✎ 纳什均衡

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纳什均衡，Nashequilibrium，又称为非合作博弈均衡，是<a href="/doku.php?id=%E5%8D%9A%E5%BC%88%E8%AE%BA" class="wikilink1" title="博弈论">博弈论</a>的一个重要术语，以<a href="/doku.php?id=%E7%BA%A6%E7%BF%B0_%E7%BA%B3%E4%BB%80" class="wikilink2" title="约翰_纳什" rel="nofollow">约翰·纳什</a>命名。纳什均衡是一种策略组合，使得同一时间内每个参与人的策略是对其他参与人策略的最优反应。中文名纳什均衡外文名Nashequilibrium又    称非合作博弈均衡解    释策略组合
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<h2 class="page-header">纳什均衡含义</h2>
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假设有n个局中人参与博弈，如果某情况下无一参与者可以独自行动而增加<a href="/doku.php?id=%E6%94%B6%E7%9B%8A" class="wikilink2" title="收益" rel="nofollow">收益</a>（即为了自身利益的最大化，没有任何单独的一方愿意改变其策略的[1]），则此策略组合被称为纳什均衡。所有局中人策略构成一个策略组合（StrategyProfile）。纳什均衡，从实质上说，是一种<a href="/doku.php?id=%E9%9D%9E%E5%90%88%E4%BD%9C%E5%8D%9A%E5%BC%88" class="wikilink1" title="非合作博弈">非合作博弈</a>状态。纳什均衡达成时，并不意味着博弈双方都处于不动的状态，在顺序博弈中这个均衡是在<a href="/doku.php?id=%E5%8D%9A%E5%BC%88%E8%80%85" class="wikilink1" title="博弈者">博弈者</a>连续的动作与反应中达成的。纳什均衡也不意味着博弈双方达到了一个整体的最优状态，需要注意的是，最优策略不一定达成纳什均衡，严格劣势策略不可能成为最佳对策，而弱优势和弱劣势策略是有可能达成纳什均衡的。在一个博弈中可能有一个以上的纳什均衡，而囚徒困境中有且只有一个纳什均衡。
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<h2 class="page-header">纳什均衡数学定义</h2>
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纳什均衡的定义：在博弈G=﹛S1,…,Sn：u1,…，un﹜中，如果由各个博弈方的各一个策略组成的某个策略组合（s1*,…，sn*）中，任一博弈方i的策略si*，都是对其余博弈方策略的组合（s1*,…s*i-1,s*i+1,…，sn*）的最佳对策，也即ui（s1*,…s*i-1,si*,s*i+1,…，sn*）≥ui（s1*,…s*i-1,sij*,s*i+1,…，sn*）对任意sij∈Si都成立，则称（s1*,…，sn*）为G的一个纳什均衡。
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<h2 class="page-header">纳什均衡经济学定义</h2>
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所谓纳什均衡，指的是参与人的这样一种策略组合，在该策略组合上，任何参与人单独改变策略都不会得到好处。换句话说，如果在一个策略组合上，当所有其他人都不改变策略时，没有人会改变自己的策略，则该策略组合就是一个纳什均衡。[2]
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<h2 class="page-header">纳什均衡定理</h2>
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矩阵博弈中，必定存在一个<a href="/doku.php?id=%E6%B7%B7%E5%90%88%E7%AD%96%E7%95%A5%E7%BA%B3%E4%BB%80%E5%9D%87%E8%A1%A1" class="wikilink2" title="混合策略纳什均衡" rel="nofollow">混合策略纳什均衡</a>。
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<h2 class="page-header">纳什均衡分类</h2>
