納什來了
8月13日晚,第74屆諾貝爾經濟學獎得主約翰 納什從青島大學校長徐建培教授的手中接過聘書,與其他12位博弈論大師一道成為青島大學理工學院的名譽教授。
這是約翰 納什和他的夫人艾米西亞第一次來到中國。他的青島之行的目的是參加青島大學主辦的2002年國際數學家大會“對策論及其應用”衛星會議。
約翰 納什是一個天才數學家,今年3月,以他為主人公原型的影片《美麗心靈》成為第74屆奧斯卡金像獎得主。約翰 納什的到來自然成為媒體關注的焦點。
弗吉尼亞的無名小子
納什22歲就成為國際數學大師。了解納什,多數人是從教科書中的定語或者是從今年獲得奧斯卡金像獎的影片《美麗心靈》的簡介中了解的一個大概。
“那部電影,我認為是很成功的。”或許是長途旅行的疲勞,納什在活動中顯得寡言少語。但他還是介紹了自己的一切和他對自傳影片《美麗心靈》的評價。
納什1928年6月13日出生於美國弗吉尼亞州的布魯弗爾德。其父祖籍德克薩斯,畢業于德克薩斯農業機械學院,是一位電氣工程師。母親祖籍加利福尼亞,西弗吉尼亞大學畢業,是一位中學教師。
“我本是弗吉尼亞的一個無名小子。”在接受正規初級教育以前,納什上過幼兒園,父母給他一本康普頓圖畫百科全書,現在回想起來,納什認為他從中學到了很多東西,同期他還閱讀了一些自己家裏和外祖母家裏的藏書,這些都給了他不少教益。中學時代的納什對數學比較感興趣,以至於很多年後他還記得中學時的數學教材和編者姓名以及當時著名的費爾瑪定理。
在中學時代,納什打算將來像父親一樣做個電氣工程師,因此中學畢業後他進入匹茲堡卡耐基技術學院(卡耐基梅隆大學的前身),並獲得了西屋獎學金,專業是化學工程。但納什對化學中繁瑣的數量分析和枯燥的實驗操作感到乏味,認為這些不能引發大腦的思考和理解能力的發展。1946年,數學系的老師鼓勵他轉到數學系去,納什轉到了數學系。這期間,納什選了一門“國家經濟學”的選修課(這是納什惟一接受的經濟學教育),通過這門課他開始接觸到一些經濟學的內容,課程結束後,納什還寫了一篇論文叫“討價還價問題”,這些都促使納什對博弈理論産生了濃厚興趣,據納什介紹,這對他後來的研究有相當重要的影響。
在數學系,納什的學業非常出色,以至於畢業時學校不但給了他學士學位,還給了他碩士學位。1948年大學畢業後,納什同時獲得哈佛大學和普林斯頓大學的獎學金,但後者對納什更為熱情,塔克教授(後來成為納什的博士導師)親自給納什去了封信,鼓勵他來求學,因此納什20歲就成為了普林斯頓大學數學系的博士生。
讀博期間,納什對博弈論的興趣更為濃厚,這成為納什學術生涯中最重要的一段時間,他先後寫作了論文《討價還價問題》(修改稿)、《兩人合作博弈》、《一個簡單的三人撲克博弈》(與另一個博弈論專家沙浦利合作)、《N人博弈的均衡點》以及博士論文《非合作博弈》。並以“非合作博弈”為題做博士論文。也正是在這篇博士論文基礎上改寫成的同名論文《非合作博弈》,確立了納什在非合作博弈理論研究中的奠基者地位,而這時的納什才22歲。
也許是天妒英才,正當麻省理工學院準備提升他為正教授時,30歲的他卻得了嚴重的“妄想型精神分裂症”,從此他從學術界銷聲匿跡,飽受精神病的折磨長達30多年。
一個數學天才
“毫無疑問,納什是一個天才!”負責籌備會議的高紅偉博士告訴記者。“他20多歲的時候的博士論文提出的‘納什均衡’理論就奠定他在國際數學界的大師地位,也是他在1994年獲得諾貝爾經濟學獎的重要的理論根據。”
別人把他當作天才,納什卻不以為然。他説,在普林斯頓大學,他的分數並不是最高的,但在少數人的眼裏,納什是一個非常有創造性的學生。
據納什自己回憶,在普林斯頓大學的學習生涯對他來説是最寶貴的一段時光,因為那時候因為希特勒的驅逐政策使得很多傑出的歐洲學者來到美國,來到普林斯頓,愛因斯坦也在其中。有一個叫馮 諾依曼(博弈論的創始人)的人也是從歐洲來的,納什對他的理論很感興趣,身邊每一個普通的自然現象都會激勵他對數學的思考。
有一次納什設法見到馮 諾依曼,並通過自己的證明向他説明這個理論很簡單,儘管當時他還只是一個學生。但是馮 諾依曼對此不感興趣。
當他向愛因斯坦説明自己的理論時,愛因斯坦要求他證明一下。愛因斯坦對納什還算客氣,納什把他的公式寫在黑板上,然後解釋有關重力、磨擦和放射的想法,他們在黑板前討論了半個小時。最後,愛因斯坦微笑著對他説:“年輕人,你最好多學一點兒物理。”
“馮 諾依曼那樣做可能是因為他已經感覺到這個年輕人可能將要挑戰自己的理論,是自己的對手,他不得不進行抵抗。”納什還自我解嘲地説,他和馮 諾依曼玩了一個非合作遊戲,對方的態度完全可以理解。
談到“納什均衡”,有的記者請納什用通俗的語言來解釋他的理論。納什出語驚人:“‘納什均衡’並不高深,就像三個人玩撲克一樣!”
