Применение теории игр в IT и бизнесе

26 Апр в 15:30

Одна из главных сложностей в IT и бизнесе — принятие взвешенных и, главное, правильных решений. Действия конкурентов, сложные технические процессы, риски и прочие переменные мешают увидеть общую картину и понять, какие шаги нужно делать дальше.

Теория игр позволяет посмотреть на ситуацию «свысока» и без эмоций. Она предлагает математический подход к решению проблем, основанный на высокой вариативности, логике и точном расчете.

О том, как работает теория игр и чем она полезна в бизнесе и IT, подробнее расскажем в этой статье. .

Что такое теория игр и как она появилась

Теория игр — это раздел математики, который анализирует стратегии поведения в конкурентных ситуациях, где стороны пытаются предугадать действия и результаты других участников игры.

Обычно теория игр состоит из следующих элементов:

Игра — конкретный сценарий, ситуация или стечение обстоятельств. Важно отметить, что в игре всегда участвуют не менее двух конкурирующих сторон, действия которых обязательно влияют друг на друга.
Участники — вовлеченные в игру лица, которые могут принимать решения и выполнять соответствующие действия. Игроки всегда рациональны и стремятся получить для себя максимально выгодный результат.
Стратегии — план действий, выбранный каждым игроком для достижения нужного результата.
Выигрыш — награда, которую игрок получает после реализации своей стратегии. Она может выражаться как в материальном эквиваленте (например, деньги), так и абстрактным понятием, вроде победных очков, достигнутой цели и т. д.

Научную сторону теории игр рассматривали еще в 1870 годы, когда представители различных школ изучали поведение потребителей, предпринимателей и наемных работников, желающих увеличить доходы при сниженных расходах. Но о математической теории конфликта заговорили лишь в начале XX века — авторами идеи были Эмануил Ласкер, Эрнст Цермело и Эмиль Борель.

Джон Нейман (слева) и Оскар Моргенштерн (справа)

Наибольший вклад в систематизацию математических аспектов теории игр в внесли Джон фон Нейман и Оскар Моргенштерн через свою книгу «Теория игр и экономическое поведение» 1944 года выпуска. Материал готовился с 1928 года и рассматривал математические методы в экономике и социологии: ограничения, влияние количества участников и принципы измерения результатов. Стратегия игр была разбита на составляющие, получила ключевые понятия и условия для достижения определённых результатов.

Книга сильно повлияла на мышление людей. Её стали использовать для широкого рассмотрения проблем во всех сферах общественных дисциплин — от политики и военных решений до кибернетики. К 80-м годам ХХ века интерес к идее угас, но позже развитие IT-отрасли породило новый всплеск внимания. Произошел стремительный рост возможностей компьютеров и ПО — и математические модели стали испытывать на ПК.

Труд Неймана и Моргенштерна даже переиздавался в СССР

В какой-то момент оказалось, что часть стратегических положений сложно доказать без применения теории игр — и она снова стала пригодилась обществу, а ее идеи стали тестироваться на компьютерных играх и в менеджменте. В бизнесе теорию игр начали применять для расчета влияния действий предпринимателей на конкурентов. В результате запуск процессов долгосрочного планирования в маркетинге позволил компаниям захватывать новые рынки сбыта для своей продукции.

Распространенные типы и принципы

Теория игр применяется практически в любой сфере деятельности человека — бизнесе, политике, IT, науке и даже в военном деле. Это возможно благодаря математическому подходу, который игроки могут использовать при планировании своих действий. Вот несколько вариантов таких игр:

Симметричные и Асимметричные:

Симметричные. У игроков одинаковые возможности и стратегии, а их роли в игре аналогичны.

Пример: шахматы, где оба игрока имеют аналогичный доступ к ходам и фигурам.

Асимметричные. У участников разные возможности, о которых другие игроки могут и не знать.

Пример: Кондитерская компания использует в батончиках секретный состав, который делает их вкуснее, чем у конкурентов. В ответ оппоненты пытаются улучшить продукцию через другие идеи и решения.

Кооперативные и некооперативные игры:

Кооперативные игры. Игроки могут объединяться в коалиции для получения общей награды или более быстрого результата.

