军民融合视角下资源共享的随机演化博弈模型

任大勇

(渭南师范学院经济与管理学院,陕西渭南 714099)

【经济学研究】

军民融合视角下资源共享的随机演化博弈模型

任大勇

(渭南师范学院经济与管理学院,陕西渭南 714099)

从军工企业和民用企业的微观层面出发,在有限理性前提条件下,借助演化博弈理论和随机博弈Petri网,构建了军民融合资源共享随机演化博弈模型,模型由资源共享枝、不共享枝和单方共享枝构成.同时,通过该模型对军民融合资源共享动态演化过程进行模型化表示和探究,发现了影响军民融合资源共享的关键制约因素.为了更好地实现军民融合资源共享,达到资源的合理配置,避免资源的浪费和重复建设,应尽可能地减少军民融合资源投入成本,进一步扩大资源共享规模,提高双方资源共享的收益率,降低资源共享过程中机会主义风险系数.

演化博弈;资源共享;军民融合;随机博弈

0 引言

我国军民融合产业的发展经历了建国初期“军民结合、平战结合”的军民结合阶段、十一届三中全会后的“军民结合、平战结合、军品优先、以民养军”的军民一体化发展阶段、全球经济一体化背景下的“寓军于民”发展阶段和党的十七大后所形成的中国特色军民融合式发展阶段四个发展时期[1].新的时代背景下,现代科技持续不断发展,如何在满足军事需求的同时促进国民经济的快速发展业已成为有待解决的关键问题.其根本的出路在于在更大范围、更高层次、更深程度上把国防和军队现代化建设与经济社会发展紧密融合起来,实现军民融合式发展,促进经济、科技、人才等各类资源在经济建设和国防建设中合理配置、优化资源结构,实现国防安全和经济发展的双重效应[2].

目前,有关军民融合资源共享方面的研究多见于资源共享机制方面,赵立雨在分析关中—天水经济区科技资源现状的基础上,针对关天经济区科技资源配置方面的主要问题,提出了政府在发挥其“掌舵”职能下的关天经济区军民科技资源融合对策建议.[3]汪涵则从军民信息资源共享的角度出发,提出了通过建立军民信息对接规范、完善军民信息一体化沟通平台、建全军民信息共享制度等途径,实现军民信息资源有效共享.[4]董晓辉等立足湖南区域经济发展和国家完全战略的需求,在深入分析已取得成就和存在问题的基础上,提出应以资源整合为基础,建立军民科技资源融合的联动机制,以产业集群为动力,深化军民科技资源融合的市场机制,以制度藕合为支撑,完善军民科技资源融合的保障机制.[5]贺新闻对国防科技创新的军民融合特性进行了分析,提出构建以政府和军队为主导的宏观调控组织系统、以国家研究院所和研究型大学为主体的国防科学创新组织系统、以国有军工企业为核心、产学研互动的国防技术创新组织、以中介结构为纽带的创新服务组织系统.[6]

现有研究中多从宏观层面,就军民融合资源共享在制度与体制建设方面开展了深入研究,具有一定的理论意义,但未能从微观层面,即军工企业和民用企业的角度分析军民融合资源共享问题.同时,定性研究居多,定量研究较少;多基于完全理性假设,未能充分考虑实践的有限理性.为此,本文从军工企业和民用企业的角度出发,在有限理性的前提假设条件下,借助演化博弈理论和随机博弈Petri网,构建军民融合随机演化博弈模型,分析军民融合过程中资源共享的动态演化过程,并提出相关对策及建议.

1 随机演化博弈模型的建立

演化博弈理论是一种研究群体进化的动态方法,其将频率制约选择下的进化动态作为研究对象,基本思路是:在一定规模的博弈群体中,由于有限理性假设,博弈双方往往不可能在一次博弈过程中就找到最优的平衡点,他们需要不断地模仿和改进自己的策略,进行一场反复博弈[7].通过不断地模仿和改进,最终所有博弈方将趋于某个稳定的策略,这个稳定的策略被称为演化稳定策略(Evolutionary Stable Strategy, ESS).

军民融合资源共享过程中,军工企业和民用企业具有有限理性的特性,他们之间也必将存在着多次博弈的现象.由于两者在认知能力、决策准确性和理性判断力等方面的差异,通过一次博弈过程是无法做出最优的策略选择,但在多次的合作博弈中,会不断改进和调整自己的策略选择,并最终找到最优策略.

1.1 前提假设

为了更为直观地表达军民融合资源共享过程,军工企业和民用企业两大决策主体的行为特性,便于相应模型的构建,本文做如下假设:

假设1在军民融合资源共享过程中,只涉及军工企业和民用企业两类决策主体,且其策略集为(共享,不共享).

假设2两类决策主体在资源共享过程中的收益由两部分构成:一是在不进行资源共享情况下所获得的正常收益;另一类是通过吸收、消化、学习、借鉴对方技术等手段实现资源共享而获得的收益.

假设3由于体制限制、信息沟通等原因,博弈双方有可能存在机会主义行为,以损害对方利益为代价换取自身利益的最大化.

