卷 I · 在场CH 02深度 2/24

没人后悔的那一格

这本书的书名来自一个定义。均衡这个词听起来很玄,其实它说的事情朴素得过分:站在事后回看,在别人都不改的前提下,我换任何一手都不会更好——也就是我不后悔。当桌上每个人都这么说时,这一格就锁死了。它未必好,但它稳。

纳什均衡混合策略唯一的 1/3

▷ 轮到你

石头剪刀布。你和一个人要连打一千局,赢一分输一分,平手零分。对方是个很强的对手,会盯着你的历史找规律。

问:你该怎么出,才能保证自己长期不亏?

A 找规律。观察他的偏好,多出克制他常出的那手 B 完全随机,三个各 1/3 C 完全随机,但布出得多一点——毕竟很多人爱出石头 D 石头剪刀布没有「该怎么出」,全靠临场感觉

顺带一问:如果规则改成「赢石头得 10 分,赢别的还是 1 分」,你的出手频率该怎么变?把这两个答案都在心里落一下。

先把「均衡」这个词从神坛上请下来

上一章我们用划线法找到了一格,说它是「没人后悔的那一格」。现在把这句话拧紧一点,拧成一个能验算的东西。

一组选择(我选这个、你选那个)叫做均衡,如果同时满足两条:

  1. 在你的选择不变的前提下,我换成别的任何一手,收益都不会更高;
  2. 在我的选择不变的前提下,你换成别的任何一手,收益也都不会更高。

就这两条。它们正是划线法里的横杠和竖杠:第 1 条说「这一格上有横杠」,第 2 条说「这一格上有竖杠」。

请注意这个定义里没有的东西:

  • 没说这一格对大家最好(第 1 章那个「都招供」明显不是);
  • 没说这一格公平;
  • 没说人们会「找到」它,或者会自愿走过去;
  • 甚至没说它唯一——一张表上可以有好几个。

它只说了一件事:如果事情停在这里,那它就停得住。因为想动的人,动了都会变差。

✎ 术语正名

这个概念的正式名字叫纳什均衡(Nash equilibrium),因为约翰·纳什在 1950 年证明了一件事:任何有限的博弈,都至少存在一个均衡——只要允许玩家掷骰子。这句话的分量在下面会说清楚。

「均衡」这个译名带着物理学的味道,其实挺贴切:它就像放在碗底的一颗珠子。碗底不一定是房间里最低的地方,但珠子在那儿不会自己动。

麻烦来了:一张对不上杠的表

猜硬币。两个人同时亮出正面或反面:一样,我赢;不一样,你赢。

                你:正            你:反
  我:正         +1 \ −1          −1 \ +1
  我:反         −1 \ +1          +1 \ −1

划一遍线。第一列(你出正):我出正得 +1,出反得 −1,我最好出正——横杠在左上。第二列(你出反):我最好出反——横杠在右下。第一行(我出正):你出正得 −1,出反得 +1,你最好出反——竖杠在右上。第二行:竖杠在左下。

                你:正            你:反
  我:正         +1 \ −1  ▲       −1 \ +1  ▶
  我:反         −1 \ +1  ▶       +1 \ −1  ▲

# 四道杠,没有一格同时有两道。◆ 一个都没有。

没有均衡。四道杠像四个人在追着彼此转圈:我猜你出正我就出正,你察觉了就出反,我察觉了就出反,你察觉了又出正……这个圈永远转不完。

这就是麻烦。上一章那套办法在这里彻底失效了。

解法:把「掷骰子」也算成一种选择

转机在于把选项的定义放宽一点。除了「出正」和「出反」,我们允许第三种东西:以某个概率出正,以剩下的概率出反。这样的选择叫混合策略

为什么允许掷骰子就一定有均衡?直觉是这样的:纯粹的选择只有几个孤立的点,转起圈来找不到落脚处;而一旦允许概率,选项就从几个点变成了一整段连续的区间——你可以出 50% 的正,也可以出 50.1% 的正。在连续的空间里,那个「转圈」的过程一定有一个不动点。纳什 1950 年那篇只有一页多的论文,证的就是这件事。

那么猜硬币的均衡在哪?这里出现了全书第一个真正反直觉的地方,我要把它单独拿出来说。

你的概率不是为你自己服务的

假设我以概率 p 出正。什么样的 p 才算是均衡的一部分?

