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【博弈的乐趣 - 海盗分赃问题】- 有意思的数学 07

可以直接看原汁原味的TED-Ed视频,或者编者根据微博@谷大白话老师翻译整理的文字版。

 

视频1
一、《海盗准则》至高无上
今天海盗们收获颇丰,Amaro和他的4个海盗伙伴,Bart ,Charlotte,Daniel和Eliza行了大运,抢到了一个装有100枚金币的宝盒。不过问题来了,他们必须按照《海盗准则》来分赃。

图1
Amaro是船长,首先由他提议如何分配金币,接着每位海盗,包括Amaro自己投票表示赞同或反对,如果投票通过或出现平票,就按Amaro的提议来分赃,但是如果反对票占大多数,Amaro就得投海赴死。

图2
那么Bart就会接任船长一职,然后Bart可以重新提一个分赃方案,活着的海盗们再次投票,但如果他的计划也没有通过,他也得去跳海,就有Charlotte取而代之。

图3
就这样一直重复这个程序,由Daniel和Eliza以此接任船长。直到某人的提议通过,或只剩下一个海盗。
二、船长的难题
每位海盗的目标自然都是保命,同时尽可能的争取金币,但是出于海盗的天性,他们彼此之间互不信任,所以不会提前串通合作,他们又都是嗜血海盗,如果对自己最后分得的金币数量没有影响,他们会故意把船长逼死,只为好玩而已。
最后需要说明的是,每位海盗都具有超强的逻辑推理能力。也知道大家都这样,那么船长Amaro应该如何提议才能确保自己活命,并且得到尽可能多的金币呢?

图4
三、狡猾海盗们的推理
如果按直觉来解题,船长Amaro似乎应该用大部分的金币来贿赂另外4位海盗,以提高自己提议通过的几率,其实他大可不必如此,这是为什么呢?
如前面所述,海盗们清楚知道彼此都是逻辑推理高手,所以他们投票时也不会只看到眼前的提案,而是会盘算后面可能会出现的所有情况。由于这样提案的顺序是提前安排好的,因此他们每个人都能准确推导出任何情况下别人会怎么投票,并作出相应调整。

图5
Eliza排在最后,她要考虑的情况最多,所以我们就先来捋一捋她的思路。她会从最后一种可能性开始反推:如果只剩下她和Daniel两个人的话,Daniel显然会提议金币都归他所有,Eliza只有一票,不够否决他的提议,所以Eliza无论如何都要避免这种情况发生。

图6
现在我们往前推一步,剩3个海盗的时候,Charlotte来提议。大家都能推导出,如果Charlotte的提议没有通过,决定权就会落到Daniel手上。Daniel会独占所有金币,而Eliza则一无所获。

图7
所以如果Charlotte想获得Eliza的赞同票,只要保证Eliza不要空手而归就行——分她一枚金币。这样就确保了Eliza会支持自己,于是Charlotte根本不用给Daniel一分一毫。

图8
那如果剩4个海盗呢?作为船长的Bart依然只需要另外一张赞同票就可以确保提议通过,他能推出Daniel不会希望由Charlotte来做决定,所以他会提议分Daniel一枚金币,来换取他的支持,而Charlotte和Eliza则要空手而归了。

图9
现在我们就可以来推理5个海盗都在的初始投票情况了,将所有情况都考虑清楚之后,Amaro能推导出如果自己被逼跳海后,决策权就会落到Bart手上,那Charlotte和Eliza就要吃大亏了,所以他会给她们两个各分一枚金币,自己留98枚。

图10
当然Bart和Daniel会投反对票,但Charlotte和Eliza会被形势所逼献上赞同票——因为其他情况对她们而言会更不利。

图11
四、博弈论中的共同知识
这个海盗分赃谜题其实包含了很多博弈论的有趣概念,其中一个概念是“共同知识”。

图12
这个概念假设所有局中人都知道彼此掌握的信息,还能以此推导出别人的思路,最后的分配结果是“纳什均衡”的范例。

图13
每位参与者都对其他人的策略心知肚明,并且会相应调整自己的决策。尽管彼此不合作可能导致人人受损,但任何人擅自改变策略,对自己都没有好处。
所以看来Amaro会成功拿走大部分金币,而其他的海盗们最好想想如何运用自己杰出的逻辑思维能力来修订一下这个荒唐的《海盗准则》吧。

图14
根据有关TED Ed视频:Can you solve the pirate riddle?及维基百科编写。完整视频与字幕,微信后台回复关键字[TED]得到国内云盘下载地址。更多TED Ed视频见下图或未来继续推出的文章。

图15

 

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