ゲーム理論

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1 ゲーム理論 首都大学東京大学院 社会科学研究科経営学専攻 渡辺隆裕 1 首都大学東京講義ゲーム理論

2 2 首都大学東京講義ゲーム理論 1. はじめに

3 1.1. ゲーム理論とは 3 首都大学東京講義ゲーム理論

4 フォンノイマンとゲーム理論 #1 ゲーム理論複数の意思決定主体 ( 個人 企業 政府など ) 傘を持つかどうかの意思決定 - 相手 である 天気 は, 自分の行動に影響を受けない 待合せ, 価格競争, 国家の交渉 - 自分の行動は相手の行動に依存し, また相手の行動は自分の行動に依存する. お互いの意思決定が相互に作用する状況を研究する学問ゲーム理論の始まり 1944 Theory of Games and Economic Behavior John von Neumann and Oskar Morgenstern 4 首都大学東京講義ゲーム理論

5 フォンノイマンを知ってますか? ゲーム理論の始まり 1944 Theory of Games and Economic Behavior John von Neumann and Oskar Morgenstern ゲーム理論を作った von Neumann ( フォン ノイマン ) を知ってますか? 5 首都大学東京講義ゲーム理論

6 コンピュータって誰が作った? コンピュータの父 で検索すると? 6 首都大学東京講義ゲーム理論

7 ちえの和 web ページ : コンピュータ偉人伝 より 7 首都大学東京講義ゲーム理論

8 フォンノイマンとゲーム理論 #2 フォンノイマン天才数学者コンピュータの父数学基礎論量子力学モルゲンシュテルン経済学者 8 首都大学東京講義ゲーム理論

9 ゲーム理論の始まり ゲーム理論の始まり 1944 Theory of Games and Economic Behavior J. von Neumann and O. Morgenstern J. von Neumann 数学者 ( ) コンピュータの父として知られる ( プログラム内蔵方式 ) 数学基礎論, 量子力学, 核兵器開発などでも活躍 9

10 どちらがフォンノイマンだ? ゲーム理論の始まり 1944 Theory of Games and Economic Behavior J. von Neumann and O. Morgenstern 左の写真のどちらがフォン ノイマンで, どちらがモルゲンシュテルンでしょう? (1) 左後ろの背の高い人 (2) 右前の背の低い人 10

11 ゲーム理論の過去と現在 50 年代 大きな期待 60 年代 徐々に失望感? 70 年代 静かなる研究の進行 80 年代 専門家の間で研究が進展 90 年代 大きな広がり経済学で中心的な役割社会学 政治学 法学 生物学にも応用 MBA( 経営学修士 ) では必修 11 首都大学東京講義ゲーム理論

12 ノーベル経済学賞とゲーム理論 Nash, Selten, Harsanyi ゲーム理論 1996 Mirrlees, Vickrey 情報の非対称性 1998 Sen 厚生経済学 ( 社会選択論 ) 2001 Akerlof, Spence 情報の非対称性 2002 Kahneman, Smith 行動経済学, 実験経済学 2005 Aumann, Schelling ゲーム理論 2007 Hurwicz,Maskin,Myerson メカニズムデザイン 2009 Ostrom, Williamson 共有資源の分析, 取引費用 2010 Diamond サーチ理論 2012 Roth, Shapley マーケットデザイン 2014 Tirole 産業組織論 2016 Hart, Holmström 契約理論

13 代表的な本で見る 経済学以外のゲーム理論 経営学 : Economics of Strategy ( 他 ) 戦略の経済学 ( 経営戦略論 ),Northwestern Univ. (Kellogg) などの MBA テキスト,D. Besanko ほか (2009) 政治学 : Game Theory for Political Scientists 政治学者のためのゲーム理論 J. Morrow (1994), Princeton Univ. Press 生物学 : Evolution and Theory of Games, Game Theory and Animal Behavior 進化とゲーム理論, J. Maynard Smith (1982) ゲーム理論と動物行動 Dugatkin ほか (2000) 情報科学 : コンピュータ科学者のためのゲーム理論 法学 : ゲーム理論と法 #13

14 本で見る 経済学以外のゲーム理論 国際法, 国際関係論 ゲーム理論で読み解く国際法 ( 森大輔 ) 勁草書房 国際紛争と協調のゲーム ( 鈴木基史, 岡田章 ) 有斐閣 会計学 ゲーム理論で考える企業会計 ( 田村威文 ) 中央経済社 OR 応用数学 離散凸解析とゲーム理論 ( 田村明久 ) 朝倉書店 14

