lunes, 21 de julio de 2014

Teoría de la decisión

Teoría de los Juegos
 
  Trata sobre situaciones donde la efectividad de las decisiones tomadas por una parte, depende de las decisiones tomadas por las otras partes, que suponemos que actúan en forma racional.
Se supone que, en un juego, todos los jugadores son racionales, inteligentes y están bien informados. En particular, se supone que cada jugador conoce todo el conjunto de estrategias existentes, no sólo para él, sino también para sus rivales, y que cada jugador conoce los resultados de todas las combinaciones posibles de las estrategias.

La teoría de juegos esta básicamente ligada a las matemáticas, ya que es principalmente una categoría de matemáticas aplicadas, aunque los analistas de juegos utilizan asiduamente otras áreas de esta ciencia, en particular las probabilidades, la estadística y la programación lineal en conjunto con la teoría de juegos. Pero la mayoría de la investigación fundamental es desempeñada por especialistas en otras materias.

Esta teoría tiene aplicaciones en numerosas áreas, como las ciencias políticas o la estrategia militar, que fomentó algunos de los primeros desarrollos de esta teoría. La biología evolutiva, donde se ha utilizado ampliamente para comprender y predecir ciertos resultados de la evolución, o la psicología, donde puede utilizarse para analizar juegos de simple diversión o aspectos mas importantes de la vida y la sociedad también son claros ejemplos
de aplicaciones..

Pero su principal aplicación la encontramos en las ciencias económicas ya que intenta encontrar estrategias racionales en situaciones donde el resultado depende no solamente de la estrategia de un participante y de las condiciones del mercado, sino también de las estrategias elegidas por otros jugadores, con objetivos distintos o coincidentes.

En esta ciencia se ha evolucionado notablemente a partir de los instrumentos proporcionados por el matemático húngaro John Von Neumann (1903-1957) y Oskar Morgenstern (1902-1976).
La teoria de juegos ha venido desempe- ñando , en los últimos tiempos, un papel cada vez mayor en los campos de lógica y ciencias informáticas. Varias teorías de lógica se basan en la semántica propia a los juegos, e informáticos han utilizado juegos para representar computaciones.

John Forbes Nash (1928- ) es el nombre más destacado relacionado con la teoría de juegos. A los 21 años escribió una tesina de menos de treinta páginas en la que expuso por primera vez su solución para juegos estratégicos no cooperativos, lo que desde entonces se llamo "el equilibrio de Nash", que tuvo un  inmediato reconocimiento entre todos los especialistas. Consiguió en 1994 el Premio Nobel de Economía compartido por sus pioneros análisis del equilibrio en la teoría de los juegos no cooperativos.

El último aporte importante a la teoría de juegos es de Robert J. Aumann y Thomas C. Schelling, por la que han obtenido el premio Nobel de Economía en el año 2005.
Clasificación de los Juegos
  Según la cantidad de competidores los juegos se clasifican en:
Juegos de 2 jugadores.
Juegos de 3 jugadores.
Juegos de 4 jugadores
Juegos de N jugadores.
Clasificación de los Juegos
  Según el resultado de la suma del beneficio de los jugadores, se clasifican en:
Juegos de Suma Cero:
  (lo que gana uno lo pierde el otro)
Juegos de Suma Distinta de Cero.
  (ambos jugadores pueden ganar o ambos pueden perder)
Clasificación de los Juegos
  Según los intereses de los jugadores los juegos se clasifican en:
Juegos de Conflicto Puro.
Juegos de Coordinación Pura.
Juegos de Negociación.
Clasificación de los Juegos
  Según el grado de comunicación o acuerdo previos de los jugadores,hay:
Juegos Cooperativos:
  los jugadores pueden discutir sus estrategias, realizar acuerdos y formar coaliciones.
Juegos No Cooperativos
  los jugadores toman las decisiones indepen-dientemente, o bien porque la comunicación no existe, o está prohibida, o bien porque no es posible forzar un acuerdo
Formas de representación
  Existen dos formas de representar una situación de decisión desde el punto de vista de Teoría de los Juegos:
Forma Normal:
  similar a una matriz de decisión.
Forma Extensiva:
  similar a un árbol de decisión.
Forma  Normal
  En las filas van las alternativas de A, en las columnas las de B y el resultado es el que corresponde al jugador A. (juego de suma cero)
Forma  Normal
  Así lo vería el jugador B
Forma  Normal
  Otra forma es colocar los resultados de ambos jugadores, separados por una coma.
Forma  Normal
  En un ejemplo de juego de Suma Distinta de Cero, los resultados son diferentes y deben aparecer ambos.
Forma  Normal
  Así lo ve el jugador A.
Forma  Normal
  Así lo ve el jugador B.
Forma  Extensiva
  Cada nodo responde a la decisión (jugada) que hace cada competidor. Este formato permite ver la secuencia entre las distintas movidas.
Forma  Extensiva
  En las elecciones primero lo hace A y luego B. Pero al trabajar el árbol se lo hace en forma inversa.
Juegos de Conflicto Puro
  Los intereses de los participantes son divergentes:
Juegos de Suma Cero, de dos jugadores: lo que gana uno, lo pierde el otro.
Juegos de Suma Constante, de dos jugadores: lo que se lleva uno, no se lo lleva el otro.
Juegos de Coordinación Pura
  Los intereses de los participantes son convergentes.
  Lo mejor para uno es también lo mejor para todos.
  La elección individual coincide con la elección del conjunto.
Ejemplo: La casa en llamas
Juegos de Negociación
  Los intereses de los participantes no son totalmente convergentes.
  Se da una situación ambivalente:    mezcla de conflicto y mutua dependencia, de compañerismo y rivalidad.
  Ejemplo: El dilema del prisionero