他舉出了中國人發明的一種撲克遊戲,認為這就是一個簡單的三人博弈問題,能夠充分表明“納什均衡”論,同時也可以説明其獨特性和價值性,更為複雜的博弈遊戲也可有同樣的解決方法。
納什説,他其實只做了兩件事情:一是研究過討價還價的問題;二是關注了經濟問題並從數學的角度加以分析。
1948年,這位數學天才首次引起數學界的關注,此後十多年裏,納什的傑出工作證明自己是20世紀下半葉最重要的數學家。1958年《財富》雜誌把納什評為新一代天才數學家中最出色的人物。納什的成就迅速為他贏得了尊敬和榮耀。他到處講學、演説,與各國大牌數學家會面,事業如日中天。
納什1978年獲馮 諾伊曼獎。1994年瑞典皇家科學院的公報稱:“納什由於引入了合作博弈與非合作博弈的區分,併為非合作博弈創立了一種均衡概念。這種均衡概念現在被命名為‘納什均衡’。”納什因此榮獲1994年諾貝爾經濟學獎。
在現代生活中,博弈論越來越廣泛地用在經濟、軍事等領域,從數學的神殿中走入現實生活。博弈論成為聰明理智的決策者認識、研究和解決現代市場經濟條件下衝突與合作的利器,被人們稱作“紀念人類文明發展的十八座里程碑”。
三個囚徒的故事
關於博弈論,流傳最廣的是一個叫做“囚徒困境”的故事。
説的是有兩個人,縱火之後逃跑被警察抓住了。因為證據不夠充分,法官分別對他們説,如果你招了,他不招,那麼你會作為證人而被無罪釋放,他將被判15年徒刑;如果你招了,他也招了,你們都被判10年;如果你不招,他招了,他被無罪釋放,你被判15年,如果你們都不招,各判一年。
這兩個人都會做這樣一個盤算過程:假如他招了,我不招,得坐15年監獄,招了才10年,所以招了划算;假如他不招、我不招,坐一年監獄(這顯然不行,因他們無法串供),如果招了,馬上獲釋,也是招了划算。綜合以上兩種情況考慮,還是招了划算。
最終,兩個人都選擇了招,結果都被判10年刑期。
這個故事説明,在一個集體裏,有可能每個人都是理性的選擇,但對於整個集體來説卻是不理性的。而傳統經濟學認為市場經濟有一隻“看不見的手”,每個人的理性選擇最終會造成對整個集體的最大利益。問題是,就像囚徒困境一樣,這只看不見的手在參與選擇的人數只有少數幾個的時候會失去作用,因為人們決策的過程會考慮其他參與者的想法,就像賭博和下棋的時候一樣,這就與買家和賣家數量都巨大時的競爭出現了不同的情況。這樣,要讓整個集體獲得最大的利益,就要另尋一套思路了。
正是在納什獲得諾貝爾獎的1994年,美國政府拍賣了無線波譜頻道許可證,這些許可證確保美國各個主要城市擁有3個相互競爭的移動通信服務供應商。這場拍賣會是由一群年輕的經濟學家設計的,他們使用的就是當年獲得諾貝爾獎的納什等人發明的方法。拍賣取得了極大的成功,被認為是有史以來經濟學原理應用於公共政策方面最成功(且利潤最豐厚)的典範之一。
而在新西蘭的同樣的拍賣會,由於沒有應用博弈論,結果損失巨大,一個大學生用1塊錢投標居然得到了一個小城市的電視許可證,原因是沒有其他人參與競爭。
在我國最早系統進行博弈理論研究的中科院院士、青島大學教授張嗣瀛告訴記者:“我國古代的田忌賽馬、黔驢技窮等故事是博弈論應用的典範。在20年前,我國的博弈理論研究就和國際水平同步,中外數學家在共同開發研究這一新的領域。”
我要參加啤酒節