15 1.2 ゲーム理論を学ぶメリット 15 首都大学東京講義ゲーム理論

16 ゲーム理論の特徴 数学による理論 - 数学の問題を解くように方程式を解くように 答は 1 つ 現実の現象を ゲーム にするところは, 分析する者によって異なる. しかし, ゲームになったら, その答は 1 つ厳密に, 論理的に議論前提の違いが明確になる. 合理的な人間の戦略的行動本当の人間は合理的ではない現実は 千差万別. でも 千差万別 では理論にならない最近は合理的ではない人間を扱うゲーム理論も Theory of Games and Economic Behavior の 1 ページ 16 首都大学東京講義ゲーム理論

17 ゲーム理論でできること, できないこと 相手の心が読める読心術ではない! 必勝法でもない! でも?? 合理的 戦略的思考の訓練 戦略的 論理的観点から自分の決定を相手に説明. 経験や勘だけに頼らない. ゲーム理論を用いた他の理論を理解 アメリカ的 合理主義 を学ぶ. 市場 インセンティブ 契約 交渉 etc 17 首都大学東京講義ゲーム理論

18 18 首都大学東京講義ゲーム理論 0. 講義概要

19 ガイダンス 19 首都大学東京講義ゲーム理論

20 1.3 ゲーム理論の分類 20 首都大学東京講義ゲーム理論

21 ゲーム理論の分類 #1 非協力ゲームと協力ゲーム協力するかどうかは関係ない! 全く異なった数学個人を基礎にする 非協力ゲーム 提携を基礎にする 協力ゲーム 近年, 一般的に ゲーム理論 と呼ばれるのは 非協力ゲーム のこと協力ゲームは 60 年 -70 年代に発展近年は非協力ゲームが発展皆さんが学ぶのも非協力ゲーム 21 首都大学東京講義ゲーム理論

22 ゲーム理論の分類 #2 完備情報ゲーム相手の選択肢が完全に分かる 相手と自分が行動を選択した結果, どのような 利得 ( 得をしたか, 損をしたか ) かが完全に分かる先に学ぶ基礎となるのは完備情報ゲーム後に発展として不完備情報ゲームを学ぶ 完全に合理的なプレイヤーによるアプローチとそうでないプレイヤー ( 限定合理的なプレイヤー ) によるアプローチゲーム理論 1 では, 完全に合理的なプレイヤーを考えるゲーム理論 2 では, 進化ゲームも習います. 22 首都大学東京講義ゲーム理論

23 ゲーム理論の分類 #3 同時に行動するか順番に行動するか同時に行動するか, 相手の行動を見てから行動するか 先に行動していても, その結果がわからなければ同時であると考える面倒なじゃんけん戦略形ゲームと展開形ゲーム同時に行動するゲーム 戦略形ゲーム同時に行動しないゲーム 展開形ゲーム 23 首都大学東京講義ゲーム理論

24 2. 完備情報の戦略形ゲーム 24 首都大学東京講義ゲーム理論

25 2.1 戦略形ゲームと利得行列 25 首都大学東京講義ゲーム理論

26 モデル 1: I 市コンビニ戦争 PART1 2つのコンビニ, セレブとファミモどちらの駅に出店するか? A 駅 (Akabadai) の店舗利用客 1200 人 B 駅 (Black River) の店舗利用客 300 人違う場所に出店すれば客を独占同じ場所に出店ーファミモが人気ファミモはセレブの2 倍の客数を獲得できる A 駅に出店 : セレブ400 人, ファミモ800 人 B 駅に出店 : セレブ100 人, ファミモ200 人客数を利得と考える 26 首都大学東京講義ゲーム理論

27 プレイヤー 戦略 利得 戦略形ゲームの第 1 歩プレイヤー 利得 戦略が何かを明らかにする プレイヤーセレブファミモ セレブの戦略 A 駅に出店する,B 駅に出店する ファミモの戦略 A 駅に出店する,B 駅に出店する 27 首都大学東京講義ゲーム理論

28 戦略形ゲームの結果と利得 戦略形ゲームの結果は, プレイヤーが選択した戦略の組合せ セレブの 戦略 ファミモの 戦略 セレブの 利得 ファミモの 利得 A 駅 A 駅 A 駅 B 駅 B 駅 A 駅 B 駅 B 駅 首都大学東京講義ゲーム理論

29 利得行列を作って考えよう セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) 29 首都大学東京講義ゲーム理論

