Кіріспе
Жалпы пайда жалпы шығынға тең болатын жағдай. Нөлдік жиынтық ойыны – ойын теориясы мен экономикалық теорияда екі тараптың қатысуымен жүзеге асытын жағдайдың математикалық моделі, онда бір тараптың пайдасы екінші тараптың теңдей шығынымен өтеледі. Яғни, бірінші ойыншының ұтып алуы екінші ойыншының сол көлемде ұтылуымен теңеседі, нәтижесінде ойынның жалпы пайдасы нөлге тең болады. Егер қатысушылардың жалпы пайдасын қосып, жалпы шығынды шегерсек, сомасы нөлге тең шығады. Мысалы, тортты бөліскенде, біреу үлкен бөлігін алса, ол басқалардың тортқа қол жеткізе алатын мөлшерін өзінің алған мөлшеріне теңдей азайтады. Егер барлық қатысушылар торттың әрбір бөлігін бірдей бағаласа, онда бұл нөлдік жиынтық ойын болып саналады. Күнделікті өмірдегі нөлдік жиынтық ойындарға покер, шахмат, бридж сияқты бір адам жеңіп, екіншісі жеңілетін ойындар жатады, бұл әрбір ойыншы үшін нөлдік таза пайда әкеледі. Нарықтар мен қаржы құралдарында фьючерстік келісімшарттар мен опциондар да нөлдік жиынтық ойындар болып табылады. Керісінше, нөлдік емес жиынтық – қатысушы тараптардың жалпы пайдасы мен шығынының нөлден артық немесе кем болуын көрсететін жағдайды сипаттайды. Нөлдік жиынтық ойын қатаң бәсекелестік ойын деп те аталады, ал нөлдік емес жиынтық ойындар бәсекелестік немесе бәсекелестіксіз болуы мүмкін. Нөлдік жиынтық ойындар көбінесе сызықтық бағдарламалаудың дуалдылығымен байланысты минимакс теоремасы арқылы шешіледі.
Zero sum game is a mathematical representation in game theory and economic theory of a situation that involves two sides, where the result is an advantage for one side and an equivalent loss for the other. In other words, player one's gain is equivalent to player two's loss, with the result that the net improvement in benefit of the game is zero. If the total gains of the participants are added up, and the total losses are subtracted, they will sum to zero. Thus, cutting a cake, where taking a more significant piece reduces the amount of cake available for others as much as it increases the amount available for that taker, is a zero sum game if all participants value each unit of cake equally. Other examples of zero sum games in daily life include games like poker, chess, and bridge where one person gains and another person loses, which results in a zero net benefit for every player. In the markets and financial instruments, futures contracts and options are zero sum games as well. In contrast, non zero sum describes a situation in which the interacting parties' aggregate gains and losses can be less than or more than zero. A zero sum game is also called a strictly competitive game, while non zero sum games can be either competitive or non competitive. Zero sum games are most often solved with the minimax theorem which is closely related to linear programming duality,
Анықтама
Нөлдік жиынтық қасиет (біреу пайда тапса, екіншісі жоғалтады) дегеніміз – нөлдік жиынтық жағдайдың кез келген нәтижесі Парето оптималды болып табылады. Жалпы, барлық стратегиялары Парето оптималды болатын кез келген ойын қақтығыс ойыны деп аталады. Нөлдік жиынтық ойындар – нәтижелерінің сомасы әрқашан нөл болатын тұрақты жиынтық ойындардың нақты мысалы. Мұндай ойындар интеграциялық емес, үлестіруші болып табылады; жақсы келіссөздер арқылы мүмкіндіктерді арттыруға болмайды. Егер бір шешім қабылдаушының пайдасы (немесе зияны) міндетті түрде екінші шешім қабылдаушының зиянына (немесе пайдасына) әкеп соқпаса, онда ол нөлдік емес жиынтық деп аталады. Мысалы, банандардың артығы бар ел алманың артығы бар елмен сауда жасаса, егер екі тарап та мәміледен пайда тапса, бұл нөлдік емес жиынтық жағдай болып табылады. Басқа нөлдік емес жиынтық ойындарда ойыншылардың пайдасы мен зиянының сомасы кейде бастапқыдан артық немесе кем болуы мүмкін. Нөлдік жиынтық ойында Парето оптималды табыс тұжырымы, жалпыланған салыстырмалы жеке рационалдық стандартты, қарсыласты жазалау стандартын тудырады, онда екі ойыншы да қарсыластың табысын өздеріне тиімді бағамен азайтуға ұмтылады, азды көптен артық көрмейді. Қарсыласты жазалау стандарты нөлдік жиынтық ойындарда (мысалы, соғыс ойыны, шахмат) және нөлдік емес жиынтық ойындарда (мысалы, үлестіру ойындары) қолданылуы мүмкін. Ойыншының мақсаты – өзінің пайдасын барынша арттыру, ал қарсыласы оны барынша азайтуға тырысады.