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纳什均衡可以分成两类：“纯战略纳什均衡”和“<a href="/doku.php?id=%E6%B7%B7%E5%90%88%E6%88%98%E7%95%A5" class="wikilink2" title="混合战略" rel="nofollow">混合战略</a>纳什均衡”。要说明纯战略纳什均衡和混合战略纳什均衡，要先说明纯战略和混合战略。所谓纯战略是提供给玩家要如何进行赛局的一个完整的定义。特别地是，纯战略决定在任何一种情况下要做的移动。战略集合是由玩家能够施行的纯战略所组成的集合。而混合战略是对每个纯战略分配一个机率而形成的战略。混合战略允许玩家随机选择一个纯战略。混合战略<a href="/doku.php?id=%E5%8D%9A%E5%BC%88%E5%9D%87%E8%A1%A1" class="wikilink1" title="博弈均衡">博弈均衡</a>中要用概率计算，因为每一种策略都是随机的，达到某一概率时，可以实现支付最优。因为机率是连续的，所以即使战略集合是有限的，也会有无限多个混合战略。当然，严格来说，每个纯战略都是一个“退化”的<a href="/doku.php?id=%E6%B7%B7%E5%90%88%E6%88%98%E7%95%A5" class="wikilink2" title="混合战略" rel="nofollow">混合战略</a>，某一特定纯战略的机率为1，其他的则为0。故“纯战略纳什均衡”，即参与之中的所有玩家都玩纯战略；而相应的“混合战略纳什均衡”，之中至少有一位玩家玩混合战略。并不是每个赛局都会有纯战略纳什均衡，例如“钱币问题"就只有混合战略纳什均衡，而没有纯战略纳什均衡。不过，还是有许多赛局有纯战略纳什均衡（如协调赛局，囚徒困境和猎鹿赛局）。甚至，有些赛局能同时有纯战略和混合战略均衡。
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<h2 class="page-header">纳什均衡经典案例</h2>
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<b>纳什均衡囚徒困境</b>（1950年，数学家塔克任斯坦福大学<a href="/doku.php?id=%E5%AE%A2%E5%BA%A7%E6%95%99%E6%8E%88" class="wikilink2" title="客座教授" rel="nofollow">客座教授</a>，在给一些心理学家作讲演时，讲到两个囚犯的故事。）假设有两个小偷A和B联合犯事、私入民宅被警察抓住。警方将两人分别置于不同的两个房间内进行审讯，对每一个犯罪嫌疑人，警方给出的政策是：如果一个犯罪嫌疑人坦白了罪行，交出了赃物，于是证据确凿，两人都被判有罪。如果另一个犯罪嫌疑人也作了坦白，则两人各被判刑8年；如果另一个犯罪嫌人没有坦白而是抵赖，则以妨碍公务罪（因已有证据表明其有罪）再加刑2年，而坦白者有功被减刑8年，立即释放。如果两人都抵赖，则警方因证据不足不能判两人的偷窃罪，但可以私入民宅的罪名将两人各判入狱1年。囚徒困境博弈A╲B坦白抵赖坦白-8，-80，-10抵赖-10，0-1，-1关于案例，显然最好的策略是双方都抵赖，结果是大家都只被判1年。但是由于两人处于隔离的情况，首先应该是从心理学的角度来看，当事双方都会怀疑对方会出卖自己以求自保、其次才是<a href="/doku.php?id=%E4%BA%9A%E5%BD%93_%E6%96%AF%E5%AF%86" class="wikilink2" title="亚当_斯密" rel="nofollow">亚当·斯密</a>的理论，假设每个人都是“理性的<a href="/doku.php?id=%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E4%BA%BA" class="wikilink2" title="经济人" rel="nofollow">经济人</a>”，都会从利己的目的出发进行选择。这两个人都会有这样一个盘算过程：假如他坦白，如果我抵赖，得坐10年监狱，如果我坦白最多才8年；假如他要是抵赖，如果我也抵赖，我就会被判一年，如果我坦白就可以被释放，而他会坐10年牢。综合以上几种情况考虑，不管他坦白与否，对我而言都是坦白了划算。两个人都会动这样的脑筋，最终，两个人都选择了坦白，结果都被判8年刑期。<br/>