Dilema del prisionero
Hay 2 detenidos y la policía no tiene pruebas contundentes. Los interrogan por separado en forma simultánea.
Si ninguno confiesa, los acusan de obstrucción a la justicia con 1 año de prisión. Si uno confiesa y el otro no, el que confiesa se va en libertad y al otro le dan 5 año de cárcel. Si los dos confiesan, reciben una sentencia de 3 años cada uno.

Juegos de Negociación
  Ejemplo: El dilema del prisionero
Juegos de Negociación
  Tanto A como B preferirán delatar al otro.
Para el Jugador 1
¡U1(callar, callar) = -1 < 0 = U1(confesar, callar)
¡U1(callar, confesar) = -5 < -3 =U1(confesar, confesar)
  La estrategia Callar está Estrictamente Dominada por la estrategia Confesar
Para el jugador 2
U2(callar, callar) = -1 < 0 = U2(confesar, callar)
U2(callar, confesar) = -5 < -3 =U2(confesar, confesar)
  La estrategia Callar está Estrictamente Dominada por la estrategia Confesar

Ventajas de la coordinación
  Si A y B coordinasen sus conductas, no se delatarían, y obtendrían mejores resultados
Ventajas de la coordinación
  Existen otros casos donde la colaboración permite obtener mejores resultados positivos
Ventajas de la coordinación
  A veces pueden sumarse los beneficios para luego repartirlos entre los que colaboran.
La batalla de los Sexos
Una pareja arregló para verse a la noche pudiendo elegir entre ir al cine o al Fútbol. No acordaron donde se encontraban y no pudieron comunicarse. Él prefiere el fútbol, por sobre el cine y ella viceversa, pero los dos prefieren estar juntos a separados.
¿Adónde iría usted?
La batalla de los Sexos
Juego del Halcón - Paloma
Dos animales se pelean por una presa. Pueden optar por comportarse en forma pacífica (Paloma), o enfrentarse (Halcón). Si ambos se comportan en forma pacífica, se reparten la presa (V). Si solo uno se comporta en forma agresiva, se lleva la presa y si ambos se pelean, se reparten la presa pero pierden un cierto costo C.
Juego del Halcón - Paloma
Juego del Halcón - Paloma
Para 0 < C ≤ V/2
Para el Jugador 1
U1(paloma, paloma) = V/2 < V = U1(halcón, paloma)
U1(paloma, halcón) = 0 ≤ V/2 - C = U1(halcón, halcón)
  La estrategia paloma está Dominada por la estrategia halcón
Para el jugador 2
U2(paloma, paloma) = V/2 < V = U2(halcón, paloma)
U2(paloma, halcón) = 0 ≤ V/2 - C = U2(halcón, halcón)
  La estrategia paloma está Dominada por la estrategia halcón

Solución mediante argumentos de dominación
Argumento racional
Ningún jugador debería jugar estrategias Dominadas

Todos los jugadores deben suponer que ningún jugador va a jugar estrategias dominadas