Шешім
Екі ойыншылы шекті нөлдік жиынтық ойындарда Нэш тепе-теңдігі, минимакс және максимин сияқты ойын теориясының әртүрлі шешім ұғымдары бірдей жауапты көрсетеді. Ойыншыларға аралас стратегия қолдануға рұқсат болса, ойынның әрқашан тепе-теңдігі болады.
Шешу
Екі ойыншылы, нөлдік жиынтық ойынның Нэш тепе-теңдігін сызықтық бағдарламалау мәселесін шешу арқылы табуға болады. Егер нөлдік жиынтық ойында M матрицасының элементі – ең аз сыйақыны алуға тырысатын ойыншының i таза стратегиясын, ал ең көп сыйақыны алуға тырысатын ойыншының j таза стратегиясын таңдағандағы сыйақы болсын (яғни, ең аз сыйақыны алуға тырысатын ойыншы қатарды, ал ең көп сыйақыны алуға тырысатын ойыншы бағанды таңдайды). M матрицасының барлық элементтері оң деп есептейік. Ойында кем дегенде бір Нэш тепе-теңдігі болады. Нэш тепе-теңдігін табуға болады (Raghavan 1994, p. 740) u векторын табу үшін келесі сызықтық бағдарламаны шешу арқылы: бірінші шектеу u векторының әрбір элементі теріс емес болуы керек, ал екінші шектеу M u векторының әрбір элементі кем дегенде 1 болуы керек. Нәтижелі u векторы үшін оның элементтерінің қосындысының кері шамасы – ойынның мәні болып табылады. u векторын осы мәнге көбейту ықтималдылық векторын береді, бұл максималды сыйақыны алуға тырысатын ойыншының әрбір мүмкін таза стратегияны таңдау ықтималдығын көрсетеді. Егер ойын матрицасында барлық элементтер оң болмаса, олардың барлығын оң қылу үшін жеткілікті үлкен тұрақтыны әрбір элементке қосыңыз. Бұл ойынның мәнін осы тұрақтыға дейін арттырады, бірақ тепе-теңдікке қатысты аралас стратегияларға әсер етпейді. Ең аз сыйақыны алуға тырысатын ойыншының тепе-теңдік аралас стратегиясын берілген сызықтық бағдарламаның дуалды мәселесін шешу арқылы табуға болады. Балама ретінде, M матрицасының транспозициясын және терістеуін алып (оны оң қылу үшін тұрақтыны қосып), содан кейін алынған ойынды шешу үшін жоғарыдағы әдісті қолдану арқылы табуға болады. Егер сызықтық бағдарламаның барлық шешімдері табылса, олар ойынның барлық Нэш тепе-теңдіктерін құрайды. Керісінше, кез келген сызықтық бағдарламаны екі ойыншылы, нөлдік жиынтық ойынына айнымалыларды өзгерту арқылы түрлендіруге болады, бұл оны жоғарыдағы теңдеулер түрінде көрсетеді, сондықтан мұндай ойындар, әдетте, сызықтық бағдарламаларға тең болады.
