核心概念 数学与经济 发表时间 2025年12月12日

博弈论 ——远不止是游戏

摘要

与巴伊兰大学计算机科学系 (以色列, 拉马特甘) Yonatan Aumann 合作撰写.

博弈论并非研究游戏,而是一门运用逻辑理解如何在考虑他人选择的情况下做决策的科学。 虽然名为 Game Theory (字面意思是“ 游戏理论”),博弈论实际上关注的是商业、 政治甚至战争等严肃的现实问题。 本文将阐释博弈论的本质及其在众多领域的实际应用, 通过博弈论揭示合作行为的根源, 并说明相关研究对减少敌对冲突的重要性。 最后将介绍一项适用于日常生活的博弈小妙招。

Robert Aumann 教授与 Thomas Schelling 教授凭借博弈论分析增进了人类对冲突与合作的理解, 由此共同获得 2005 年诺贝尔经济学奖。

早班车还是晚班车?

我研究的科学领域名为“博弈论”。 其实, 博弈论与游戏无关, 让我们通过几个例子来了解其本质。

假设你的爱好是收藏名人签名。 某天, 你收到邻近城镇的签名收藏达人 Chris 的消息:“我已经 85 岁了, 决定放弃收藏签名。 从今晚午夜开始, 我将把全部藏品送给最先来到我家的人。 如果多人同时到达, 则平分所有藏品。 ”

你知道 Chris 那边没人对收藏签名感兴趣, 但自己这边还有另一位收藏家 Beth。 从你家到 Chris 家每天有两班巴士, 分别在清晨 5 点和上午 9 点发车。 你该搭乘哪班车?

仔细想一想, 你就会明白自己必须选择 5 点的班车, 推理如下:

  • 如果 Beth 乘 9 点的班车, 你乘 5 点的班车将独享全部藏品;
  • 如果 Beth 也选择 5 点的班车, 你同样应该乘这班车, 这样至少能获得半数藏品 (要是乘 9 点的班车, 你将空手而归)。

因此, 无论 Beth 如何选择, 你都应该乘坐 5 点的班车。

Beth 当然也会想到这一点, 于是你们带着困倦的红眼在 5 点的班车上相遇, 前往平分藏品。 当然, 如果你们都选择 9 点的班车, 就能睡个好觉然后得到同样数量的藏品, 但这一理想结果无法实现! 当每个人都理性行事, 即做出对自身最有利的选择时, 乘坐 5 点的班车并平分藏品便成为唯一合理的选择。

现在假设新增一班凌晨2点的车。 此时, 你的最佳选择将取决于 Beth 的选择:

a) 如果 Beth 乘 9 点的班车, 你应该选 5 点的班车;

b) 如果 Beth 选择 5 点或 2 点的班车, 你必须乘 2 点的班车。

那 Beth 有没有可能选择 9 点的班车? 你清楚她是个聪明的女孩, 也会像你那样推理。 因此, 她不会选择 9 点的班车, 正如你也不会。 于是情况 (b) 成立, 你和 Beth 的最佳选择都是2点的班车。 就这样, 你们强忍睡意, 再次在凌晨 2 点的班车上相遇前往平分藏品, 而结果与你们同乘9点班车完全一样!

在这个例子中, 你是否注意到逻辑推理如何引导决策? 这类推理正是博弈论的核心。 博弈论就是对决策的逻辑分析, 特别适用于涉及多方且存在利益冲突的场景。 它通过逻辑推理来分析此类情境。

逻辑推理的另一个例子

再来看一个例子。 假设你与 Beth 玩一场游戏: 首先各自在纸上秘密写下数字1或 2, 然后同时公开选择。 如果 Beth 写 1, 她需支付你写下的金额 (美元); 如果她写 2, 则你需支付自己写下的金额。 你该如何决策? 以下是选择与结果的对应表格 (表 1) :