1.2 模型的定义

基于以上所做的前提假设,借助随机博弈Petri网理论,提出描述军民融合资源共享过程中两类决策主体行为特性的随机演化博弈模型.

定义1 军民融合资源共享随机演化博弈模型如下:

其中:K={J,M}表示演化博弈局中人的集合,依据假设1,J代表军工企业,M代表民用企业;P={p1,p2, p3,…,pn}是库所的有限集合,表示共享博弈过程中军企和民企的状态集;T={t1,t2,t3,…,tm}是变迁的有限集合,表示共享博弈过程中博弈方的行为集合;F∈I∪O为状态转移弧的有限集合,其中I:P→T为输入映射关系,O:T→P为输出映射关系,且P∩T=Ø,P∪T≠Ø;Tok为库所的托肯集合,Tok(pi)表示局中人K在状态pi时所拥有的托肯数;U表示局中人K在状态pi时的效用值,即局中人采取的共享或不共享行为所带来的效益;w∈[0,1]表示选择某个特定状态转移弧的策略,即局中人在采取对应博弈策略的概率.

在军民融合资源共享随机演化博弈模型中,局中人对共享、不共享行为的选择转换为模型中对特定状态转移弧的选择;选择所获得的收益使用局中人在特定状态的效用值表示;对于局中人所采取的不同行为则用对应状态的托肯数表示,从而实现了对资源共享过程的模型化表示.

1.3 模型的Petri表示

由假设1和假设3可知,在军民融合资源共享过程中,军企和民企两类决策主体可采用共享或不共享策略,同时也存在着机会主义的行为,因此可以将资源共享模型的Petri表示分为三枝:共享枝、不共享枝和单方共享枝.图形化表示如图1所示.

在图1中博弈双方均具有较高的资源共享意向,在资源共享过程中双方都选择共享策略,最终实现资源合理配置.图1中分别表示在采取行为tK前博弈双方的状态;表示行为tK发生后博弈双方的状态.在行为变迁tK触发前博弈双方均持有一个托肯,行为变迁tK触发后的状态中拥有两个托肯,这表明博弈双方所采取的行为tK为共享行为.

图1 SPN共享枝

图2 SPN不共享枝

图2所示为不共享枝,在行为变迁tK发生前博弈双方均持有一个托肯,但行为变迁tK触发后的状态中并无托肯,这表明博弈双方没有进行资源共享的意愿或者实施资源共享的条件还不成熟.

图3 SPN单方共享枝

图3中行为变迁tK1触发后存在两个状态和,并且每个库所含有1个托肯,在此行为变迁过程中双方未能真正的融合,也未实现资源的有效共享,博弈方存在着机会主义,导致此过程中共享一方利益受到了损害,另一方以此获得了自身利益的最大化.同时我们也应注意到军民融合资源共享过程是一个多次重复的博弈过程,在多次的合作博弈中,局中人会通过吸收、消化、学习等手段不断改进和调整自己的策略选择,因此图3中还存在着从状态到的转换,分别用变迁tK2、tK3表示.变迁tK2、tK3是局中人对行为变迁tK1的改进和调整,为了与tK1区分使用了空心变迁符合表示.

2 演化博弈推理分析

军民融合资源共享随机演化博弈模型是建立在演化博弈理论基础上的,为了清晰地描述军工企业和民用企业在资源共享过程中所表现的有限理性行为特性,需首先建立其相应的合作博弈支付矩阵,并在此基础上结合随机演化博弈模型通过对局中人期望效用的推理计算,分析其行为特点.

2.1 合作博弈支付矩阵

依据假设2在军民融合资源共享过程中双方的收益由正常收益和共享收益构成,资源共享总的收益受制于双方所愿意投入的资源规模和共享收益率,而双方资源共享过程中所获得的共享收益,则依赖于双方对总收益的分配比例.若设f表示局中人所愿意投入的资源规模,r表示采取共享行为的收益率,则采取共享行为总的收益为rf.在不采取资源共享的情况下,军工企业和民用企业的正常收益为a1和a2.若在资源共享过程中民用企业所获共享收益的比例为q,军工企业所获共享收益比例为1-q,则民用企业在资源共享情况下所获得的总收益为a2+qrf,军工企业所获的总收益为a1+(1-q)rf.同时军工企业和民用企业为实现资源共享,也需要一定的资金、技术等投入成本,其相应投入成本为c1f1、c2f2,f1为军工企业资源共享投入规模,f2为民用企业资源共享投入规模,c1、c2分别为军工企业和民用企业的成本系数.

同时由于机会主义的存在,局中人在采取共享行为时存在一定的风险系数l,则当民用企业选择资源共享策略,而军工企业资源不共享时,双方的收益将为:a2-c2f2和a1+l1f2;当军工企业选择资源共享策略,而民用企业资源不共享时,双方的收益将为:a1-c1f1和a2+l2f1,其中l1f2和l2f1分别为军工企业和民用企业的机会主义收益.

表1 军工企业和民用企业合作博弈支付矩阵

2.2 模型的推理计算

根据假设1和模型的定义,在某一特定状态pi军工企业和民用企业可采取“资源共享”或“资源不共享”的策略,若选择“资源共享”策略的概率为wi,则选择“资源不共享”策略的概率为1-wi.