The first constraint says each element of the u vector must be nonnegative, and the second constraint says each element of the M u vector must be at least 1. For the resulting u vector, the inverse of the sum of its elements is the value of the game. Multiplying u by that value gives a probability vector, giving the probability that the maximizing player will choose each possible pure strategy. If the game matrix does not have all positive elements, add a constant to every element that is large enough to make them all positive. That will increase the value of the game by that constant, and will not affect the equilibrium mixed strategies for the equilibrium. The equilibrium mixed strategy for the minimizing player can be found by solving the dual of the given linear program. Alternatively, it can be found by using the above procedure to solve a modified payoff matrix which is the transpose and negation of M (adding a constant so it is positive), then solving the resulting game. If all the solutions to the linear program are found, they will constitute all the Nash equilibria for the game. Conversely, any linear program can be converted into a two player, zero sum game by using a change of variables that puts it in the form of the above equations and thus such games are equivalent to linear programs, in general.
Жалпыға бірдей шешім
Егер нөлдік жиынтық ойындан қашу ойыншылар үшін белгілі бір ықтималдықпен әрекет таңдауы болса, қашу әрқашан нөлдік жиынтық ойында кем дегенде бір ойыншы үшін тепе-теңдік стратегиясы болып табылады. Кез келген екі ойыншыға арналған нөлдік жиынтық ойында, нөлдік теңдікке жету мүмкін болмаса немесе ойын басталғаннан кейін сенімді емес болса, мысалы, покерде, ойыннан қашудан басқа Нэш тепе-теңдігі стратегиясы жоқ. Егер нөлдік жиынтық ойын басталғаннан кейін сенімді нөлдік теңдікке жету мүмкіндігі болса да, ол қашу стратегиясынан жақсырақ емес. Осы тұрғыдан алғанда, ойынды бастау немесе бастамау мәселесіндегі екі ойыншының нөлдік жиынтық ойындарына қарағанда, оңтайлы таңдауды есептеу кезінде үнемі сыйақы алу маңызды. Әлеуметтік психология саласынан ең көп таралған мысал – "әлеуметтік тұзақтар" ұғымы. Кейбір жағдайларда жеке мүдделерді іздеу топтың ұжымдық әл-ауқатын арттыра алады, бірақ басқа жағдайларда барлық тараптардың жеке мүдделерді іздеуі өзара зиян келтіретін мінез-құлыққа әкеледі. Коплендтің шолуында n ойыншыдан тұратын нөлдік емес жиынтық ойынды (n+1) ойыншыдан тұратын нөлдік жиынтық ойынға түрлендіруге болады, онда n+1 ойыншы, шартты ойыншы деп аталады, басқа n ойыншылардың табысының қосындысының теріс мәнін алады (жалпы табыс/шығын).
Үш адамнан тұратын нөлдік жиынтық ойындар
Үш адамнан тұратын нөлдік жиынтық ойынында ойыншылар арасында көптеген қарым-қатынастар бар екені анық, екі адамнан тұратын нөлдік жиынтық ойынында бір ойыншы жеңген нәрсені екіншісі міндетті түрде жоғалтады және керісінше; сондықтан әрқашан мүдделердің абсолютті қарама-қайшылығы болады, және бұл үш адамнан тұратын ойында да осыған ұқсас. Үш адамнан тұратын нөлдік жиынтық ойындағы ойыншының белгілі бір қимылы оған айқын пайда әкеледі деп есептеледі және ол қалған екі ойыншыға да зиян келтіруі мүмкін, немесе біреуіне пайда, екінші қарсыласына зиян келтіруі мүмкін. Сондықтан жаңа модельді енгізген кезде экономикалық шығындар мен инъекцияларға әкелетін алмастыру эффектісін ескеру керек. Осылайша, жаңа модельдерді енгізуде сақтық таныту қажет. Мысалы, егер әуежайдан ұшып шығатын және әуежайға келетін жаңа әуе компанияларының саны бірдей болса, онда қабылдаушы қалаға экономикалық үлес нөлдік жиынтық ойын сияқты болуы мүмкін. Гонконг үшін шетелдік туристердің Гонконгтағы тұтынуы табыс, ал Гонконг тұрғындарының басқа қалалардағы тұтынуы шығыс болып табылады. Сонымен қатар, жаңа әуе компанияларының пайда болуы қолданыстағы әуе компанияларына кері әсер етуі мүмкін. Осыған байланысты, жаңа авиациялық модель енгізілген кезде, модельдің экономикалық кірісі мен шығысын, сондай-ақ орын ауыстыру эффектісін ескере отырып, барлық жақтарынан іске асырылу мүмкіндігі тексерілуі керек.
