Игры с природой (без противодействия)

В играх с противодействием фирме, А (одному игроку) противостоит другая фирма — В (игрок). Фирма В выбирает целенаправленную стратегию поведения с тем, чтобы уменьшить выигрыш фирмы, А (следовательно, и свой проигрыш).

В играх с природой вторым игроком является природа, которая действует («выбирает» стратегии) случайным образом. То есть она может или улучшать положение первого игрока, или ухудшать. Поэтому существует несколько критериев оценки результатов исследования игровой модели.

1. Критерий Вальде (пессимистический).

В соответствии с этим критерием следует применять самую осторожную стратегию, которая сведет к минимуму вероятность (риск) проигрыша и доставит минимальную прибыль. Эта стратегия обеспечивается критерием: max (min a ij), где минимум выбирается по каждой строке.

То есть этот критерий совпадает с нижней ценой игры.

2. Критерий максимума (оптимистический).

Этот критерий полагает, что природа будет максимально благосклонна к игроку. Можно выбирать самые авантюристические стратегии и они будут реализоваться max (max a ij), где максимум выбирается по каждой строке.

3. Критерий Гурвица.

Критерий Гурвица занимает промежуточное значение между критерием Вальде и критерием максимума. Сам игрок определяет вероятность своего «везения» .

max (б min a ij + (1- б) max a ij).

Ответственное лицо, принимающее решение, определяет значение коэффициента б. Если потери могут быть весьма значительными, то значение коэффициента б приближается к единице, иначе к 0.

4. Критерий Сэвиджа.

Этот критерий анализирует возможные риски от применения каждой из стратегий и выбирает такую стратегию, которая обеспечивает приемлемые потери. Риски по каждой стратегии определяются по формуле:

r ij = max a ij — a ij.

То есть из максимально возможного выигрыша при данном состоянии природы вычитается выигрыш, полученный от использования выбранной стратегии. Каждый элемент матрицы рисков обозначает потери, которые понесет фирма (точнее, недополученную прибыль), если для каждого текущего состояния природы будет выбрана неоптимальная стратегия. Оптимальная стратегия может быть определена по формуле:

min (max (max a ij — a ij).

где максимум выбирается в каждом конкретном столбце.

Для примера возьмем таблицу стратегий и составим для нее таблицу рисков Если фирма (игрок) выберет стратегию А1, а природа реализует стратегию В1, то фирма получит максимально возможную прибыль 5 (недополученная прибыль составит 0). Фирма угадала состояние природы. Но если природа реализует стратегию В4, то фирма вместо максимально возможной прибыли 12 получит прибыль 5, а недополученная прибыль составит 7.

Таблица 5.1.

Таблица стратегий.

Таблица 5.2.

Таблица рисков.

5.1 Решение задач

Пример 1: Швейная фабрика на летний сезон может реализовать два вида костюмов: 1200 костюмов по цене 520 руб. и 200 костюмов по цене 1000 руб., если погода будет жаркой. Если погода будет холодной, то фабрика может реализовать 650 костюмов первого вида и 700 костюмов второго вида.

Определить план выпуска костюмов каждого вида и прибыль, полученную от их реализации.

Решение:

Швейная фабрика располагает двумя стратегиями: А1 — погода будет жаркой и А2 — погода будет холодной.

Если фабрика воспользуется первой стратегией и погода действительно будет жаркой, то прибыль фабрики составит:

1200 · 520 + 200 · 1000 = 624 000 + 200 000 = 824 000 руб.

Если фабрика воспользуется первой стратегией, но погода будет холодной, то прибыль фабрики составит:

650 · 520 + 200 · 1000 — (1200 — 650) · 520 = 338 000 + 200 000 — 286 000 = 252 000 руб.

Если фабрика воспользуется второй стратегией и погода действительно будет холодной, то прибыль фабрики составит:

650 · 520 + 700 · 1000 = 338 000 + 700 000 = 1 038 000 руб.

Если фабрика воспользуется второй стратегией, но погода будет жаркой, то прибыль фабрики составит:

650 · 520 + 200 · 1000 — (700 — 200) · 1000 = 338 000 + 200 000 — 500 000 = 38 000 руб.

Составим матрицу прибыли (таб. 5.3).

Таблица 5.3.

Матрица прибыли.

б = max (252 000; 38 000) = 252 000 руб.

в = min (824 000; 1 038 000) = 824 000 руб.

Таким образом, цена игры находится в диапазоне от 252 000 руб. до 824 000 руб.

Минимальный гарантированный доход швейной фабрики составит 252 000 руб., но возможен и доход в 824 000 руб.

Определим план выпуска изделий швейной фабрикой. Вероятность выбора стратегии А1 обозначим через х1, а вероятность выбора стратегий А2 — через х2. Учитывая, что х2 = 1 — х1, можем записать:

• (a11 — a12)· х1 + a12 = (824 000 — 38 000)· х1 + 38 000 = 786 000×1 + 38 000;
• (a21 — a22)· х1 + a22 = (252 000 — 1 038 000) · х1 + 1 038 000 = -786 000×1 + 1 038 000;
• 786 000×1 + 786 000×1 = 1 038 000 — 38 000
• 1 572 000×1 = 1 000 000

х1 = 0,64; х2 = 1 — 0,64×2 = 0,36;

0,64 (1200; 200) + 0,36 (650; 700) = (1002; 380).

Цена игры составит: 786 000×1 + 38 000 = 541 040 руб.

Таким образом, план выпуска изделий таков: 1002 костюма первого вида и 380 костюмов второго вида, и при любых погодных условиях швейная фабрика получит прибыль не менее 541 000 руб.

Определим критерии.

1. Критерий Вальде:

max (min a ij) = max (38 000; 252 000) = 252 000 руб.

Швейной фабрике целесообразно использовать стратегию А1 .

2. Критерий максимума:

max (max a ij) = max (824 000; 1 038 000) = 1 038 000 руб.

Швейной фабрике целесообразно использовать стратегию А2 .

3. Критерий Гурвица:

пусть б = 0,4, тогда для стратегии А1.

б min a ij + (1 — б) max a ij = 0,4 · 252 000 + (1 — 0,4) · 824 000 = 595 200 руб.

для стратегии А2.

б min a ij + (1 — б) max a ij = 0,4 · 38 000 + (1 — 0,4) · 1 038 000 = 638 000 руб.

Швейной фабрике целесообразно использовать стратегию А2 .

4. Критерий Сэвиджа:

Максимальный элемент в первом столбце — 824 000, во втором столбце — 1 038 000.

Швейной фабрике целесообразно использовать стратегию А1 или А2 .