30 カッコの左側がセレブの利得 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) 30 首都大学東京講義ゲーム理論

31 カッコの右側はファミモの利得 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) 31 首都大学東京講義ゲーム理論

32 利得行列の読み方 セレブが A 駅を, ファミモが B 駅を選択したならば? セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 B 駅 (1200, 300) ( 400, 800) (1200,300) ( 300,1200) ( 100, 200) セレブの利得は 1200, ファミモの利得は 首都大学東京講義ゲーム理論

33 演習利得行列を作ってみよう 問題 :I 市コンビニ戦争 PART2 以下のモデルの利得行列を作成せよ I 市コンビニ戦争 PART1を以下のように変えてみる. A 駅 (Akabadai) の店舗利用客 600 人 B 駅 (Black River) の店舗利用客 300 人違う場所に出店すれば客を独占同じ場所に出店ファミモはセレブの2 倍の客数を獲得客数を利得と考える答はノートに書いてみる ( 来週からkibacoを使います ) 33

34 モデル 3:I 市コンビニ戦争 PART3 I 市コンビニ戦争 PART1 を以下のように変えてみる A 駅 (Akabadai) の店舗利用客 600 人 B 駅 (Black River) の店舗利用客 750 人同じ場所に出店ーファミモが人気ファミモはセレブの 2 倍の客数を獲得できる A 駅に出店 : セレブ 200 人, ファミモ 400 人 B 駅に出店 : セレブ 250 人, ファミモ 500 人客数を利得と考える 35 首都大学東京講義ゲーム理論

35 I 市コンビニ戦争 PART3 利得行列 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) 36 首都大学東京講義ゲーム理論

36 第 1 回課題 : 利得行列を作る 第 1 回課題にある問題 1 から問題 4 までの 4 つのストーリの利得行列を作成して下さい. 解答は kibaco の テスト / アンケート に入力して下さい入力方法は kibaco に従って下さい. 37

37 2.2. 戦略形ゲームを解く 38 首都大学東京講義ゲーム理論

38 ゲームの解とは? ゲーム理論の基本自分がどうするかだけではなく, 相手がどうするかも考える結果的には, 自分も含めたゲームで, すべてのプレイヤーがどのような戦略を選択するかを予測するこれをゲームを解くと呼ぶ ゲームを解く思考方法 1: 各プレイヤーの視点に立つ 2: 自分以外のプレイヤーのすべての戦略に対して, どの戦略が一番利得を高くするか考える 3:1,2 をすべてのプレイヤーと戦略について繰り返す ゲームの解は, すべてのプレイヤーの戦略の組である 1 人のプレイヤーが単独に何を選ぶかではない! 39 首都大学東京講義ゲーム理論

39 支配戦略を探せ 各プレイヤーの立場で, どの戦略を選ぶ事が最善か考える ( 詳しく ) 各プレイヤーの立場で, 自分以外のプレイヤーが選んだ戦略それぞれに対し, 自分の最善の戦略を考える 支配戦略 相手がどの戦略を選んでも, 自分にとって ( 他の戦略より ) 良い戦略 40 首都大学東京講義ゲーム理論

40 セレブ の支配戦略を探せ! セレブの立場で考える セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) ファミモが A 駅 に出店するなら? セレブは A 駅 に出店するのが良い 41 首都大学東京講義ゲーム理論

41 セレブ の支配戦略を探せ! セレブの立場で考える セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) ファミモが B 駅 に出店するなら? セレブは A 駅 に出店するのが良い 42 首都大学東京講義ゲーム理論

42 ファミモの支配戦略 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) 43 首都大学東京講義ゲーム理論

43 ファミモの支配戦略 セレブ ファミモ A 駅 A 駅を選ぶことはファミモの支配戦略 B 駅 A 駅 ( 400, 800) (1200, 300) B 駅 ( 300,1200) ( 100, 200) セレブが A 駅を選択しても,B 駅を選択しても ファミモは A 駅を選ぶことが良い 44 首都大学東京講義ゲーム理論

44 支配戦略 セレブの立場で考えるファミモが A 駅 を選ぶならば 自分は A 駅 を選ぶ方が良いファミモが B 駅 を選ぶならば やはり A 駅 を選ぶ方が良い A 駅 はセレブの支配戦略ファミモも同じ A 駅 はファミモにとっても支配戦略 結果 2 つのコンビニとも A 駅 を選ぶ すべてのプレイヤーに支配戦略がある場合のゲームの解は? すべてのプレイヤーが支配戦略を選ぶ戦略の組 麹町アカ