Пример. Группа компаний снизила стоимость своих товаров, чтобы отстроиться от конкурентов и облегчить последствия деструктивной ценовой войны.

Некооперативные игры. Участники действуют независимо друг от друга и стремятся максимизировать свои собственные выгоды.

Пример. Торговли на бирже, где каждая сторона принимает решения на основе собственных интересов, без кооперации с другими игроками.

Одновременные и последовательные игры:

Одновременные. Игроки принимают решения одночасно, без понимания выбора других сторон.

Пример. В ходе тендера застройщики делают предложения, не зная офферов своих конкурентов.

Последовательные игры. Участники принимают решения поочередно — с учетом действий предыдущих игроков.

Пример. CPaaS-платформа для SMS-рассылок подключилась к мессенджерам. Конкуренты сделали то же самое и вдобавок перешли на email-канал.

Хотя это не все сценарии теории игр, большинство из них базируются на следующих принципах:

У каждого игрока есть от двух вариантов стратегий.
Все возможные комбинации решений или наград приводят к однозначному результату: победе или поражению.
Участники знают правила игры и выгоды других лиц, принимающих решения.
Игроки рациональны: столкнувшись с двумя альтернативами, человек выберет наиболее выгодный вариант.

Но даже если участники знают правила и мотивацию других игроков, их стратегии всегда остаются за «ширмой». Следовательно, любые решения приходится выбирать, исходя из предположений.

Популярные концепции

Чтобы лучше понять эффективность теории игр, рассмотрим несколько самых значимых примеров их применения.

Дилемма заключенного

В этом случае игроки — двое заключенных. Их арестовали за ограбление банка и полиция пытается добиться от них признания. Награда в этой игре одна — снижение срока приговора. Зато сценариев несколько:

ВАРИАНТЫ	Второй сообщник хранит молчание	Второй сообщник дает показания
Первый сообщник хранит молчание	Оба сообщника получают по полгода	Первый сообщник получает десять лет, а второй освобождается
Первый сообщник дает показания	Первый сообщник освобождается, а второй получает десять лет	Оба сообщника получают по два года

Очевидно, что лучшая стратегия для заключенных — признаться. Но дело в том, что ни один из них не знает, какое решение примет подельник. Другими словами, они не смогут договориться о сотрудничестве с властями, даже если сами того захотят. Верно и обратное — ни один из них не знает, предаст ли его другой и сознается полиции.

Это явный пример симметричной, одновременной и некооперативной игры:

Симметричность — стратегии и награды для каждого из игроков идентичны.
Одновременность — заключенные должны принимать свои решения в один момент, не зная, что решит другой.
Некооперативность — участники не могут намеренно сформировать альянс. Даже если предположить, что они предварительно сговорились защищать друг друга и хранить молчание, то давление полиции, страх потерять годы жизни и прочие обстоятельства могут все изменить.

Без понимания стратегии другого игрока очевидный выбор для заключенного — признаться. Даже если второй участник будет хранить молчание, тюремный срок для признавшегося все равно будет меньше. Это также называется равновесием Нэша — моментом, когда игрок выбирает заданную стратегию, независимо от того, что решит сделать другой игрок.

Игра в сороконожку

В этой игре также есть два игрока и несколько стратегий. Но этот вариант отличается от «Дилеммы заключенного». Здесь Игрок 1 и Игрок 2 меняются местами и на каждом ходу могут поочередно выбрать одну из двух стратегий:

Закончить игру.
Получить 100 рублей и продолжить играть.

Подвох в том, что игрок, который завершит игру, получает 100 рублей — т. е. становится на 100 рублей богаче оппонента, но перекрывает поток средств. А если игрок увеличивает «банк» и продолжает играть, его средства растут — но есть риск, что другой игрок решит прекратить игру.

При этом, если оба сотрудничают и играют до конца 50 раундов — общий куш делится 50/50. То есть каждый получает по 2500 рублей.

В этой игре наиболее рациональным выбором для Игрока 1 — завершить игру в первом раунде. Так он получил бы 100 рублей, а Игрок 2 — ничего. Для Игрока 1 — это беспроигрышный сценарий, т. к. он будет при деньгах, не оставив ничего оппоненту. Но все не так просто.

