Permainan kooperatif (teori)

Dalam teori permainan, sebuah permainan kooperatif (atau permainan koalisi) adalah permainan dengan kelompok-kelompok pemain yang membentuk "koalisi" mengikat dengan penegakan perilaku kooperatif secara eksternal (misalnya melalui hukum kontrak). Hal ini berbeda dengan permainan non-kooperatif di mana tidak ada kemungkinan untuk membentuk aliansi atau semua kesepakatan harus bersifat self-enforcing (misalnya melalui ancaman kredibel).^[1]

Permainan kooperatif dianalisis dengan mempelajari koalisi yang dapat terbentuk, tindakan bersama yang dapat dilakukan kelompok, serta hasil kolektif yang diperoleh.^[2]^[3]

Definisi Matematis

Permainan kooperatif diberikan dengan menentukan nilai untuk setiap koalisi. Secara formal, permainan koalisi terdiri dari sekumpulan pemain yang terbatas $N$ , disebut koalisi besar, dan fungsi karakteristik $v:2^{N}\to \mathbb {R}$ dari himpunan semua koalisi pemain yang mungkin hingga himpunan pembayaran yang memuaskan $v(\emptyset )=0$ . Fungsi ini menguraikan berapa banyak keuntungan kolektif yang dapat diperoleh sekelompok pemain dengan membentuk koalisi.

Atribut Kunci

Teori permainan kooperatif mempelajari situasi di mana pemain dapat:

Membentuk koalisi
Bekerja sama satu sama lain
Membuat perjanjian mengikat

Beberapa karakteristik utamanya:

Kepentingan bersama: Pemain memiliki tujuan bersama yang ingin dicapai
Pertukaran informasi: Kerja sama membutuhkan komunikasi antar pemain
Sukarela dan saling menguntungkan: Kesepakatan harus memberikan manfaat bagi semua pihak
Kontrak mengikat: Perjanjian antar pemain bersifat wajib dan harus dipatuhi

Subpermainan

Misalkan $S\subsetneq N$ menjadi koalisi pemain yang tidak kosong. Subpermainan $v_{S}:2^{S}\to \mathbb {R}$ pada $S$ secara alami didefinisikan sebagai : $v_{S}(T)=v(T),\forall ~T\subseteq S.$ Dengan kata lain, kita cukup membatasi perhatian kita pada koalisi yang terdapat dalam $S$ . Subpermainan berguna karena memungkinkan kita untuk menerapkan konsep solusi yang didefinisikan untuk koalisi besar pada koalisi yang lebih kecil.

Sifat Matematis

Superaditif

Fungsi karakteristik sering diasumsikan superaditif, artinya: $v(S\cup T)\geq v(S)+v(T)$ kapan pun $S,T\subseteq N$ memuaskan $S\cap T=\emptyset$ . yang saling lepas.

Monotonisitas

Koalisi yang lebih besar mendapatkan nilai lebih: $S\subseteq T\Rightarrow v(S)\leq v(T)$ .

Hal ini mengikuti dari superadditivity, yaitu jika imbalan dinormalisasi sehingga koalisi tunggal memiliki nilai nol.

Properti untuk permainan sederhana

Suatu permainan koalisi $v$ dianggap sebagai permainan sederhana apabila hasil pembayarannya hanya bernilai 1 atau 0, yaitu koalisi diklasifikasikan sebagai koalisi menang atau kalah.

Secara ekuivalen, suatu permainan sederhana dapat didefinisikan sebagai suatu himpunan $W$ dari koalisi, di mana anggota-anggota dari $W$ disebut sebagai koalisi menang, sedangkan koalisi lainnya disebut koalisi kalah. Dalam beberapa kajian diasumsikan bahwa suatu permainan sederhana tidak kosong atau tidak memuat himpunan kosong. Namun, dalam bidang matematika lainnya, permainan sederhana juga dikenal sebagai hipergraf atau fungsi Boolean (fungsi logika).