45 ポイント 支配戦略とは, 相手のどの戦略に対しても, 自分の他の戦略より良い戦略である 支配戦略があるときは, その戦略を選択せよ. また相手もそうするはずである 46 首都大学東京講義ゲーム理論

46 演習支配戦略とゲームの解を求めよ ゲーム1 1 2 U D ゲーム2 1 2 L ( 1, 9) ( 2, 4) R ( -6, 8) ( -5, 2) L M R 各プレイヤ - の支配戦略を求めよ ゲームの解も求めよ, (U,L) のように戦略の組で示せ U ( 4, 5) ( 0, 6) ( -2, 5) D ( 3, 3) ( -1, 4) ( -3, 1) 47

47 ゲームの解は戦略の組 1 2 U D 1 2 U D L ( 1, 5) ( 3, 4) L ( 1, 2) ( 0, 3) ゲームの解は? R ( -2, 4) ( -1, 2) R ( 2, 0) ( 1, 2) ( 3, 4 ) 正しくは (D, L ) ゲームの解は利得の組ではなく戦略の組 ( U, L ) この例だと (1,2) では分からない! 49 首都大学東京講義ゲーム理論

48 モデル 4: 短期的な成果主義の失敗 A 君,B 君, 会社の同僚で良きライバル職場のネットワーク環境の整備 2 人の成果には直接結びつかない両方が, 整備に協力 それぞれ +4 万一方が協力し, 一方が協力しない協力した方は自分の業績が落ち -10 万協力しない方は業績が伸びて +6 万両方とも協力しない時は何も変わらず 0 50 首都大学東京講義ゲーム理論

49 支配戦略はどうなる : 短期的な成果主義の失敗 A 君 B 君 協力する 協力しない 協力する ( 4, 4) ( -10, 6) 協力しない ( 6, -10) ( 0, 0) 相手が 協力する ならば?, 相手が 協力しない ならば? 51 首都大学東京講義ゲーム理論

50 短期的な成果主義の失敗 : ゲームの解は A 君 B 君 協力する 協力しない 協力する ( 4, 4) ( -10, 6) 協力しない ( 6, -10) ( 0, 0) 本当? 52 首都大学東京講義ゲーム理論

51 短期的な成果主義 ゲームの特徴 どちらのプレイヤーにとっても... 相手が 協力する を選ぶと 自分は 協力する より 協力しない 方が良い相手が 協力しない を選んでも 自分は 協力する より 協力しない 方が良いすなわち 協力しない ことは支配戦略 しかし両方が 協力しない よりは, 両方が 協力した 時の方が利得が高い囚人のジレンマ! 53 首都大学東京講義ゲーム理論

52 モデル 5: 囚人のジレンマ 数学者タッカー (A.W.Tucker) が作り出した以下のようなストーリー 2 人の囚人 A と B, 重罪を犯している別件で逮捕, 重罪の自白を迫られるが黙秘司法取引 : おまえだけが自白すれば無罪だぞ 54 首都大学東京講義ゲーム理論

53 囚人のジレンマの利得行列 A B 黙秘 自白 黙秘 ( 懲役 1 年, 懲役 1 年 ) ( 懲役 10 年, 無罪 ) 自白 ( 無罪, 懲役 10 年 ) ( 懲役 5 年, 懲役 5 年 ) 55 首都大学東京講義ゲーム理論

54 囚人のジレンマ A B 黙秘 自白 黙秘 自白 ( -1, -1) ( -10, 1) ( 1, -10) ( -5, -5) 56 首都大学東京講義ゲーム理論

55 パレート最適 ( 社会的に良い状態 ) 4 枚の金貨の配分 4 つのケースのうち, コミポとトシヒサの 社会 においてどれが望ましいか ケース 1 ケース2 ケース3 ケース4 コミポは大金持ちで, トシヒサは, 金貨が 3 枚以上ないと貧困で死んでしまう状態かもしれない ケース 1,2,3 のうち, どれが社会的に良い状態かは比較できない. しかし, ケース 4 よりは, ケース 3 の方が良いことが分かる. パレート最適 :( 誰の効用も下げずに ), すべての人の効用を上げることができない状態 ケース 1,2,3 はパレート最適 57 首都大学東京入門ミクロ経済学スライド 2014 年度