基于经济学中Rationalagent的前提假设，两个囚犯符合自己利益的选择是坦白招供，原本对双方都有利的策略不招供从而均被判处一年就不会出现。这样两人都选择坦白的策略以及因此被判8年的结局，纳什均衡”首先对亚当·斯密的“<a href="/doku.php?id=%E7%9C%8B%E4%B8%8D%E8%A7%81%E7%9A%84%E6%89%8B" class="wikilink2" title="看不见的手" rel="nofollow">看不见的手</a>”的原理提出挑战：按照斯密的理论，在<a href="/doku.php?id=%E5%B8%82%E5%9C%BA%E7%BB%8F%E6%B5%8E" class="wikilink1" title="市场经济">市场经济</a>中，每一个人都从利己的目的出发，而最终全社会达到利他的效果。但是我们可以从“纳什均衡”中引出“看不见的手”原理的一个<a href="/doku.php?id=%E6%82%96%E8%AE%BA" class="wikilink2" title="悖论" rel="nofollow">悖论</a>：从利己目的出发，结果损人不利己，既不利己也不利他。纳什均衡硬币正反你正在图书馆枯坐，一位陌生美女主动过来和你搭讪，并要求和你一起玩个数学游戏。美女提议：“让我们各自亮出硬币的一面，或正或反。如果我们都是正面，那么我给你3元，如果我们都是反面，我给你1元，剩下的情况你给我2元就可以了。”那么该不该和这位姑娘玩这个游戏呢？这基本是废话，当然该。问题是，这个游戏公平吗？每一种游戏依具其规则的不同会存在两种纳什均衡，一种是纯策略纳什均衡，也就是说玩家都能够采取固定的策略(比如一直出正面或者一直出反面)，使得每人都赚得最多或亏得最少；或者是混合策略纳什均衡，而在这个游戏中，便应该采用混合策略纳什均衡。你\美女美女出正面美女出反面你出正面+3，-3-2，+2你出反面-2，+2+1，-1假设我们出正面的概率是x，反面的概率是1-x，美女出正面的概率是y，反面的概率是1-y。为了使利益最大化，应该在对手出正面或反面的时候我们的收益都相等（不然在这个游戏中，对方可以改变正反面出现的概率让我们的期望收入减少），由此列出方程就是3x+(-2)*(1-x)=(-2)*x+1*(1-x)解方程得x=3/8。同样，美女的收益，列方程-3y+2(1-y)=2y+(-1)*(1-y)解得y也等于3/8，而美女每次的期望收益则是2(1-y)-3y=1/8元。这告诉我们，在双方都采取最优策略的情况下，平均每次美女赢1/8元。其实只要美女采取了(3/8,5/8)这个方案，不论你再采用什么方案，都是不能改变局面的。
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<h2 class="page-header">纳什均衡命名原因</h2>
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<a href="/doku.php?id=%E7%BA%A6%E7%BF%B0_%E7%A6%8F%E5%B8%83%E6%96%AF_%E7%BA%B3%E4%BB%80" class="wikilink2" title="约翰_福布斯_纳什" rel="nofollow">约翰·福布斯·纳什</a>（JohnForbesNashJr）1948年作为年轻数学博士生进入<a href="/doku.php?id=%E6%99%AE%E6%9E%97%E6%96%AF%E9%A1%BF%E5%A4%A7%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="普林斯顿大学" rel="nofollow">普林斯顿大学</a>。其研究成果见于题为《非<a href="/doku.php?id=%E5%90%88%E4%BD%9C%E5%8D%9A%E5%BC%88" class="wikilink1" title="合作博弈">合作博弈</a>》（1950）的博士论文。该博士论文导致了《n人博弈中的均衡点》（1950）和题为《非合作博弈》（1951）两篇论文的发表。纳什在上述论文中，介绍了合作博弈与非合作博弈的区别。他对非合作博弈的最重要贡献是阐明了<a href="/doku.php?id=%E5%8C%85%E5%90%AB" class="wikilink2" title="包含" rel="nofollow">包含</a>任意人数局中人和任意<a href="/doku.php?id=%E5%81%8F%E5%A5%BD" class="wikilink2" title="偏好" rel="nofollow">偏好</a>的一种通用解概念，也就是不限于两人<a href="/doku.php?id=%E9%9B%B6%E5%92%8C%E5%8D%9A%E5%BC%88" class="wikilink1" title="零和博弈">零和博弈</a>。该解概念后来被称为纳什均衡。纳什的主要学术贡献体现在1950年和1951年的两篇论文，1950年他才把自己的研究成果写成题为“非<a href="/doku.php?id=%E5%90%88%E4%BD%9C%E5%8D%9A%E5%BC%88" class="wikilink1" title="合作博弈">合作博弈</a>”的文章刊登在美国全国科学院每月公报上，立即引起轰动。