Studies show that the entry of low cost airlines into the Hong Kong market brought in $671 million in revenue and resulted in an outflow of $294 million. Therefore, the replacement effect should be considered when introducing a new model, which will lead to economic leakage and injection. Thus introducing new models requires caution. For example, if the number of new airlines departing from and arriving at the airport is the same, the economic contribution to the host city may be a zero sum game. Because for Hong Kong, the consumption of overseas tourists in Hong Kong is income, while the consumption of Hong Kong residents in opposite cities is outflow. In addition, the introduction of new airlines can also have a negative impact on existing airlines. Consequently, when a new aviation model is introduced, feasibility tests need to be carried out in all aspects, taking into account the economic inflow and outflow and displacement effects caused by the model.
Қаржы нарығындағы нөлдік жиынтық ойындар
Деривативтермен сауда жасау нөлдік жиынтық ойын деп қарастырылуы мүмкін, өйткені мәміледе бір тараптан алынған әрбір доллар екінші тарапқа жоғалуы керек, сондықтан байлықтың таза трансферті нөлге тең. Опциондық келісімшарт, оның негізінде сатып алушы оған белгілі бір мерзімнен бұрын белгіленген strike price бағасымен сатушыдан негізгі активті сатып алу құқығын беретін туынды келісімшартты сатып алады, бұл нөлдік жиынтық ойынның мысалы болып табылады. Фьючерстік келісімшарт – сатып алушы белгілі бір күні белгілі бір бағаға сатушыдан негізгі активті сатып алу үшін туынды келісімшартты сатып алатын жағдайда – сонымен қатар нөлдік жиынтық ойынның үлгісі болып табылады. Себебі, мұндай келісімдердің негізгі қағидасы – олар екі тарап арасындағы келісімдер, ал бір тараптың пайдасы екінші тараптың шығындарына тең болуы тиіс. Егер негізгі активтің бағасы мерзімі өткенге дейін өсе берсе, сатып алушы опциондық/фьючерстік келісімшартты жүзеге асыра алады/жабылуы мүмкін. Сатып алушыға пайда және сатушыға шығындар сол кездегі негізгі активтің бағасы мен құны арасындағы айырмашылық болады. Демек, байлықтың таза аударымы нөлге тең. Екі түрлі қаржы құралынан ақша ағынын алмастыруды қамтитын своптар да нөлдік жиынтық ойындар деп саналады. Стандартты пайыздық своп бойынша А фирмасы тұрақты мөлшерлемені төлеп, өзгермелі мөлшерлемені алады; сәйкесінше, Б фирмасы өзгермелі мөлшерлемені төлеп, тұрақты мөлшерлемені алады. Егер ставкалар өскен жағдайда, А фирмасы пайда табады, ал Б фирмасы ставкалар айырмасынан (айналы ставка – тұрақты ставка) залал шегеді. Егер ставкалар төмендесе, онда А фирмасы жоғалтады, ал Б фирмасы ставка айырмасынан пайда табады (тұрақты ставка – жылжымалы ставка). Деривативтермен сауда жасау нөлдік жиынтық ойын деп қарастырылуы мүмкін, бірақ бұл абсолютті шындық