56 囚人のジレンマ A 黙秘 自白 B 黙秘 自白 (-1,-1) (-10,1) (1,-10) (-5,-5) 両方が黙秘することは, 両方が自白するよりパレート優位 パレート優位な結果があるような結果は, 社会的に望ましくない結果といえる. パレート最適な結果は 3 つ 個人間の効用比較ができないことを考えると, この 3 つには安易に順序はつけられない しかし, 支配戦略による結果は, 少なくとも社会的に望ましくない ( パレート最適ではない ) 結果となる. 麹町アカデミアゲーム理論入門

57 囚人のジレンマ 囚人のジレンマ個人の合理性と社会の望ましさの矛盾ゲーム理論の大きなテーマ 社会的に良い結果と実際に起きる結果, を考える理論は異なる.( 規範的理論, 記述的理論 ) ゲーム理論は記述的理論身の回りの囚人のジレンマ地球環境問題, ゴミ問題共有地の悲劇, 動植物の乱獲東西冷戦,2 国間紛争 麹町アカ

58 囚人のジレンマの解決には? コミットメントと契約あらかじめ協定を結ぶ, 契約をする契約を破ったときは有効な罰則罰則が効かないときは?? 長期的関係 1 回のゲームではなく, 何回もゲームを繰り返している繰り返しゲームトリガー戦略, しっぺ返し戦略モニターできないときは? 8 章で詳しく! 60 首都大学東京講義ゲーム理論

59 2.3 最適反応戦略を考える 61 首都大学東京講義ゲーム理論

60 モデル 2:I 市コンビニ戦争 PART2 I 市コンビニ戦争 PART1 を以下のように変えてみる A 駅 (Akabadai) の店舗利用客 600 人 B 駅 (Black River) の店舗利用客 300 人同じ場所に出店ーファミモが人気ファミモはセレブの 2 倍の客数を獲得できる A 駅に出店 : セレブ 200 人, ファミモ 400 人 B 駅に出店 : セレブ 100 人, ファミモ 200 人客数を利得と考える 62 首都大学東京講義ゲーム理論

61 セレブには支配戦略がない! セレブの立場で考える セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) B 駅 ( 300, 600) ( 100, 200) ファミモが A 駅を選べば B 駅が良いファミモが B 駅を選べば A 駅が良い セレブはファミモの戦略によって良い戦略が異なる 支配戦略がない! 63 首都大学東京講義ゲーム理論

62 あなたがセレブなら, どちらを選ぶ? セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) B 駅 ( 300, 600) ( 100, 200) ファミモが A 駅を選べば B 駅が良いファミモが B 駅を選べば A 駅が良い セレブはファミモの戦略によって良い戦略が異なる 支配戦略がない! あなたがセレブなら,A 駅,B 駅のどちらを選びますか? 64 首都大学東京講義ゲーム理論

63 ゲーム理論を習わない人の考え方 あなたがセレブならどうする? ファミモセレブ A 駅 セレブは A 駅を選ぶのが良いのか? B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) B 駅 ( 300, 600) ( 100, 200) 一番高い利得 (600) を考えると A 駅が良い最悪の場合 (100) を避けると? A 駅が良い 65 首都大学東京講義ゲーム理論

64 ポイント 6 ゲーム理論では, 相手を自然や機械のように, デタラメな不確実性とは考えない 一番大きなチャンスを狙う 最悪の場合を避ける のような考え方ではダメ 66 首都大学東京講義ゲーム理論

65 最適反応戦略 最適反応戦略相手の戦略に応じた最適の戦略 戦略 に対する最適反応戦略 という言い方をするセレブの最適反応戦略ファミモが A 駅を選ぶと, セレブは B 駅が最適反応戦略 ファミモセレブ A 駅 B 駅 A 駅 B 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) ( 300, 600) ( 100, 200) 67 首都大学東京講義ゲーム理論

66 最適反応戦略 最適反応戦略相手の戦略に応じた最適の戦略 戦略 に対する最適反応戦略 という言い方をするセレブの最適反応戦略ファミモが A 駅を選ぶと, セレブは B 駅が最適反応戦略ファミモが B 駅を選ぶと, セレブは A 駅が最適反応戦略 ファミモセレブ A 駅 B 駅 A 駅 B 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) ( 300, 600) ( 100, 200) 68 首都大学東京講義ゲーム理論

67 ポイント 7 ゲーム理論では, 最適反応戦略を考察する 相手のすべての戦略に対して, 自分のどの戦略が一番良いかを列挙することから始める 69 首都大学東京講義ゲーム理論

