摘要。本文提出了一种具有理想均衡选择能力的智能配电网新型整体日前分布式能源管理方法。客户与配电公司之间的互动被建模为单领导者多追随者的 Stackelberg 博弈。客户之间的互动被建模为非合作广义纳什博弈,因为他们面临着共同的约束。客户将总负荷的平均值保持在适当的范围内以重塑它并提高负荷系数 (LF)。配电公司的策略是通过最大化利润进行日前能源定价,在风险优化中将其制定为随机条件值,以考虑批发市场电价的不确定性。客户的策略基于可延迟负荷的每小时消耗和储能设备的预定充电/放电率以响应价格。广义纳什博弈具有多个均衡。因此,本文提出了分布式近端 Tikhonov 正则化算法来实现理想均衡。仿真结果验证了所提算法的性能,LF 提高了 31.46%,最大总需求和总计费成本分别降低了 45.89% 和 14.23%。
组合博弈是博弈论的一个分支,它让我们进一步了解决策这一主题,并使用简单的博弈制定出导致各种结果的不同策略。它引入了理性思维,玩家根据结果做出决策。这种思维方式可以应用于经济学和金融学等更大的领域,使各方能够最大化自己的收入。在本文中,我们将从广阔的视角探索组合博弈分支中的博弈论。这将通过 Pick-Up-Bricks 游戏和博弈树来实现。然后,我们将深入研究组合博弈的一类,即常规博弈游戏。为了了解它们的工作原理,我们将以 Cut-cake 为例。我们将继续讨论四种不同类型的游戏、博弈总和以及常规博弈中位置的属性。之后,我们将讨论公正博弈,并通过分析 Nim 游戏来介绍 MEX 原则。最后,我们将将 MEX 原则应用于 Shade 游戏。
我们感谢芝加哥大学、EIEF 和路易斯大学、北京大学、BSE 夏季论坛、ECB、卡福斯卡里、博洛尼亚大学、俄亥俄州立大学、苏黎世大学、2021 年 NBER 夏季学院、第五届圣地亚哥宏观研讨会、里士满联邦储备银行、芝加哥联邦储备银行、理论茶 UofC 研讨会和芝加哥大学偏微分方程素养研讨会的研讨会参与者。我们感谢 Adrien Auclert、David Baquee、Andres Blanco、Paco Buera、Luca Dedola、Jennifer La'O、Rody Manuelli 和 Rob Shimer 的评论。Ken Miyahara 提供了出色的研究协助。Souganidis 获得了美国国家科学基金会拨款 DMS-1900599、海军研究办公室拨款 N000141712095 和空军科学研究办公室拨款 FA9550-18-1-0494 的部分资助。
博弈证明构成了非量子密码安全论证的强大框架,最显著的应用是在不可微性背景下。此类证明的一个基本要素是随机原语的惰性采样。我们通过概括两种最近开发的证明技术开发了一个量子博弈证明框架。首先,我们描述了如何使用 Zhandry 的压缩量子预言机 (Crypto'19) 对一类非均匀函数分布进行量子惰性采样。其次,我们观察了 Unruh 的单向隐藏引理 (Eurocrypt'14) 也可以应用于压缩预言机,为博弈基本引理提供了量子对应物。随后,我们使用我们的博弈框架来证明海绵结构的量子不可微性,假设内部函数为随机。
在大流行事件期间,诸如保持社交距离之类的策略对于减少同时感染和减轻疾病传播至关重要,这与医疗系统崩溃的风险非常相关。尽管可以推荐甚至强制实施这些策略,但它们的实际实施可能取决于人群对潜在感染相关风险的认知。例如,当前的 COVID-19 危机表明,有些人比其他人更容易保持孤立。为了更好地理解这些动态,我们提出了一个流行病学 SIR 模型,该模型使用进化博弈论将社会策略、个人风险感知和病毒传播结合在一个过程中。特别是,我们考虑一种在人群中传播的疾病,其主体可以在自我隔离和不顾任何流行病风险的生活方式之间进行选择。策略的采用是个人的,取决于感知到的疾病风险与隔离成本的比较。博弈收益决定策略的采用,而流行病过程决定主体的健康状况。同时,感染率取决于主体的策略,而感知到的疾病风险取决于受感染主体的比例。我们的结果表明,感染浪潮反复出现,这在以往自愿隔离的历史流行病场景中很常见。特别是,随着人们的疾病意识降低,这种浪潮会再次出现。值得注意的是,风险认知是控制感染峰值大小的基础,而最终的感染规模主要由感染率决定。意识低下会导致单一而强烈的感染峰值,而疾病风险越大,峰值越短,但频率越高。提出的模型自发地捕捉了大流行事件的相关方面,突出了社会策略的基本作用。
