基于演化博弈视角的中美5G技术研发争端与合作分析

李妙奇

摘 要：近段时间发生的一系列事件，让越来越多的人意识到中美之间的关系正在发生着巨大变化。中美5G技术争端，成为两国在国际较量中的冲突核心，拥有5G技术的那一方在大国竞争中更有机会取得先机。本文构建了双方演化博弈模型，分析中美两国在面对5G技术研发博弈时的选择倾向，进而得出如下结论：中美两国能否在5G技术研发中互补互利、强强联合，与两国期望收益有关。因此，中美应加强产业合作，建立适当的约束机制，促进两国互信互利。

关键词：中美贸易战;5G研发;演化博弈

一、引言

2018年3月22日，美国总统特朗普在白宫宣布了对中国发起“301贸易调查”，对从中国进口的约600亿美元商品征收关税，以扭转美国对中国的贸易赤字局面，由此揭开了中美贸易战的大幕。2018年12月1日，加拿大在温哥华应美国需要拘留了华为公司副董事长孟晚舟，美国由此开始在全球范围里抵制华为公司，给其他国家施加压力，敦促其拒绝使用华为相关5G设备。通信技术对提高综合国力水平、掌握核心竞争力具有极其重要的作用。截至到2019年2月，华为在全球一共获得了1529项5G技术专利，居第一位;而美国拥有787项，仅为华为的一半，可以明显看出华为在5G上压倒性的技术优势，这让华为公司成为了美国在全球试图压制打击的主要对象。

但中美作为世界上最大的两个经济体，存在着客观上的共同利益和共同诉求，也在国际上担任着维护和平的使命与职责。双方之前的矛盾并非是不能调解的，在两国共同沟通和努力下，是可以实现双赢目的的。因此，中美博弈是一种动态的演化博弈过程，是经过反复较量最后求得最大利益的过程。本文通过建立中美选择演化博弈模型，分析中美两国在5G技术研发上的策略演化过程和动态博弈行为。

二、动态演化模型的构建与模型分析

（一）构建模型

为了构建中美动态演化博弈模型，首先提出以下六个假设。

假设一，中美两国符合有限理性人的假设。中美两国差异巨大，并不能在一次博弈中就做出最佳选择，双方博弈过程是一个不断优化与调整的动态过程。

假设二，中美两国可以选择合作或者竞争，即（合作，合作），（合作，竞争），（竞争，合作）和（竞争，竞争）。

假设三，中美双方原有的一般收益为R和W;当中美双方均选择合作策略时，双方所获得的收益为L1与L2。

假设四，中国合作，美国竞争。中国因合作而需要让渡的沉没成本为C1;因选择与美国合作而产生的收益为G1;美国因搭便车而获得的额外收益为S1。

假设五，美国合作，中国竞争。美国选择合作时产生的成本为C2;美国付出沉没成本后所得收益为G2;中国搭便车所能获得的收益为S2。

假设六，中美双方均存在合作或竞争两种不同策略。假设中美双方选择合作的概率分别为p=p（t）和q=q（t）;中美双方选择竞争的概率为1-p=1-p（t）和1-q=1-q（t），0

基于以上假设，中美双方的博弈矩阵图如表1所示。

（二）中美双方演化博弈模型分析

1.期望收益和平均收益分析

中国选择合作时的收益Ua1=（R-C1+L1）q+（R-C1+G1）（1-q）;中国选择竞争时的收益Ua2=（R+S2）q+（1-q）R;采用混合策略时的平均收益Ua=Ua1×p+Ua2×（1-p）=（L1-G1-S2）pq+（G1-C1）q+S2q+R。美国选择合作时的收益Ub1=（W-C2+L2）p+（W-C2+G2）（1-p）;美国选择竞争时的收益Ub2=（W+S1）p+（1-p）W;采用混合策略时的平均收益为Ub=Ub1×q+（1-q）Ub2=（L2-G2-S1）pq+（G2-C2）q+S1pq+W。

2.复制动态方程

结合以上期望收益与平均收益分析，建立复制动态方程。

中國dp/dt=（Ua1-Ua）p=[（L1-G1-S2）q+（G1-C1）]（1-P）P，其中p1=0和p2=1为两个可能的稳定均衡点。美国dp/dt=（Ub1-Ub）q=[（L2-G2-S1）P+（G2-C2）]（1-q）q，其中q1=0和q2=1为两个可能的稳定均衡点。