對於青島,納什也充滿了好奇。在與青島市市長杜世成的半小時的會見中,納什用了很長的時間與杜世成討論青島啤酒和青島的歷史問題。當他聽説近期青島要舉辦啤酒節時,納什和另一名諾貝爾經濟學獎得主澤爾騰表示願意參加啤酒節的開城式。
在會議組委會為他們舉辦的歡迎宴會上,納什對中國的茅臺酒和青啤流露出興趣,在到北京參加國際數學大會之前,納什夫婦將在青島逗留一週的時間。
在國際數學大會衛星會議舉行期間,作為青島大學名譽教授的納什成了明星數學家。許多學子慕名而至,與他合影留念。納什在會議的間隙,還專程到青島大學看望青大校園和青大師生,在校園裏掀起了“納什旋風”,在島城引發了一股科普熱潮。
談到家庭,納什説到,正如電影上表現的那樣,妻子艾米西亞對納什從病痛中恢復起到了至關重要的作用,她盡一切努力保護著納什,如同一次漫長的旅行。在歡迎宴會上,細心的人看到,納什和艾米西亞相敬如賓。
1959年他與艾米西亞的兒子小約翰出生。艾米西亞説,兒子也是一名天才數學家。在過去的歲月,儘管納什的健康受到疾病的折磨,艾米西亞從未拋棄過他。她以常人難以想象的堅強意志和愛心呵護著納什,使他從厄運中堅強地挺了過來。
納什的魅力不僅僅在於他是一個充滿了傳奇色彩的數學天才,更因為他是一個令人折服的生活強者。他天才的思想和與眾不同的經歷吸引人們的注意力,如同一顆璀璨的科學巨星,展現自己美麗的軌跡。
相關理論
價格戰博弈
我們經常會遇到各種各樣的家電價格大戰,彩電大戰、冰箱大戰、空調大戰,我們可以解釋廠家價格大戰的結局也是一個“納什均衡”,而且價格戰的結果是誰都沒錢賺。因為博弈雙方的利潤正好是零。競爭的結果是穩定的,即是一個“納什均衡”。這個結果可能對消費者是有利的,但對廠商而言是災難性的。所以,價格戰對廠商而言意味著自殺。
貿易自由與壁壘
這個問題對於剛剛加入WTO的中國而言尤為重要。任何一個國家在國際貿易中都面臨著保持貿易自由與實行貿易保護主義的兩難選擇。貿易自由與壁壘問題,也是一個“納什均衡”,這個均衡是貿易雙方採取不合作博弈的策略,結果使雙方因貿易戰受到損害。X國試圖對Y國進行進口貿易限制,比如提高關稅,則Y國必然會進行反擊,也提高關稅,結果誰也沒有撈到好處。反之,如X和Y能達成合作性均衡,即從互惠互利的原則出發,雙方都減少關稅限制,結果大家都從貿易自由中獲得了最大利益,而且全球貿易的總收益也增加了。
污染博弈
假如市場經濟中存在著污染,但政府並沒有管制的環境,企業為了追求利潤的最大化,寧願以犧牲環境為代價,也絕不會主動增加環保設備投資。按照“看不見的手”的原理,所有企業都會從利己的目的出發,採取不顧環境的策略,從而進入“納什均衡”狀態。如果一個企業從利他的目的出發,投資治理污染,而其他企業仍然不顧環境污染,那麼這個企業的生産成本就會增加,價格就要提高,它的産品就沒有競爭力,甚至企業還要破産。這是一個“看不見的手的有效的完全競爭機制”失敗的例證。直到20世紀90年代中期,中國鄉鎮企業的盲目發展造成嚴重污染的情況就是如此。只有在政府加強污染管制時,企業才會採取低污染的策略組合。企業在這種情況下,獲得與高污染同樣的利潤,但環境將更好。(記者于曉波 通訊員李曉靜 郭鵬)
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