说起来这全靠师兄戴维·盖尔之功，就在遭到<a href="/doku.php?id=%E5%86%AF_%E8%AF%BA%E4%BE%9D%E6%9B%BC" class="wikilink2" title="冯_诺依曼" rel="nofollow">冯·诺依曼</a>贬低，嘲笑几天之后，他遇到盖尔，像说梦话似的告诉他自己已经将冯·诺依曼的“最小最大原理”找到了普遍化的方法和均衡点。纳什这个初出茅庐的小子，根本不知道竞争的险恶，从没想到学术欺骗的后果。结果还是戴维·盖尔充当了他的“经纪人”，起草致科学院的短信，系主任列夫谢茨则利用方便的人脉关系亲自将文稿递交给科学院。纳什写的文章不多，他辩解说：少了才是精品。<br/>

1996年<a href="/doku.php?id=%E8%AF%BA%E8%B4%9D%E5%B0%94%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6%E5%A5%96" class="wikilink2" title="诺贝尔经济学奖" rel="nofollow">诺贝尔经济学奖</a>得主莫尔里斯当<a href="/doku.php?id=%E7%89%9B%E6%B4%A5%E5%A4%A7%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="牛津大学" rel="nofollow">牛津大学</a>艾奇沃思经济学讲座教授时也没有发表过什么文章，特殊的人才，必须有特殊的选拔办法。Nash平衡是指博弈中这样的局面，对于每个参与者来说，只要其他人不改变策略，他就无法改善自己的状况。Nash在证明了在每个参与者都只有有限种策略选择、并允许混合策略的前提下，Nash平衡一定存在。以两家公司的价格大战为例，Nash平衡意味着两败俱伤的可能：在对方不改变价格的条件下，既不能提价，否则会进一步丧失市场；也不能降价，因为会出现赔本甩卖。于是两家公司可以改变原先的利益格局，通过谈判寻求新的利益评估分摊方案，也就是Nash均衡。类似的推理当然也可以用到选举，群体之间的利益冲突，潜在战争爆发前的僵局，议会中的法案争执等。
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<h2 class="page-header">纳什均衡重要影响</h2>
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纳什均衡理论奠定了现代主流博弈理论和经济理论的根本基础，正如克瑞普斯（Kreps，1990）在《<a href="/doku.php?id=%E5%8D%9A%E5%BC%88%E8%AE%BA" class="wikilink1" title="博弈论">博弈论</a>和经济<a href="/doku.php?id=%E5%BB%BA%E6%A8%A1" class="wikilink2" title="建模" rel="nofollow">建模</a>》一书的引言中所说，“在过去的一二十年内，经济学在方法论以及语言、概念等方面，经历了一场温和的革命，非合作博弈理论已经成为范式的中心……在经济学或者与经济学原理<a href="/doku.php?id=%E7%9B%B8%E5%85%B3" class="wikilink2" title="相关" rel="nofollow">相关</a>的金融、会计、营销和政治科学等学科中，现在人们已经很难找到不懂纳什均衡能够‘消费’近期文献的领域。”纳什均衡的重要影响可以概括为以下六个方面<br/>

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<li class="level1"> 改变了经济学的体系和结构。非<a href="/doku.php?id=%E5%90%88%E4%BD%9C%E5%8D%9A%E5%BC%88%E8%AE%BA" class="wikilink2" title="合作博弈论" rel="nofollow">合作博弈论</a>的概念、内容、模型和分析工具等，均已渗透到<a href="/doku.php?id=%E5%BE%AE%E8%A7%82%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="微观经济学" rel="nofollow">微观经济学</a>、<a href="/doku.php?id=%E5%AE%8F%E8%A7%82%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="宏观经济学" rel="nofollow">宏观经济学</a>、<a