里值是這樣的一個值:在各種可能的聯(lián)盟次序下,參與人對聯(lián)盟的邊際貢獻(xiàn)之和除以各種可能的聯(lián)盟組合。

在財產(chǎn)分配問題上,我們可以寫出各種可能排列,并計算各個排列下各個參與人的邊際貢獻(xiàn)。

表4-1財產(chǎn)問題中各種排列下各個參與人的邊際貢獻(xiàn)(單位:萬元)

排列 abc acb bac bca cab cba

a 0 0 100 100 100 100

b 100 0 0 0 0 0

c 0 100 0 0 0 0

由表3-3,我們得出a、b、c、的夏普里值分別為:

Φa=400/6(萬元),Φb=100/6(萬元),Φc=100/6(萬元)

夏普里值反映了“平均的”邊際貢獻(xiàn),這樣它可以用來劃分財產(chǎn)。按照夏普里值我們可以將財產(chǎn)分為a:200/3,b:100/6,c:100/6,單位為萬元。


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