Считается, что люди склонны заканчивать это игру примерно в середине, когда каждый игрок получает немного денег — пусть и не по 5000 рублей, но намного больше нуля. В этом случае игра будет:

Симметричной — у обоих игроков одинаковый выбор стратегий, которые дают одинаковые выплаты.
Последовательной — участники принимают решения по очереди и знают какой ход сделал оппонент.
Некооперативной — хотя игроки могут решить сотрудничать и закончить игру с 5000 рублей каждый, нет гарантии, что они заключат союз.

Игра в диктатора

Это более простой вариант теории игр. В нем участвуют два не знающих друг друга игрока:

Отправитель (первый игрок).
Получатель (второй игрок).

У Отправителя есть 500 рублей и ему нужно решить, какую часть отправить Получателю. Отправитель полностью контролируют всю сумму — он может оставить все себе или передать часть (или все деньги) другому игроку.

Получатель никак не может повлиять на действия Отправителя — фактически, он даже о нем не знает. В этой игре Получатель — пассивная фигура.

С рациональной точки зрения, Отправитель должен оставить все деньги себе. Но реальные эксперименты показали, что в среднем первый игрок отдает второму примерно 25-35% от суммы.

Это говорит о том, что деньги — не единственная награда, которая нужна людям. В игре «Диктатор» участники могут рассматривать и другие выгоды, например, репутацию доброго и щедрого человека. Поэтому эту игру можно считать:

Асимметричной — Отправителю и Получателю доступны разные стратегии, а их выгоды неидентичны.
Последовательной — Получатель будет знать, поделился с ним Отправитель деньгами или нет.
Некооперативной — оба игрока не имеют возможности сотрудничать друг с другом, например, решив разделить деньги пополам.

Также в теории игр есть «Проблема безбилетника», «Мрачный триггер», «Кейнсианский конкурс красоты», «Ограниченная рациональность» и множество других концепций

Примеры применения теории игр в бизнесе и IT

Поскольку теория игр имеет математические корни, она отлично работает в таких сферах, как бизнес и IT, где позволяет:

Оценить эффективность взаимодействия заинтересованных в ситуации сторон.
Проанализировать прошлые события и выбор отдельных людей, организаций или институтов.
Спрогнозировать результаты с участием двух или более участников.
Принимать решения под влиянием определенных обстоятельств.

Рассмотрим пользу теории игр для IT и бизнеса более наглядно.

Принятие решений о новом продукте в бизнесе
Компании используют теорию игр для определения времени запуска новых продуктов на рынок, анализируя возможные действия конкурентов и реакцию рынка. Это позволяет определить, следует ли вводить продукт сейчас или подождать, чтобы избежать конкурентной борьбы или извлечь выгоду из первоходства.

Ценообразование и маркетинговые стратегии
В индустрии, где несколько крупных игроков доминируют на рынке (олигополия), компании могут использовать теорию игр для определения ценовой стратегии. Анализируя потенциальные ходы конкурентов, компании могут выбирать между установлением высоких или низких цен, чтобы максимизировать свою прибыль или долю рынка.

Стратегии в аукционах
На аукционах компании и индивидуальные лица применяют теорию игр, чтобы определить оптимальную стратегию ставок. Они анализируют поведение других участников и их возможные ставки, чтобы решить, поднимать ли ставку или держать более консервативную линию, чтобы выиграть аукцион с минимальными затратами.

Разработка продуктов в технологических компаниях
Технологические компании используют теорию игр для принятия решений о внедрении новых технологий или модификации существующих продуктов. Анализируя, как конкуренты могут отреагировать на новые технологии, компании могут либо ускорить внедрение инноваций, либо принять стратегию ожидания, чтобы снизить риски. Источник: StudiousGuy

Управление железнодорожными перевозками в Европе:
С появлением конкуренции на рынке железнодорожных перевозок в Европе, операторы начали использовать теорию игр для анализа стратегий новых и существующих игроков. Они рассматривают различные сценарии взаимодействия с конкурентами, например, снижение цен или улучшение качества услуг, чтобы удержать или увеличить свою долю рынка. Источник: McKinsey

Инновации в теории игр

Изначально теория игр фокусировалась на нулевой сумме — ситуациях, где награда одного участника точно соответствовала убытку другого. Но со временем ее стали применять не только для анализа конкуренции, но и других видов взаимодействий и поведенческих сценариев: сотрудничества, конфликтов, оптимизации процессов и т. д. В итоге теория игр начала распространяться на анализ стратегий как в человеческом, так и в компьютерном поведении — она помогала понять мотивы игроков, принимая во внимание их цели, возможности и ограничения.