Beth
1 2
1 Beth 付你 1 美元 你付 Beth 1 美元
2 Beth 付你 2 美元 你付 Beth 2 美元
  • 表格 1 - 逻辑推理游戏规则。

如果 Beth 选 1, 你选 2收益更高;如果 Beth 选 2, 则你选 1 损失更小。 因此, 你的最优策略需预判 Beth 的选择, 而这很容易推断: 对 Beth 而言, 无论你如何选择, 她选 2 始终更有利。 如果 Beth 够聪明, 就会坚持选 2, 这意味着你应该选 1。

与此前的巴士案例一样, 我们通过逻辑推理分析情境并确定最优策略。 这就是“ 博弈论”——在涉及多方的情境中对决策进行逻辑分析。 关键在于, 博弈论纯粹从逻辑视角分析此类情境, 不涉及情感与心理因素, 试图做出最符合逻辑的决策。

如果不是游戏, 那是什么?

“博弈论 (Game theory) ” 这个名称其实有点误导人。 它研究的大多不是 game (虽然也能用在游戏上)。 实际上, 博弈论研究的是多个利益冲突方之间的互动, 并用逻辑推理 (和数学) 来分析这些互动。

博弈论的适用情境要比签名收藏严肃的多, 比如商业、 政治, 甚至战争。

假设有两个相互敌对的邻国, 就叫它们 A 国和 B 国好了。 两国都沿着交界线驻军, 隔着边境线对峙。 到了晚上, 除了几个站岗的士兵, 其他人都回营房休息, 指望能睡个好觉。 可就在这时, A 国军队的指挥官对副官说:“我有个主意。 既然 B 国的军队要睡觉, 这正是我们偷袭的好机会。 我们全军出动, 肯定能轻松干掉他们的哨兵, 再趁其余士兵睡着打他们个措手不及。 叫醒所有士兵, 我们这就去边境! ”

一心想睡觉的副官回答: “长官, 可要是 B 国的人没睡呢? 那我们可打不过他们啊。 ”指挥官回道: “那我们更得去边境了, 不然他们就会来袭击我们! ”凭着这番完全合理的推论, A国全军开往边境, 准备战斗。

然而 B 国军队也是这么推断的, 于是他们同样开往边境, 两军相遇, 一场残酷的冲突不可避免。 多么巨大的浪费!

可悲的是, 相同的逻辑似乎每晚都在上演……难道这两支军队注定要夜复一夜无休止地战斗下去? 博弈论是否告诉我们, 无止尽的战斗才是唯一理性的行为?

好在答案是否定的。 事实上, 更深入的博弈论分析给出了相反的结论:在此类情境中, 逻辑推理会促进合作而非对抗。

这是为什么呢? 是指挥官的逻辑存在漏洞吗? 是, 也不是。 如果单看每个夜晚, 指挥官的推论确实无懈可击。 但当我们将这场冲突视为夜复一夜的重复战斗时, 逻辑就会发生变化。 怎么变呢?

让我们重回指挥官与副官的对话现场。 指挥官想要发动袭击, 但这次副官说道:“ 长官, 昨日我沿边境巡视时遇见了 B 国军队的副官。 他隔着围栏喊话, 说他们今晚打算正常就寝, 同时警告我们, 如果趁夜偷袭, 从今往后他们每晚都会实施报复! 我当即回应, 我们也是这个立场。 ”

此时夜间袭击仍是最优选择吗? 恐怕不是。 尽管突袭能带来短期利益, 但与后续夜复一夜的无谓战斗造成的整体损失相比, 这点利益简直微不足道。 这个道理对双方都成立! 于是两军都选择按兵不动, 睡个好觉。 这就是后来夜复一夜的情况……

可以看到, 重复互动彻底改变了局势! 在单次互动中, 对抗是理性选择, 而在持续反复的互动中, 合作才是符合逻辑的行为。 博弈论告诉我们:即使在敌对双方之间, 合作也常常是重复互动中最理性的选择。 所以说, 根据博弈论, 即便你只关心自身利益, 合作往往也是最优策略!