68 最適反応戦略 セレブの最適反応戦略ファミモが A 駅を選ぶと, セレブは B 駅が最適反応戦略ファミモが B 駅を選ぶと, セレブは A 駅が最適反応戦略 ファミモの最適反応戦略セレブが A 駅を選ぶと, ファミモは A 駅が最適反応戦略セレブが B 駅を選んでも, ファミモは A 駅が最適反応戦略 ファミモセレブ A 駅 B 駅 A 駅を選ぶことはファミモの支配戦略 A 駅 B 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) ( 300, 600) ( 100, 200) 70 首都大学東京講義ゲーム理論

69 ファミモは支配戦略である A 駅 を選択するはず セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 B 駅 ( 200, 400) ( 600, 300) ( 300, 600) ( 100, 200) セレブはファミモがA 駅を選択するならば 最適反応戦略のB 駅を選択する 71 首都大学東京講義ゲーム理論

70 一方に支配戦略がある場合 支配戦略 すべての戦略に対し, 同じ戦略が最適反応戦略 今回のように,2 人ゲームにおいて一方のプレイヤーに支配戦略がある場合 ゲームの解 一方のプレイヤーが支配戦略を選び, もう一方が, その最適反応戦略を選ぶ戦略の組 72 首都大学東京講義ゲーム理論

71 ポイント 8 一方のプレイヤーに支配戦略があれば, そのプレイヤーが支配戦略を選び, もう一方のプレイヤーが, それに対する最適反応戦略を選択することがゲームの解となる 相手がどう行動するか読め 自分の良い方向ばかりに考えては行けない 73 首都大学東京講義ゲーム理論

72 演習ゲームの解を求めよ ゲーム U D ゲーム 2 1 U D 2 L R ( 0, 5) ( 9, 4) ( 1, 4) ( -1, 2) L M R ( 3, 1) ( 0, 2) ( -2, 0) ( 2, 9) ( -1, 3) ( -3, 8)

73 モデル 8: 合理的な豚 大きな豚と小さな豚が大きな檻に入れられている一方の隅のボタンを押すと, もう一方の隅にエサが出てくる (5 単位 ) エサは食べたいレバーは押しに行きたくない (-1 単位 ) 一緒にボタンに行くと, 大きな豚がエサを総どり ボタン 餌場 76 首都大学東京講義ゲーム理論

74 モデル 8: 合理的な豚 大きな豚と小さな豚が大きな檻に入れられている一方の隅のボタンを押すと, もう一方の隅にエサが出てくる (5 単位 ) エサは食べたいレバーは押しに行きたくない (-1 単位 ) 一緒にボタンに行くと, 大きな豚がエサを総どり ボタン 結果はどうなるでしょう? 餌場 77 首都大学東京講義ゲーム理論

75 合理的な豚利得行列 大豚 小豚 ボタン ボタン ( 4, -1) 待つ ( 2, 2) 待つ ( 5, -1) ( 0, 0) 78 首都大学東京講義ゲーム理論

76 小豚は 待つ が支配戦略 大豚 小豚 ボタン ボタン ( 4, -1) 待つ ( 2, 2) 待つ ( 5, -1) ( 0, 0) 79 首都大学東京講義ゲーム理論

77 子豚が待って, 大豚がボタンを押す 実際にそうなるらしい! 大豚 小豚 ボタン ボタン ( 4, -1) 待つ ( 2, 2) 待つ ( 5, -1) ( 0, 0) 小豚の 待つ に対する大豚の最適反応戦略は ボタンを押す 80 首都大学東京講義ゲーム理論

78 モデル 7: 小国の交渉力 大国と小国, 水質汚染の費用負担の交渉妥協か強硬か大国 : 交渉決裂よりは全額負担小国 : 等分負担よりも決裂 81 首都大学東京講義ゲーム理論

79 小国の交渉力利得行列 小国大国強硬妥協 強硬 交渉決裂 大国の全額負担 妥協 等分負担 大国の 80% 負担 利得が数字で入っていないが, 考え方は同じ 82 首都大学東京講義ゲーム理論

80 先取りポイント ゲーム理論では利得の 数値 を正確に求めなくても良いプレイヤーが好む順番さえついていれば, 多くの場合に解を求めることができる ゲーム理論に 確率 を使わない場合 83 首都大学東京講義ゲーム理論

81 利得の大小関係 小国大国強硬妥協 強硬 交渉決裂 大国の全額負担 妥協 等分負担 大国の 80% 負担 大国の損得 小国の損得 84 首都大学東京講義ゲーム理論