Необходимость внедрения адаптивных инноваций для «новых игр», которые позволят участникам получать конкурентные преимущества, предложил Аллан Афуа — известный автор и профессор стратегии Мичиганского университета. Он объяснил это так:

«Новые игровые стратегии помогают переосмыслить порядок создания и присвоения наград. С ними можно создавать новые рынки и отрасли, укреплять или ослаблять позиции существующих продуктов и, что важнее всего, повышать прибыль компаний».

Яркий пример инновационной теории игр — создание Apple своего первого iPhone. В начале 2000-х годов телефонные компании вроде Samsung, Nokia и Research In Motion (сейчас BlackBerry) фокусировали внимание на форме, эргономике и размере своих устройств. Изучив конкурентов, в Apple решили изменить правила игры и сместить акцент с аппаратного обеспечения на возможности ПО. Так, основанная на теории игр инновационная стратегия стала началом появления смартфонов — одного из самых востребованных и конкурентных товаров современности.

Когда в Research in Motion (RIM) осознали, что iPhone — это мини-компьютер, а не телефон, было слишком поздно. Их попытка создать в 2013 году собственную ОС Blackberry 10 провалилась — технология отставала примерно на 5 лет.

К тому моменту рыночная доля Apple выросла с 0 до 20%, а ее параболический рост был параллелен самому раннему успеху RIM. Решение RIM разработать проприетарную платформу для конкуренции с Apple также оказалось ошибкой — это только забрало времени и деньги, но в результате нанесло ущерб Blackberry, как бренду.

В итоге на момент запуска Стивом Джобсом iPhone в 2007 году, рыночная капитализация Apple составляла около 80 миллиардов долларов — сейчас эта цифра превысила 1 триллион долларов, большая часть которых пришлась на продажи iPhone по всему миру.

Минусы теории игр

Несмотря на внушительную вариативность и пользу для бизнеса и IT, теория игр также имеет ряд уязвимостей, которые нужно учитывать при планировании стратегий:

Теория игр предполагает, что участники будут действовать рационально и беспристрастно. Большинство случаев сопряжены с человеческим фактором. Он может привести к импульсивным действиям игроков, небрежности в обращении с информацией и т. д. Все эти переменные сложно просчитывать.
Слишком длинные цепочки планирования. Это особенно актуально для асимметричных игр, где участники не знают возможностей конкурентов. Хотя теория игр придает стратегиям структуру и ясность, элемент неопределенности может привести к созданию сотен гипотез и предположений, большинство из которых не всегда реалистичны.
Проблемы роста числа игроков. С расширением пула участников в игре усложняется анализ, для которого может понадобится существенное увеличение ресурсов и мощностей.

Кроме того, теория игр применима не ко всем ситуациям, слабо работает с динамическими событиями и не всегда точно определяет награду игроков.

Заключение

Теория игр — это полезный инструмент для всестороннего анализа практически любой ситуации, связанной с бизнесом, IT и множеством других направлений.

С ее помощью можно оценить мотивацию оппонентов, оптимизировать производственные и технические процессы, а также рассчитать и выбрать лучшие решения для сложных проблем.

Однако теория игр — не панацея. Она часто базируется на предположениях, не учитывает человеческий фактор и плохо работает с динамическими событиями. Поэтому рассматривать эту дисциплину можно лишь как один из вариантов решения задач.

НЛО прилетело и оставило здесь промокод для читателей нашего блога:

-15% на заказ любого VDS (кроме тарифа Прогрев) — HABRFIRSTVDS.

Источник