则民用企业选择资源共享策略时的收益为:

民用企业选择资源不共享策略时的收益为:

民用企业的平均收益为:

军工企业选择资源共享策略时的收益为:

军工企业选择资源不共享策略时的收益为:

军工企业的平均收益为:

根据演化博弈原理,分别构造民用企业和军工企业动态复制方程:

于是,军民融合资源共享的演化过程可用两个动态复制方程所表示的演化系统来描述.根据Friedman所提出的方法[8],演化系统的稳定性则可由该演化系统的雅可比(Jacobian)矩阵分析得到.军民融合资源共享演化系统雅可比矩阵如下:

表2 军民融合资源共享演化系统均衡点稳定性分析

由表2可知,在军民融合资源共享演化系统五个局部平衡点中,仅当和全为0或者全为1时,是演化稳定策略,即只有在军工企业和民用企业都采用资源共享或不共享时系统才是稳定的.由此可构建军民融合资源共享模型图,如图4所示.

图4 军民融合资源共享SPN模型图

军民融合资源共享过程是一个多次重复博弈的演化过程,在资源共享过程中往往需要双方经过多次合作博弈,通过吸收、消化、学习和借鉴对方技术等手段修正自身策略,使博弈结果向着自身利益最大化的方向迈进.在这一演化博弈过程中,局中人要收到资源投入成本、双方资源共享预期规模、资源共享收益率、风险系数等因素的影响,投入成本越低、规模越大、收益率越高、风险系数越小,局中人资源共享的概率越大,且会以较快的速度收敛于状态.

因此,为了更好地实现军民融合资源共享,达到资源的合理配置,避免资源的浪费和重复建设,应尽可能地减少军民融合资源投入成本,进一步扩大资源共享规模,提高双方资源共享的收益率,降低资源共享过程中机会主义风险系数.

3 结语

军民融合资源共享是一项复杂的系统工程,需要统筹安排各类资源在国防安全和经济社会发展过程中优化配置,实现资源的有效合理配置.本文从军工企业和民用企业的微观层面出发,在有限理性前提条件下,通过构建军民融合资源共享随机演化博弈模型,分析了资源共享的动态演化过程,找到了影响资源共享的部分因素,但仍有其他因素未纳入本文的考虑范围,可作为后续研究的研究对象.

[1]杨志坚.协同视角下的军民融合路径研究[J].科技进步与对策,2013,30(4):1-4.

[2]丁德科,刘敏,张兴先.军民融合:西部产业结构优化升级的战略抉择[J].西安交通大学学报(社会科学版),2011,31 (1):51-56,83.

[3]赵立雨,张萌物.关中—天水经济区军民科技资源有效融合研究[J].科技进步与对策,2012,29(1):54-58.

[4]汪涵.军民信息资源共享探讨[J].军事经济研究,2012,(1):12-13.

[5]董晓辉,黄朝峰,旷毓君.区域军民科技资源融合的现状及对策研究——以湖南省为例[J].科技管理研究,2012,32 (17):82-85.

[6]贺新闻,候光明.基于军民融合的国防科技创新组织系统的构建[J].中国软科学,2009,(S1):332-337.

[7]谢识予.有限理性条件下的进化博弈理论[J].上海财经大学学报,2001,3(5):3-9.

[8]Fridman D.Evolutionary games in Economics[J].Econometrica,1991,59(3):637-666.

【责任编辑 曹 静】

A Stochastic Model Based on Evoltionary Game about the Sharing of Resource in Civil-military Integration

REN Da-yong
(School of Economics and Management,Weinan Normal University,Weinan 714099,China)

Starting from the micro level of military and civilian enterprises and under the condition of the limited rational,there is a stochastic model based on the evolutionary game and stochastic Petri net about the sharing of resource in military and civilian integration which is made from the sharing branch,share nothing branch and unilaterally sharing branch.At the same time,this paper analyzes the dynamic evolution process of civil-military integration resources sharing through the model,finding out the factors that restricted the civil-military integration resources sharing.There are some suggestions to realize the civil-military integration resources sharing and avoid the waste of resource and redundant construction,expanding the scale of resource sharing,improving the yield of the resource sharing and reducing the risk of opportunities in the process of resource sharing coefficient.

evolutionary game;the sharing of resources;civil-military integration;stochastic game

F063.3

A

1009-5128(2014)07-0078-06

2014-01-17

陕西省军民融合产业发展研究资助项目:基于模糊Petri网的军民融合资源共享机制研究(12JMR10);协同创新视角下军民融合发展路径研究(13JMR01);陕西省教育厅科学研究资助项目:承接产业转移视角下渭南市优势资源共享机制研究(2013JK0115);渭南师范学院人文社科研究资助项目:承接产业转移背景下渭南市高新技术企业协同创新机制研究(13SKYB023)

任大勇(1981—),男,陕西渭南人,渭南师范学院经济与管理学院讲师,西安建筑科技大学博士研究生,主要从事Petri网原理及应用研究.