82 利得行列大小関係 小国大国強硬妥協 強硬 交渉決裂 大国の全額負担 妥協 等分負担 大国の 80% 負担 小国は 強硬 が支配戦略 小国の 強硬 に対する大国の最適反応戦略は 妥協 85 首都大学東京講義ゲーム理論

83 各プレイヤーの好みの順に利得を入れる 小国は 強硬 が支配戦略 大国 小国 強硬 妥協 強硬 妥協 ( 1, 2 ) ( 4, 1 ) ( 2, 4 ) ( 3, 3 ) 86 首都大学東京講義ゲーム理論

84 各プレイヤーの好みの順に利得を入れる 小国は 強硬 が支配戦略 大国 小国 強硬 妥協 強硬 妥協 ( 1, 2 ) ( 4, 1 ) ( 2, 4 ) ( 3, 3 ) 小国の 強硬 に対する大国の最適反応戦略は 妥協 87 首都大学東京講義ゲーム理論

85 小さいものがなぜ妥協しない? 大国 大豚は, 自分が妥協してもまだ余裕がある子豚 小国は妥協の余地がない 妥協しないことが支配戦略 応用 自分を妥協できなくして, 交渉力を高める 背水の陣 88 首都大学東京講義ゲーム理論

86 ポイント 9 自分を後に引けなくして交渉力を強めることができるこのときは, 自分の気持ちを高めるだけではなく, 相手にそれを知らせることが重要である 89 首都大学東京講義ゲーム理論

87 2.4 予想の先に行きつくもの --- ナッシュ均衡 90 首都大学東京講義ゲーム理論

88 ここまで習ったこと 両方のプレイヤーが支配戦略を持つ両プレイヤーが支配戦略を選ぶ一方のプレイヤーだけが支配戦略を持つ 支配戦略を持つプレイヤーは支配戦略を選び, 他のプレイヤーは, その最適反応戦略を選ぶ では次はどのような場合を考えるべきでしょうか? 91 首都大学東京講義ゲーム理論

89 I 市コンビニ戦争 PART3 利得行列 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) 92 首都大学東京講義ゲーム理論

90 セレブには支配戦略がない セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) 93 首都大学東京講義ゲーム理論

91 ファミモにも支配戦略はない セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) セレブ, ファミモ, 共に支配戦略がない! 94 首都大学東京講義ゲーム理論

92 I 市コンビニ戦争 PART3 利得行列 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) 両プレイヤー共に支配戦略がない 結果 ( ゲームの解 ) はどうなるでしょうか? 95 首都大学東京講義ゲーム理論

93 支配戦略がないとき 支配戦略がないときはどうするかお互いが徹底的に手を読みあう手を読みあった先に行きつくもの 均衡 その状態から, 自分だけでは, それ以上利得を高くできない状態 ゲーム理論では, その概念を考えた研究者の名前をとってナッシュ均衡と呼ぶ 96 首都大学東京講義ゲーム理論

94 ナッシュ均衡 すべてのプレイヤーが最適反応戦略を取り合う戦略の組をナッシュ均衡と呼ぶ 言い換えると? 戦略の組がナッシュ均衡であるとは どのプレイヤーも 自分以外のプレイヤーが, そのナッシュ均衡の戦略を選択しているもとでは 自分だけが戦略を変えても利得が高くできない 97 首都大学東京講義ゲーム理論

95 ナッシュ均衡 自分が戦略を変えても利得を高くすることができない予測 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) セレブが B 駅 に出店しファミモが A 駅 に出店する 98 首都大学東京講義ゲーム理論

96 もう 1 つのナッシュ均衡 自分が戦略を変えても利得を高くすることができない予測 セレブ ファミモ A 駅 B 駅 A 駅 ( 200, 400) ( 600, 750) B 駅 ( 750, 600) ( 250, 500) セレブが A 駅 に出店しファミモが B 駅 に出店する 99 首都大学東京講義ゲーム理論 これもやはりナッシュ均衡!

