Введение

В теории игр, игра в развернутой форме – это спецификация игры, позволяющая (как следует из названия) явно представить ряд ключевых аспектов, таких как последовательность возможных ходов игроков, их выбор в каждой точке принятия решения, (возможно, неполная) информация, которой обладает каждый игрок о ходах другого игрока в момент принятия решения, и выигрыши для всех возможных исходов игры. Игры в развернутой форме также позволяют представить неполную информацию в виде случайных событий, моделируемых как "ходы природы". Представления в развернутой форме отличаются от нормальной формы тем, что они обеспечивают более полное описание рассматриваемой игры, в то время как нормальная форма просто сводит игру к матрице выплат.

Неполная информация

Игрок может не знать точно выигрышей в игре или типов своих оппонентов. Такая игра обладает неполной информацией. В развернутой форме она представляется как игра с полной, но несовершенной информацией, используя так называемое преобразование Харсаньи. Это преобразование вводит в игру понятие выбора природы или выбора Бога. Рассмотрим игру, в которой работодатель решает, нанять ли соискателя. Способности соискателя могут быть либо высокими, либо низкими. Уровень его способностей случаен: он обладает низкой способностью с вероятностью 1/3 или высокой способностью с вероятностью 2/3. В этом случае удобно моделировать природу как своего рода игрока, который выбирает способности соискателя в соответствии с этими вероятностями. Однако природа не имеет собственных выигрышей. Выбор природы в дереве игры представлен незаполненным узлом. Рёбра, исходящие из узла выбора природы, маркируются вероятностью соответствующего события. Игра слева – это игра с полной информацией (все игроки и выигрыши известны всем), но с несовершенной информацией (работодатель не знает, какой ход сделала природа). Начальный узел находится в центре и не заполнен, поэтому природа ходит первой. Природа с одинаковой вероятностью выбирает тип игрока 1 (что в этой игре эквивалентно выбору выигрышей в поддереве), либо t1, либо t2. У игрока 1 есть различные информационные множества для каждого из этих типов; то есть игрок 1 знает, какой он тип (это не обязательно должно быть так). Однако игрок 2 не наблюдает выбор природы. Он не знает тип игрока 1; однако в этой игре он наблюдает действия игрока 1, то есть имеет совершенную информацию. Действительно, теперь уместно изменить вышеприведенное определение полной информации: на каждом этапе игры каждый игрок знает, какие ходы были сделаны другими игроками. В случае частной информации каждый игрок знает, что делает природа. Информационные множества, как и прежде, обозначаются пунктирными линиями. В этой игре, если природа выбирает t1 в качестве типа игрока 1, игра будет похожа на самую первую описанную игру, за исключением того, что игрок 2 об этом не знает (и сам факт пересечения его информационных множеств лишает это статуса поддерева). Существует одно разделяющее совершенное байесовское равновесие, то есть равновесие, в котором разные типы действуют по-разному. Если оба типа играют одно и то же действие (объединяются), равновесие не может быть устойчивым. Если оба играют D, игрок 2 может только сформировать убеждение, что он находится в любом узле информационного множества с вероятностью 1/2 (поскольку такова вероятность увидеть любой тип). Игрок 2 максимизирует свою выгоду, играя D'. Однако, если он играет D', тип 2 предпочтет играть U. Это не может быть равновесием. Если оба типа играют U, игрок 2 снова формирует убеждение, что он находится в любом узле с вероятностью 1/2. В этом случае игрок 2 играет D', но тогда тип 1 предпочтет играть D. Если тип 1 играет U, а тип 2 играет D, игрок 2 будет играть D' независимо от наблюдаемого действия, но тогда тип 1 предпочтет D. Следовательно, единственное равновесие заключается в том, что тип 1 играет D, тип 2 играет U, а игрок 2 играет U', если он наблюдает D, и рандомизирует, если он наблюдает U. Своими действиями игрок 1 сигнализирует о своем типе игроку 2.

Бесконечное пространство действий

Возможно, что у игрока есть бесконечное количество возможных действий на выбор в конкретном узле решения. Для представления этого используется дуга, соединяющая два ребра, исходящих из рассматриваемого узла решения. Если пространство действий представляет собой континуум между двумя числами, то нижнее и верхнее ограничивающие числа располагаются соответственно в нижней и верхней части дуги, обычно с переменной, используемой для выражения выигрышей. Бесконечное число узлов решения, которые могут получиться, представляется одним узлом, расположенным в центре дуги. Аналогичный прием используется для представления пространств действий, которые, хотя и не бесконечны, но достаточно велики, чтобы было непрактично представлять каждое действие отдельным ребром. Дерево слева представляет такую игру, либо с бесконечными пространствами действий (любое действительное число от 0 до 5000), либо с очень большими пространствами действий (например, любое целое число от 0 до 5000). Это будет уточнено в другом месте. Здесь предположим, что это первое, и для конкретности будем считать, что оно представляет две фирмы, участвующие в конкуренции Штакельберга. Выигрыши для фирм представлены слева, где q1 и q2 – это выбранные ими стратегии, а c1 и c2 – некоторые константы (в данном случае предельные издержки каждой фирмы). Подигровые совершенные равновесия Нэша для этой игры можно найти, взяв первую частную производную каждой функции выигрыша по переменной стратегии последователя (фирмы 2) (q2) и определив ее функцию наилучшего отклика. Тот же процесс можно применить и к лидеру, за исключением того, что при расчете своей прибыли он знает, что фирма 2 выберет указанный отклик, и поэтому это можно подставить в его задачу максимизации. Затем он может решить уравнение относительно q1, взяв первую производную, получив значение для подстановки в функцию наилучшего отклика фирмы 2, и это будет подигровым совершенным равновесием Нэша.