先问一个更小的问题:如果我的 p 让「出正」对你比「出反」更划算,会发生什么?那你就会一直出反。而如果你一直出反,我最好也一直出反——我的 p 就不该是原来那个值了。所以这不是均衡。

反过来,如果我的 p 让「出反」对你更划算,同样不稳。

剩下唯一的可能是:我的 p 恰好让你出正和出反一样好。只有在这种「你无所谓」的状态下,你才愿意也去掷骰子,而我的骰子才站得住。

请把这句话读两遍:我的概率,是用来让「你」无所谓的。于是解这个概率的方程里,写的全是你的收益数字,一个我的数字都没有。

# 我出正的概率记作 p。让你在正和反之间无所谓:
#   你出正的收益 = p·(−1) + (1−p)·(+1)
#   你出反的收益 = p·(+1) + (1−p)·(−1)
#   相等 ⇒ −p + 1 − p = p − 1 + p ⇒ 2 = 4p ⇒ p = 1/2

# 注意方程里出现的每一个数字,都是 你 的收益。
# 我的收益从头到尾没有参与。

猜硬币是对称的,所以这一点还不够刺眼。第 5 章会把它推到极限,给你看一个提高罚款却完全不改变违规率的例子。现在先记住这个形状:混合均衡里,每个人的概率都是由对手的收益决定的。

石头剪刀布:唯一的 1/3

同样的道理搬到三个选项上。让对方在石头、剪刀、布之间完全无所谓,需要我出这三手的概率满足两个方程;解出来是 1/3、1/3、1/3,而且这是这张表唯一的均衡——不是「之一」,是唯一。上面 demo 里的引擎是把所有可能的支撑组合逐个试过一遍才这么说的。

顺便回答开头那个附加问题:如果把「赢石头」的奖励从 1 分提到 10 分,的出手频率会怎么变?

按刚才的逻辑:我的频率由对方的收益表决定。改的是我赢的时候我拿多少,动的是我的表。所以变的是对方的频率,我的不变。这个结论第 5 章还会再来一次,那时候它会难受得多。

▸ 在现实里

凡是「被看穿就完蛋」的事情,均衡都是混合的:查票、查酒驾、抽检、反作弊风控、渗透测试的时间点、体育比赛里的战术选择。这类场合有一个共同特征——可预测本身就是漏洞

所以真实世界里的稽查往往刻意随机:不是因为随机公平,是因为任何固定规律都会被最优应对掉。而随机的频率不是拍脑袋定的,它有一个精确解,并且——这是最反直觉的部分——那个解写在被查一方的收益表里,不在稽查方的表里。

✗ 这个直觉是错的

「混合策略就是『没想清楚,随便出』。真正的高手应该有确定的打法。」

混合策略是算出来的确定打法,只不过它的输出是一组频率而不是一个动作。1/3 这个数是唯一解,差一点点都会被对手利用。

还有一层更深的:均衡里你之所以愿意掷骰子,恰恰是因为此刻三手对你完全一样好。所以「我随便出」和「我精确地按 1/3 出」,对你自己的收益毫无差别——差别在于,前者会在长期里露出规律,被对方抓住。

◇ 摊牌

正确答案是 B:三个各 1/3,而且这是唯一的答案。

附加问题的答案:把「赢石头」的奖励提到 10 分,你自己的出手频率一点都不变,变的是对手的。

A 「找规律」——对付真人时这确实有用,而且非常有用。但它回答的是另一个问题:「怎么打败一个不在均衡上的对手」。题目里说了对方很强;一旦他也在找你的规律,找规律就变成了那个转不完的圈。均衡是这个圈唯一的出口。 C 「布多一点」——这是对「人爱出石头」这条经验的最优应对,本身没错。它的问题是:一旦你这么做,你就可被应对了。均衡的意义正在于它不可被应对——对方知道你在按 1/3 出,也拿你没办法。 D 「没有该怎么出」——错在把「解不出来」当成了「不存在」。1/3 不是玄学,它是一个两元一次方程组的唯一解,第 21 章还会让一台完全不懂博弈论的机器自己撞出这个数来。
◆ 换你定规则

猜硬币这类局,两边期望收益都是 0,谁也占不到便宜。如果你是规则制定者,想让这个局有一个确定的、不用掷骰子的答案,你改什么?

同时出手 ⇒ 四道杠转圈 ⇒ 没有纯策略均衡,只能掷骰子。 改成一先一后,后手能看见先手出什么 ⇒ 后手永远赢。局立刻有了确定的答案,代价是它变得完全不公平。

「同时出手」这个看似无关紧要的细节,原来是这个局的全部结构。第 8 章专门讲顺序。

这一章的一句话

均衡是一张没人后悔的表:它不保证好,只保证没人能靠自己走开;而当纯粹的选择对不上杠时,答案总在概率里,并且那个概率是为对手准备的。

下一章回到那张让人不舒服的表,把它和另外三张只差几个数字的表摆在一起。同样的划线法、同样的四个格子,结局天差地别:一张表上桌子被清空,一张表上留下 4 分没人拿,一张表上有两个都稳得住的均衡而它们相差 2 分,还有一张表连均衡都会撞车,撞车的概率精确到 1/9