емес екенін есте сақтау маңызды. Қаржы нарығы күрделі және көп қырлы, әртүрлі қызмет түріне қатысатын қатысушылар бар. Кейбір сауда-саттықтар бір тараптан екінші тарапқа жай ғана байлық берумен аяқталуы мүмкін болса да, нарық тұтастай алғанда таза бәсекелестікке жатпайды және көптеген мәмілелер маңызды экономикалық функцияларды атқарады. Акциялар нарығы – бұл оң сомалы ойынның керемет мысалы, оны көбінесе нөлдік сомалы ойын деп қате атаған. Бұл нөлдік жиынтық қателік: бір саудагер өз үлестерінің құнын тек басқа саудагер өз үлестерін азайтатын болса ғана арттыра алады деген түсінік. Акция нарығының басты мақсаты – сатып алушылар мен сатушыларды сәйкестендіру, бірақ баға – бұл сұраныс пен ұсынысты теңестіретін баға. Акциялар бағасы, әдетте, сатып алу туралы хабарландырулар, табыстың өсуі немесе болжамды жақсарту сияқты болашақ күтулердің өзгеруіне байланысты қозғалады. Мысалы, егер C компаниясы D компаниясын сатып алу туралы келісім жасаса, ал инвесторлар сатып алудың нәтижесінде C компаниясының синергиясы пайда болады және осылайша рентабельділігі артады деп санайды, онда C компаниясының акцияларына сұраныс артады. Бұл жағдайда компанияның барлық акцияларын иеленушілер пайдаға ие болады, бірақ басқа ойыншыларға өлшенетін шығындар болмайды. Сонымен қатар, ұзақ мерзімді перспективада қор нарығы оң сомаға байланысты ойын болып табылады. Экономикалық өсім болған сайын сұраныс артады, өнім көбейеді, компаниялар өседі және компаниялардың бағасы артады, бұл нарықта құндылық құруға және байлықты арттыруға әкеледі.
Күрделілігі
Роберт Райт өзінің "Ненульдік: Адам тағдырының логикасы" атты кітабында қоғамның күрделене келе, мамандануы артып, өзара байланысы күшейген сайын, қанағаттанудың жиынтық сомасы нөлдік емес бола түсетінін теориялық тұрғыда дәлелдеген.
Ұзартулар
1944 жылы Джон фон Нойман мен Оскар Моргенштерн кез келген нөлдік емес жиынтықты ойынды n ойыншы үшін n+1 ойыншымен нөлдік жиынтықты ойынға эквивалентті екенін дәлелдеді; (n+1)-ші ойыншы жаһандық пайданы немесе зиянды көрсетеді.
Түсініспеушіліктер
Нөлдік жиынтық ойындары және әсіресе олардың шешімдері ойын теориясын сынға түсіретін адамдар тарапынан жиі қате түсініледі, көбінесе ойыншылардың тәуелсіздігі мен рационалдығына, сондай-ақ пайдалылық функцияларының интерпретациясына байланысты. Бұдан бөлек, "ойын" деген сөз модельдің тек ойын-сауыққа арналған ойындар үшін ғана жарамды екенін білдірмейді. Саясат кейде нөлдік сома деп аталады, себебі күнделікті қолданыстағы тұйыққа тірелу идеясы "нөлдік сома" ретінде қарастырылады; алайда, саясат және макроэкономика нөлдік сома ойындары емес, өйткені олар сақталатын жүйелерді құрамайды.
Нөлдік жиынтық ойлау
Психологияда нөлдік қосынды ойлау – бұл белгілі бір жағдайды нөлдік қосынды ойыны сияқты қабылдау, онда бір адамның жемісі екінші адамның зиянымен тең болады.