让世界变得更美好

为什么我要强调这一点? 因为这正是让我获得诺贝尔奖的研究成果!

用评奖委员会的话来说:

Robert Aumann 因提出重复博弈理论而荣获诺贝尔经济学奖, 该理论加深了我们对合作前提条件的理解。

由此可见, 诺贝尔奖委员会认为“合作源于重复互动”这一理念具有足以获奖的重要价值!

仔细想想, 这个理念本身其实相当简单:如果你与某人会再次相遇, 选择合作往往能带来更好的结果。 虽然简单, 却意义重大。 我们的世界充满敌对、 战争与冲突。 每个人都渴望改变这种现状。 如何改变呢? 有人在和平组织中工作或担任志愿者, 有人运用政治或金融力量。 这些努力都很重要, 值得尊敬, 但作为科学家, 我坚信对这个课题进行系统化科学研究同样重要。 理解冲突与合作的成因是推动和平的必要第一步。 正如不懂物理定律就造不出飞机, 不了解癌细胞机制就找不到治愈癌症的方法。 同样, 如果不能真正理解合作的根源, 就无法促进合作。 如果不明白和平与战争的根本成因, 就难以推动和平。 想要改善人类行为, 就必须理解人之间为何斗争或合作, 国家之间为何交战或和平共处。 博弈论为我们提供了这种认知框架。 因此, 我将自己的博弈论研究视为改善这个世界的一点绵薄之力。

在结束本文前, 我想分享一个非常实用的博弈论小妙招, 可在日常生活中用于减少嫉妒与冲突。 假设妈妈为你和弟弟买了一个撒满巧克力糖霜的甜甜圈, 需要你们二人分享。 如何分配才最公平? 常见的做法是让妈妈将甜甜圈切成两半。 但大概所有母亲都有类似经验, 这么做很容易让其中一个孩子觉得不公平。 不论她分得多仔细, 总有人觉得自己的那份太小、 糖霜太少, 或者存在其他瑕疵。 让孩子们切分也不是个好主意! 那么应该怎样做呢?

博弈论提供了一个精妙的解决方案, 如下所示 (图 1) :

  1. 由弟弟将甜甜圈切成任意大小的两块
  2. 你可以优先选择其中一块
  3. 弟弟获得剩余那块
三格插图,展示了两个孩子和一个大纸杯蛋糕。在第一格,两个孩子都兴致勃勃地欣赏着装饰精美的纸杯蛋糕。在第二格,女孩开始挖出一些糖霜,男孩在一旁看着。在第三格,纸杯蛋糕现在已被切成两半,两个孩子都高兴地拿着各自的部分。
  • 图 1 - 分点心小妙招。
  • (A) 假设妈妈给你和弟弟买了一份美味点心。她该如何分配才能让两人都满意? (B) 根据博弈论, 可以先让弟弟将点心切成两半; (C) 接着由你优先选择想要的那块, 弟弟则获得剩下那块。

这种分配方式能确保双方都毫无怨言, 原因如下。

你当然不会抱怨, 因为选择权在你手中。 那弟弟呢? 既然是你先选, 他岂不是只能拿到较差的那块? 并非如此。 请记住: 切分权掌握在他手中。 当他下刀时, 就会想: “等我切成两份, 哥哥会先选。 如果切得大小不均, 哥哥肯定会拿走更大的那块。 所以最明智的做法就是尽量均分, 这样才能确保自己不吃亏。 ”

通过这个方式, 你们都能分得自己想要的那份, 谁也无从抱怨! 这难道不是个绝妙的解决方案吗? 我就经常在自己孩子身上使用这个方法。

利益冲突声明

作者声明本研究不涉及任何潜在商业或财务关系。

致谢

本文由以色列拉马特甘的巴伊兰大学计算机科学系的 Yonatan Aumann 合作撰写, Noa Segev 为初稿进行访谈, Alex Bernstein 提供图片。

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