理论的相关性自测试解决了我们是否可以从理论在特定信息处理任务中的表现中识别出理论中可实现的相关性集的问题。应用于量子理论,它旨在识别一种信息处理任务,该任务的最佳性能只有通过在任何因果结构中实现与量子理论相同的相关性的理论才能实现。在 [Phys. Rev. Lett. 125 060406 (2020)] 中,我们为此引入了一个候选任务,即自适应 CHSH 游戏。在这里,我们分析了在不同的广义概率理论中赢得这个游戏的最大概率。我们表明,具有由最小或最大张量积给出的联合状态空间的理论不如量子理论,然后再考虑其基本系统具有各种二维状态空间的理论中的其他张量积。对于这些,我们发现没有理论在自适应 CHSH 游戏中胜过量子理论,并证明在各种情况下都不可能恢复量子性能。这是迈向普遍解决方案的第一步,如果成功,将产生广泛的影响,特别是可以进行一项实验,排除所有可实现关联集与量子集不一致的理论。
博弈由参与者可以选择的行动或步骤、行动的顺序(如果有的话)以及所有参与者选择的所有逻辑可能组合所产生的收益指定。在第 6 章中,我们看到了将行动顺序从连续变为同时或从同时变为连续可以改变博弈的结果。增加或删除参与者可以选择的行动,或者改变某些终端节点或博弈表某些单元格的收益也可以改变结果。除非博弈规则是由外部权威制定的,否则每个参与者都有动机操纵规则,以产生对自己更有利的结果。以这种方式操纵博弈的手段称为战略行动,这也是本章的主题。战略行动会改变原始博弈规则,从而创建新的两阶段博弈。从这个意义上讲,战略举措类似于我们在第 8 章中研究的直接信息交流。但是,对于战略举措,第二阶段是原始博弈,通常会对举措的顺序和收益进行一些调整;而对于直接交流博弈,则没有这种改变。在具有战略举措的博弈中,第一阶段指定了你在第二阶段的行动。不同的第一阶段行动对应不同的战略举措,我们将它们分为三类:承诺、威胁和许诺。这三种手段的目的都是改变第二阶段博弈的结果以使自己受益。哪一种手段适合你的目的取决于具体情况。但最重要的是,这三种手段中的任何一种只有在其他博弈者相信你在第二阶段确实会按照第一阶段的宣言行事时才会奏效。
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本研究集中于同时移动的非合作量子博弈。其中一部分显然不是新的,但为了自洽起见,将其包括在内,因为它致力于介绍相关主题的数学和物理基础,以及如何将简单的经典博弈修改为量子博弈(此过程称为经典博弈的量化)。简要强调了博弈论与信息科学之间的联系,并揭示了量子纠缠的作用(在量子博弈论中起着核心作用)。利用这些工具,我们研究了一些基本概念,例如纯策略和混合策略纳什均衡的存在(或不存在)及其与纠缠程度的关系。本研究的主要结果如下:1)基于最佳响应函数法构建数值算法,旨在寻找量子博弈中的纯策略纳什均衡。该形式化方法基于将连续变量离散化为点的网格,可应用于基于最佳反应函数法的双人双策略经典博弈中的量子博弈。2)应用该算法研究纯策略纳什均衡的存在与否与纠缠度(由连续参数γ指定)的关系问题。结果表明,当经典博弈GC存在非帕累托有效的纯策略纳什均衡时,具有最大纠缠度(2γ=π)的量子博弈GQ不存在纯策略纳什均衡。通过研究非对称囚徒困境博弈,发现存在一个临界值02γ<<πc,使得当γγ<c时,存在纯策略纳什均衡
博弈论是研究冲突与合作的分析框架。早期的研究工作受到赌博和国际象棋等娱乐游戏的启发,因此博弈论中出现了“博弈”一词。但很快人们就发现,该框架的应用范围要广泛得多。如今,博弈论已用于许多学科的数学建模,包括许多社会科学、计算机科学和进化生物学。在这里,我主要从经济学中举出例子。这些笔记是对一种称为战略形式博弈(也称为标准形式博弈)的数学形式主义的介绍。目前,将战略形式博弈视为代表一种非时间互动:每个玩家(用博弈论的语言)在不知道其他玩家做了什么的情况下采取行动。一个例子是双人游戏石头剪刀布的单个实例(您可能已经很熟悉,但将在下一节中讨论)。在配套笔记《博弈论基础 II:扩展形式博弈》中,我开发了一种称为扩展形式博弈的替代形式主义。扩展形式博弈明确地捕捉了时间因素,比如在标准国际象棋中,玩家按顺序移动,并且每个玩家都知道游戏中之前的动作。如我在扩展形式博弈的笔记中所讨论的,有一种自然的方式可以为任何扩展形式博弈提供战略形式表示。还有第三种形式,称为联盟形式博弈(也称为特征函数形式)。联盟形式抽象了个体玩家行为的细节,而是关注物理上可能的收益分配,既适用于所有玩家一起,也适用于每个玩家子集(联盟)。我(目前)没有关于联盟形式博弈的笔记。Osborne (2008) 是一篇关于战略和扩展形式博弈研究的简短入门文章。Gibbons (1992) 是博弈论的标准本科教材,我经常在自己的课程中使用。其他选择包括 Osborne (2003)、Watson (2013) 和 Tadelis (2013)。标准的研究生博弈论教材是 Fudenberg 和 Tirole (1991)。我还推荐 Myerson (1991)、Osborne 和 Rubinstein (1994) 和 Mailath (2019)。研究生微观经济理论教材中也有关于博弈论的很好的介绍,例如 Kreps (1990)、Mas-Colell