Dominancia
   El análisis de dominancia requiere que todos los resultados de la alternativa dominante sean mejores (o, por lo menos, iguales) que los de la alternativa dominada, frente a todas las combinaciones de los cursos de acción disponibles  para los otros jugadores.
Juego del Gallina
Dos personas, conduciendo cada una un automóvil, se dirigen a gran velocidad hacia un precipicio, el primero que salta es un gallina.
Si ninguno salta ambos mueren.
Variante: conducir un automóvil por el centro de una ruta en direcciones opuestas.
Juego del Gallina
Diferencias con el dilema del prisionero
Los dos jugadores quieren hacer lo contrario a lo que hace el otro.
Lo mejor es seguir y que el otro abandone o, si el otro sigue, abandonar. (¿quién quiere morir?).

ESTRATEGIA MAXIMIN.
En el concepto de equilibrio de Nash es fundamental es supuesto de racionalidad de los agentes. Si un agente sospechara que su adversario no se comporta racionalmente, podría tener sentido que adoptara una estrategia maximin, esto es, aquella en la que se maximiza la ganancia mínima que puede obtenerse.

Vamos a considerar un juego de suma cero. Cada jugador dispone de tres estrategias posibles a las que designaremos como A, B, y C (supongamos que son tres tarjetas con dichas letras impresas). Los premios o pagos consisten en la distribución de diez monedas que se repartirán según las estrategias elegidas por ambos jugadores y se muestran en la siguiente tabla llamada matriz de pagos, en la que para cualquier combinación de estrategias, los pagos de ambos jugadores suman diez

MATRIZ DE PAGOS
                                 Las estrategias
                                  del otro jugador
                                          A       B         C
 Mi estrategia         A      9 | 1    1 | 9    2 | 8
                               B       6 | 4    5 | 5   4 | 6
                               C       7 | 3    8 | 2    3 | 7
Por ejemplo. Si yo juego la tarjeta C y el otro jugador elige su tarjeta B entonces yo recibiré ocho monedas y el otro jugador recibirá dos.

Para descubrir que estrategia me conviene más vamos a analizar la matriz que indica mis pagos. Ignoro cual es la estrategia (la tarjeta) que va a ser elegida por el otro jugador. Una forma de analizar el juego para tomar mi decisión consiste en mirar cuál es el mínimo resultado que puedo obtener con cada una de mis cartas. En la siguiente tabla se ha añadido una columna indicando mis resultados mínimos

La estrategia del otro jugador
                                A     B     C    mínimos
Mi estrategia  A        9     1      2        1
                       B        6     5      4        4
                       C        7      8     3        3
En efecto, Si yo elijo la tarjeta A, puedo obtener 9, 1 o 2, luego como mínimo obtendré un resultado de 1.
Si elijo la tarjeta B, puedo obtener 6, 5 o 4, luego como mínimo obtendré 4.
Si elijo la tarjeta C, puedo obtener 7, 8 o 3, luego como mínimo obtendré 3.

De todos esos posibles resultados mínimos, el que prefiero es 4 ya que es el máximo de los mínimos.
La estrategia MAXIMIN consiste en elegir la tarjeta B ya que esa estrategia me garantiza que, como mínimo, obtendré 4.
Teoría de Juegos – Juegos contra la naturaleza
Cambia el comportamiento del jugador establecido por Von Neumann.
No estamos obligados a suponer que la naturaleza tome automáticamente el estado que nos sea mas desfavorable (criterio de Wald).

Aplicar los 4 criterios a:
Teoría de Juegos – Criterio de Wald. Suponemos que la naturaleza toma automáticamente el estado que nos sea mas desfavorable
Teoría de Juegos – Criterio de Laplace
Se funda en una idea de Bernoulli (1654-1705)
Establece que si se desconocen las probabilidades de los posibles estados hay que considerarlas equiprobables.
Se optará por la fila con mayor esperanza matemática (en este caso mayor media).

Laplace
Teoría de Juegos – Criterio de Leonid Hurwicz
Se define el grado de optimismo del decididor con un número entre 0 y 1

Si Ai es el mayor elemento y ai el menor se elegirá la fila para la cual:   a Ai + (1- a) ai      sea máxima

Hurwicz (a = 70% )
Teoría de Juegos – Criterio de I.J.Savage- Tambien llamado de lamentos mínimos
Se define una nueva matriz en la que cada elementos surge de hacer:
a ´ij = a ij - max a kj

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