97 ナッシュ均衡の求め方 各プレイヤーごとに考えるそのプレイヤー以外の戦略を 1 つずつ考える それに対する最適反応戦略を考え, 最適反応戦略の利得に下線を引く最適反応戦略が 2 つあるときは 2 つに下線を引く すべてのプレイヤーについて上記の作業が終わったなら, 全プレイヤーの利得に下線が引かれている戦略の組がナッシュ均衡 100 首都大学東京講義ゲーム理論

98 ナッシュ均衡を求める 1 2 U D L M R ( 3, 4) ( 0, 2) ( 2, 0) ( 2, 2) ( 1, 3) ( 2, 9) 次はプレイヤー 2 U に対する最適反応戦略は? L D に対する最適適反応戦略は? R プレイヤー 1 を考える L に対する最適反応戦略は? U ( 利得の下に線を引く ) M に対する最適反応戦略は? D ( 利得の下に線を引く ) R に対する最適反応戦略は? U と D (2 つあるので 2 つとも線を引く ) 両方の利得に下線が引かれているのがナッシュ均衡 ( U, L ) ( D, R ) 101 首都大学東京講義ゲーム理論

99 演習ナッシュ均衡を求めよ ゲーム1 ゲーム2 1 U D 2 1 U D L R ( 0, 2) ( 9, 4) ( 1, 4) ( -1, 2) 2 L M R ( 3, 1) ( 4, 2) ( 2, 0) ( 8, 1) ( -1, 1) ( -5, 0) 102 首都大学東京講義ゲーム理論

100 演習ナッシュ均衡を求めよ 問題 C 1 2 L R ( U, U ) U ( 5, 5) ( 1, 1) ( D, D ) D ( 1, 1) ( 2, 2) ナッシュ均衡は 最適な戦略を取り合う といい加減に覚えてはいけない 最適反応戦略の定義を考える 104 首都大学東京講義ゲーム理論

101 なぜナッシュ均衡がゲームの解か? ナッシュ均衡以外が解であると? そのような理論 予測 予言のもとでは, 人間は行動を変える 機械や計算機は理論通りに動く, 天体運動は理論が発表されても軌道は変えない しかし人間は? ( 例 ) 経済物理学 株の暴落する日を予言できるか? 渋滞 帰省ラッシュの予測 アナウンス効果を考慮する じゃんけんの出しやすい手ゲームの解をプレイヤーが知っても, それがゲームの解であり続けるには, ナッシュ均衡でなければならない必要条件ナッシュ均衡の自己拘束性 しかし十分ではない - - 複数均衡の問題 105 首都大学東京講義ゲーム理論

102 今までのゲームの解とナッシュ均衡 これまで学んだゲームの解支配戦略均衡 2 人ゲームで 一方が支配戦略があり, もう一方はその最適反応戦略を選ぶ 両方ともナッシュ均衡の特殊ケース ゲームの解はナッシュ均衡だけで OK! 106 首都大学東京講義ゲーム理論

103 今までの解はナッシュ均衡 囚人のジレンマ協力する協力しない合理的な豚ボタン待つ 協力する ( 4, 4 ) ( 6,-10) ボタン ( 4, -1 ) ( 5, -1 ) 協力しない ( -10, 6) ( 0, 0 ) 待つ ( 2, 2 ) ( 0, 0 ) 107 首都大学東京講義ゲーム理論

104 ポイント 10 ナッシュ均衡が, すべての戦略形ゲームの解 108 首都大学東京講義ゲーム理論

105 精巧堂 vs 便乗工房 精巧堂 便乗工房 人形 A 人形 B 人形 A ( 120, 120) ( 216, 24) 人形 B ( 192, 48) ( 96, 96) 確率を用いた混合戦略の考え方が必要! 5 章 混合戦略まで考えればすべての n 人ゲームにナッシュ均衡は存在する J. F. Nash (1951) 109 首都大学東京講義ゲーム理論

106 ナッシュの生涯 ナッシュの業績 ナッシュ均衡を考えただけではなく,( 次の章の混合戦略まで含めれば ), すべてのゲーム理論にナッシュ均衡が必ず存在することを数学的に証明した 1994 年にノーベル経済学賞精神的な病に苦しむ半生映画 ビューティフルマインド 110 首都大学東京講義ゲーム理論

107 2002 年アカデミー賞受賞作品 ビューティフルマインド 111 首都大学東京講義ゲーム理論

108 John F. Nash の実際の写真 小説 Beautiful Mind より 112 首都大学東京講義ゲーム理論

109 私とナッシュ博士 2000 年スペイン Bilbao 第 1 回ゲーム理論国際学会 Game 首都大学東京講義ゲーム理論

110 再びナッシュ博士と写真を! 2010 年, リスボンのヨーロッパ OR 学会 これ以上は頑張れませんでした 114

111 3 たびナッシュ博士と写真を! 2012 年, イスタンブールのゲーム理論国際学会 J.F.Nash R.Selten 飯村先生 私 115 首都大学東京講義ゲーム理論

112 Nash has passed away by car crash 116 首都大学東京講義ゲーム理論

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