前言

网络经济学是20世纪90年代中后期伴随着网络技术的进步和信息产业的发展而产生的,它是专门研究各种网络经济运行方式的科学,而博弈论是其中重要的理论研究方法。

一方面,传统博弈论方面的教材侧重于博弈论的基本理论介绍,入门门槛高,非相关专业领域的初学者较难理解;另一方面,传统博弈论方面的教材覆盖面较为单一,仅列举了博弈论在经济学相关领域的具体应用案例,缺乏与其他专业领域的交叉举例。本书作为一本计算机与经济学交叉领域入门的基础理论教材,将在简略介绍网络经济学发展历程和相关知识概念的基础上,重点讲解博弈论的基本理论,并辅以多样化交叉性的具体案例,能够快速帮助计算机等专业的读者理解并掌握。本书传授读者知识,调动读者兴趣,加深读者理解,可作为北京邮电大学计算机专业交叉学科方向必修课程“网络经济学理论及应用”的教学教材,同时也能为各类研究生、本科生、高职生等初学者涉足计算机与经济学交叉领域提供理论帮助。

当前国内外博弈论方面的书籍众多,其中有注重理论介绍的,也有以案例分析为主的,但大多是针对经济学专业的学生的。作者作为计算机学科的教师,在实际教学过程中发现,理工专业的学生对于理论以及繁琐数学公式的理解并不费力,但是其缺少经济学以及博弈论运用方面的认知,而若尝试让一名理工专业的学生花大量时间专门去读一些经济学专业的书,也是难以实现的。因此,本书从网络经济学的概念入手,讲解网络经济学的一些经典内容,能够让理工专业的学生无须翻阅其他书籍便可以对经济学科有个初步的认识,也能激发其对经济学科的兴趣,这些对于理解和运用博弈论至关重要。

在本书章节的划分构思中,作者阅读了大量博弈论及经济学相关书籍,结合作者实际教学情况,认为从非合作博弈论及合作博弈论理论角度进行区分,将更加有利于理工专业的学生对该门学科的理解及掌握。在每章中加入大量博弈论相关经典案例及其在经济学、计算机学科中的应用案例,既能够培养理工科学生严谨的逻辑思维,又能够激发他们的创新和思考能力。在章节的划分过程中,北京科技大学马忠贵老师所著的《博弈论及其在无信通信网络中的应用》一书起到了很大的参考作用,在此由衷感谢!