3.策略选择的变化趋势及稳定性：以中国为例

根据动态方程，令G（p）=dp/dt，则一阶导数G′（p）=[（L1-G2-S1）q+（G1-C1）]（1-2p）;当q=（G1-C1）/（L1-G1-S2）时，必有G′（p）=0，即为稳定状态，此时中国一定会选择合作;当q>（G1-C1）/（N3-G1-S2）时，p1=0和p2=1是两个可能的稳定状态点。G′（1）<0，所以p=1是演化稳定策略;当q大于（G1-C1）/（L1-G1-S2）时，中国会选择合作;当q<（G1-C1）/（L1-G1-S2）时，p1=0和p2=1是两个可能的稳定状态点。G′（0）<0，所以p=0是演化稳定策略;当q小于（G1-C1）/（L1-G1-S2）时，中国会选择竞争。

4.利用雅可比矩阵的局部稳定性分析博弈均衡点稳定性

由复制动态方程可求出在该博弈系统中的5个可能的均衡点，分别表示为（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）和（G1-C1/L1-G1-S2，G2-C2/L2-G2-S1）;求偏导得雅克比矩阵，并根据矩阵的迹和行列式的值正负判断均衡点的稳定性：第一，（0，0）点，雅克比矩阵行列式的值为正，迹为负，为ESS;第二，（0，1）点，雅克比矩阵行列式的值为正，迹为正，不稳定;第三，（1，0）点，雅克比矩阵行列式的值为正，迹为正，不稳定;第四，（1，1）点，雅克比矩阵行列式的值为正，迹为负，为ESS;第五，（G1-C1/L1-G1-S2，G2-C2/L2-G2-S1）点，雅克比矩阵行列式的值为负，迹为0，为鞍点。

由以上分析可知，该博弈系统存在两个稳定点，即（0，0）和（1，1），这两个点分别对应的策略是（竞争，竞争）和（合作，合作），也就是说当处在稳定的博弈系统时，中国和美国在5G技术研发上将有可能会同时选择合作策略或同时选择竞争策略。

5.参数变化对演化策略的影响

若初始状态点（p，q）位于（0，0）、（0，1）、（1，0）或（1，1）四个点构成的矩形中，当初始点接近（0，0）时，初始将会向ESS系统稳定点（0，0）收敛，即中美都会选择竞争;若初始点接近（1，1），那么向（1，1）收敛的概率就会提高。因此，中美两国是否能在5G研发中实现共赢，最主要的是看初始状态点，而初始点分别与（0，1）、（0，0）、（1，0）和（1，1）、（0，1）、（1，0）构成的面积有关，其大小决定了初始点倾向于（0，0）或（1，1）的概率。矩形的面积S=1/2（G1-C1/L1-G1-S2+G2-C2/L2-G2-S1）。

下面分析参数取值与变动及初始状态变化方向的影响：首先，L1增加或L2增加变大，S减少，两国倾向于合作;其次，G1增加或G2增加变大，两国倾向于竞争;再次，S2增加或S1增加变大，两国倾向于竞争;最后，C1增加或C2增加变小，两国倾向于合作。

通过以上分析，当两国研发5G技术的初始固定收益L1、L2越大，中美两国趋向于（合作，合作）的概率越大;当一方竞争另一方合作时，C2和C1越大，（合作，合作）的概率越大。中美双方存在演化趋向，若美国为了掌握5G核心技术，可能会选择竞争，面对美国竞争，中国政府必采取同样的竞争措施。然而中国一直是一个主张和平的大国，中美作为世界上两个大国，肩负着维护世界秩序和平的责任，最终会选择合作策略。

三、结语

对于中国而言，5G网络有三个最重要的特点，即极高的速率、极大的容量和极低的时延，5G的革新升级可能会给中国带来全新的领域、就业机会和经济增长点，从而改变人们现有的生活方式，在科技、医学以及交通等方面都有可能发生历史性的变革。5G时代应该是中美强强联手、合作互利共贏的时代，中兴与华为芯片主要由美国公司提供，中美公司合作意味着在5G领域可以携手共进。而中国作为人口大国，美国公司需要向中国市场提供廉价劳动力、大量进产品并且产生利润;同时，中国的庞大使用群体也能向美国提供技术反馈，美国因此可以对产品和技术加以改善。中美如果执着于相互竞争，将迎来双输的局面，只有中美两国强强合作，才能促进全球5G技术这个新兴产业健康快速发展，世界人民才能从中受益。

参考文献

[1]宋向东.5G、光纤、互联网中美各有所长[J].通信世界，2018（26）.

[2]杨光.从中美5G竞赛看影响移动通信产业长期竞争力的主要因素[J].通信世界，2018（10）.

[3]李锋，杨宇.孟中印缅经济走廊建设中的经贸合作研究——基于动态演化博弈模型[J].经济问题，2018（7）.

[4]龙小宁.推进高水平对外开放与普惠制改革：成功应对贸易纠纷的根本路径[J].国际贸易问题，2019（5）.