href="/doku.php?id=%E5%8A%B3%E5%8A%A8%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="劳动经济学" rel="nofollow">劳动经济学</a>、<a href="/doku.php?id=%E5%9B%BD%E9%99%85%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="国际经济学" rel="nofollow">国际经济学</a>、<a href="/doku.php?id=%E7%8E%AF%E5%A2%83%E7%BB%8F%E6%B5%8E%E5%AD%A6" class="wikilink2" title="环境经济学" rel="nofollow">环境经济学</a>等经济学科的绝大部分学科领域，改变了这些学科领域的内容和结构，成为这些学科领域的基本研究范式和理论分析工具，从而改变了原有经济学理论体系中各分支学科的内涵。<br/>
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<li class="level1"> 扩展了经济学研究经济问题的范围。原有经济学缺乏将<a href="/doku.php?id=%E4%B8%8D%E7%A1%AE%E5%AE%9A%E6%80%A7" class="wikilink2" title="不确定性" rel="nofollow">不确定性</a>因素、变动环境因素以及经济个体之间的交互作用模式化的有效办法，因而不能进行微观层次经济问题的解剖分析。纳什均衡及相关模型分析方法，包括扩展型博弈法、逆推归纳法、子博弈完美纳什均衡等概念方法，为经济学家们提供了深入的分析工具。<br/>
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<li class="level1"> 加强了经济学研究的深度。纳什均衡理论不回避经济个体之间直接的交互作用，不满足于对经济个体之间复杂经济关系的简单化处理，分析问题时不只停留在宏观层面上而是深入分析表象背后深层次的原因和规律，强调从微观个体行为规律的角度发现问题的根源，因而可以更深刻准确地理解和解释经济问题。<br/>
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<li class="level1"> 形成了基于经典博弈的研究范式体系。即可以将各种问题或经济关系，按照经典博弈的类型或特征进行分类，并根据相应的经典博弈的分析方法和模型进行研究，将一个领域所取得的经验方便地移植到另一个领域。<br/>
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<li class="level1"> 扩大和加强了经济学与其他社会科学、自然科学的联系。纳什均衡之所以伟大，就因为它普通，而且普通到几乎无处不在。纳什均衡理论既适用于人类的行为规律，也适合于人类以外的其他生物的生存、运动和发展的规律。纳什均衡和博弈论的桥梁作用，使经济学与其他社会科学、自然科学的联系更加紧密，形成了经济学与其他学科相互促进的良性循环。<br/>
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<li class="level1"> 改变了经济学的语言和表达方法。在进化博弈论方面相当有造诣的日本经济学家神取道宏（KandoriMichihiro，1997）对<a href="/doku.php?id=%E4%BF%9D%E7%BD%97_%E8%90%A8%E7%BC%AA%E5%B0%94%E6%A3%AE" class="wikilink2" title="保罗_萨缪尔森" rel="nofollow">保罗·萨缪尔森</a>（PaulSamuelson）的名言“你甚至可以使一只鹦鹉变成一个训练有素的经济学家，因为它必须学习的只有两个词，那就是‘供给’和‘需求’”，曾做过一个幽默的引申，他说，“现在这只鹦鹉需要再学两个词，那就是‘纳什均衡’”。</li>
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1.McConnellBrueFlynn．Microeconomics．GlobalEdition：McGrawHill，19thedition：3752.高鸿业．西方经济学（微观部分）第五版：人民大学出版社，2011：292-296
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纳什均衡是指这样一种博弈均衡：如果其它参与者不改变策略，任何一个参与者都不会改变自己的策略。
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