本书主要分为3篇8章,第1篇为网络经济学基础,主要包括网络经济学的一些基本概念以及博弈论的一些基本概念,可为后面章节的学习奠定一定的知识基础。第2篇为非合作博弈及其应用,分为4章,介绍了非合作博弈的4种典型博弈以及其求解方法。第3篇为合作博弈及演化博弈,属于扩展篇章,供有精力以及对博弈论准备进行深入研究的学生学习。这里并没有将博弈论的所有理论全部放进来,还有更为复杂、更为前沿的内容。本书作为一本偏基础的教材,希望能够让读者认识博弈论,了解博弈论,进而能够在生活中运用。本书具体章节内容如下。第1章介绍了网络经济学的发展历史,以及基础概念,对与博弈论相关的一些主要概念都进行了介绍,包括完全竞争、垄断竞争、完全垄断、寡头垄断、网络经济、信息经济学等易混淆的概念,进而对微观经济学和宏观经济学进行了引申的介绍,希望能够激发读者对经济学的兴趣,为了能够更方便地讲解接下来的博弈论知识,又对与其息息相关的一些经济学中的行为概念进行了详细介绍。本章的撰写受到中国人民大学出版社出版的高鸿业主编的经典书籍《西方经济学》(第7版)的极大启发,在此由衷感谢!第2章是对博弈论的整体介绍,首先给出了博弈论的基本要素,然后通过介绍囚徒困境、赌胜博弈等经典的博弈模型让读者初步理解博弈进行的过程,接着给出了博弈的分类,主要根据4种典型的分类方式将博弈分为4个类别,最后梳理了从我国春秋时期《孙子兵法》中的博弈思想到现在逐渐成熟的理论框架中博弈论的发展历程。第2篇的第3、4、5、6章分别介绍了非合作博弈论的4种典型博弈。在博弈论中,完全信息静态博弈是出现较早,对人类影响较大的问题建模方案。在第3章中,我们围绕占优策略均衡、迭代剔除劣势策略均衡两种常见的完全信息静态博弈模型展开,通过介绍定义加举例的方式,帮助读者理解完全信息静态博弈的概念。而当遇到单纯应用迭代剔除劣势策略所不能解决的问题时,纳什均衡给出了一种更一般的选择。进一步地,在博弈中加入不确定性事件,最终一般化为混合策略纳什均衡。而现实中大多数博弈既不是同时进行的,也不是完全连续的,它们介于两者之间。面对这类博弈建模问题,第4章介绍了完全信息动态博弈。在完全信息动态博弈中,博弈的拓展形式描述可以适用于任何类型的博弈,而树或有向图很好地描述了博弈的拓展形式。因此在第4章中首先给出了博弈树的构建方法以及信息集的概念,进而给出了求解完全信息动态博弈的一般方法(逆向归纳法)以及子博弈的概念,在本章的最后对重复博弈进行了讨论,其本质也可以看作一种动态博弈。生活中的博弈不仅是完全信息或者静态那么简单,而是充满了不完全的信息。第5章介绍了不完全信息静态博弈与贝叶斯纳什均衡。这里使用了伊索进城的故事引出了不完全信息静态博弈的概念;接下来为找到合适的方法求解不完全信息静态博弈提出了海萨尼转换;在求解过程中给出了名为“贝叶斯博弈”的不完全信息博弈建模方式,从而进一步介绍了不完全信息静态博弈的核心概念——贝叶斯纳什均衡;最后,介绍了不完全信息静态博弈范畴中几种典型的拍卖机制和其他方面的应用。第6章介绍了不完全信息动态博弈与完美贝叶斯纳什均衡。不完全信息动态博弈在完全信息动态博弈的基础上不断发展,如今已经成了一个非常成熟的理论,应用在我们日常生活中的方方面面。不完全信息动态博弈已经成为应用最广泛的博弈类型之一。在不完全信息动态博弈中,参与人的行动有先后顺序,而且后行者能够观察到先行者所选择的行动。但是后行者并不了解先行者的类型,这就是信息的不完全。后行者需要根据先行者的行动计算出先行者属于各种类型的概率。在不完全信息动态博弈的开始,每个参与者都对其余参与者属于哪一个类型有一个初始的概率判断。一旦其余参与者开始行动,那么这个参与者会不断修正自己的概率判断,以获得最优解。在第7章我们开始介绍合作博弈——研究人们达成合作时如何分配合作得到的收益,即收益分配问题。不同于非合作场景中的博弈问题,合作博弈中博弈双方的利益有所增加,因此也被称为正和博弈。其中有两个经典的模型,即讨价还价博弈与联盟博弈。讨价还价博弈作为博弈论最早研究的问题之一,与我们的日常联系尤其紧密,我们也对它有着最为朴素的情感和直观的理解,如商家与买家、拍卖与竞拍、利益的权衡与分配,甚至MOBA游戏(多人在线战术竞技游戏)对战时的资源共用等都是双方讨价还价的案例。同时,联盟博弈中由于某些约定的存在,联盟行为可能会构成在非合作博弈中不可能达成的均衡,实现从个体理性转变为群体理性,进而获得更高的利益。联盟博弈主要研究多个参与者之间形成联盟、合理分配收益等问题。经典博弈论存在局限性,它假设博弈参与者完全理性。而随着博弈论在经济学应用中地位的日益提高,博弈论的体系架构也日益完善,在传统博弈论的基础上,相继出现了很多精妙的博弈方法,第8章介绍的演化博弈论便是其中的代表。演化博弈从生物学的进化和进化动力学中找到了对理性的可能替代方法,可帮助参与者找到最优策略。为了拓展经典博弈论,发展经济学,国内外学者在该领域开展了大量的研究。以上8章内容共同组成了本书的全部学习内容,通过理论与实例相结合,本书能够让读者由浅入深地充分学习和掌握网络经济学与博弈论这门学科。(https://www.daowen.com)

由衷感谢参与本书编辑的(按姓氏笔画排序)丁中医、丁仁杰、冯梓晨、刘朝阳、纪伟潇、李卓远、邹平、张丙驰、胡嘉路、黄毅婷、彭帅、魏士桐硕士研究生。同时感谢北京邮电大学教材科以及计算机学院教学科老师们的大力支持与帮助。

本书得到了国家自然科学基金的资助,特此致谢!感谢北京邮电大学出版社姚顺编辑的支持与帮助。本书在编写过程中,参考了大量国内外相关技术资料,在此向相关作者表示感谢。由于作者水平有限,书中难免有不妥之处,欢迎各位专家及广大读者批评指正。

许长桥

北京邮电大学