Suatu permainan sederhana $W$ disebut monoton apabila setiap koalisi yang memuat koalisi menang juga merupakan koalisi menang, yaitu jika $S\in W$ dan $S\subseteq T$ maka $T\in W$ .
Suatu permainan sederhana $W$ disebut proper apabila komplemen (oposisi) dari setiap koalisi menang adalah koalisi kalah, yaitu jika $S\in W$ maka $N\setminus S\notin W$ .
Suatu permainan sederhana W disebut kuat apabila komplemen dari setiap koalisi kalah adalah koalisi menang, yaitu jika $S\notin W$ $S\notin W$ maka $N\setminus S\in W$ $N\setminus S\in W$ .
- Jika suatu permainan sederhana $W$ bersifat proper dan kuat, maka suatu koalisi adalah koalisi menang jika dan hanya jika komplemennya merupakan koalisi kalah, yaitu $S\in W$ jika dan hanya jika $N\setminus S\notin W$ . (Jika $v$ adalah permainan koalisi sederhana yang bersifat proper dan kuat, maka berlaku $v(S)=1-v(N\setminus S)$ untuk setiap $S$ .)
Seorang pemain veto dalam suatu permainan sederhana adalah pemain yang termasuk dalam semua koalisi menang. Jika terdapat pemain veto, maka setiap koalisi yang tidak memuat pemain veto tersebut merupakan koalisi kalah. Suatu permainan sederhana W disebut lemah (collegial) apabila memiliki pemain veto, yaitu apabila irisan $\bigcap W:=\bigcap _{S\in W}S$ $\bigcap W:=\bigcap _{S\in W}S$ dari seluruh koalisi menang tidak kosong.
- Seorang diktator dalam permainan sederhana adalah pemain veto sedemikian sehingga setiap koalisi yang memuat pemain tersebut adalah koalisi menang. Diktator tidak termasuk dalam koalisi kalah mana pun. (Permainan Dictator game dalam ekonomi eksperimental tidak berkaitan dengan definisi ini.)
Suatu carrier dari permainan sederhana $W$ adalah suatu himpunan $T\subseteq N$ sedemikian sehingga untuk setiap koalisi $S$ , berlaku $S\in W$ jika dan hanya jika $S\cap T\in W$ . Apabila suatu permainan sederhana memiliki carrier, maka setiap pemain yang tidak termasuk di dalamnya dapat diabaikan. Suatu permainan sederhana kadang disebut hingga apabila memiliki carrier berhingga, meskipun $N$ bersifat tak hingga.
Bilangan Nakamura dari suatu permainan sederhana adalah jumlah minimum koalisi menang yang memiliki irisan kosong. Menurut teorema Nakamura, bilangan ini mengukur tingkat rasionalitas dan menjadi indikator sejauh mana suatu aturan agregasi dapat menghasilkan pilihan yang terdefinisi dengan baik.

Sejumlah relasi di antara aksioma-aksioma di atas telah lama dikenal secara luas, antara lain sebagai berikut:

Jika suatu permainan sederhana bersifat lemah, maka permainan tersebut bersifat proper.
Suatu permainan sederhana bersifat diktatorial jika dan hanya jika permainan tersebut bersifat kuat dan lemah.

Secara lebih umum, telaah menyeluruh mengenai hubungan antara empat aksioma konvensional (monotonisitas, properti, kekuatan, dan ketidak-lemahan), sifat kehinggaan, serta keterhitungan algoritmik telah dilakukan, dan hasilnya dirangkum dalam tabel Keberadaan Permainan Sederhana.

Pembatasan yang diberlakukan oleh berbagai aksioma permainan sederhana terhadap bilangan Nakamura juga telah diteliti secara ekstensif. Secara khusus, suatu permainan sederhana yang dapat dihitung dan tidak memiliki pemain veto hanya dapat memiliki bilangan Nakamura lebih besar dari 3 apabila permainan tersebut bersifat proper dan tidak kuuat.

Hubungan dengan Teori Non-Kooperatif

Untuk permainan strategis $G$ , terdapat beberapa permainan kooperatif yang terkait, disebut sebagai representasi G. Dua representasi standar adalah:

Permainan α-efektif
Permainan β-efektif

Konsep Solusi

Asumsi utama dalam teori permainan kooperatif adalah bahwa koalisi utama $N$ akan terbentuk. Tantangannya adalah mengalokasikan hasil $v(N)$ secara adil.

Beberapa properti konsep solusi:

Efisiensi: Total pembayaran terbagi tepat
Rasionalitas individu: Tidak ada pemain yang mendapat kurang dari yang bisa didapat sendiri
Keberadaan: Solusi ada untuk setiap permainan
Keunikan: Solusi unik untuk setiap permainan

Himpunan Stabil

Himpunan stabil adalah kumpulan alokasi yang memenuhi:

Stabilitas internal
Stabilitas eksternal

Inti Permainan

Inti (core) permainan adalah himpunan vektor pembayaran di mana tidak ada koalisi yang bisa mendapatkan hasil lebih baik dengan memisahkan diri.

Nilai Shapley

Nilai Shapley adalah vektor pembayaran unik yang efisien, simetris, dan memenuhi monotonisitas.

Kernel

Kernel permainan adalah himpunan alokasi di mana tidak ada pemain yang memiliki daya tawar lebih terhadap pemain lain.

Dividen Harsanyi

Dividen Harsanyi mengidentifikasi surplus yang diciptakan oleh koalisi pemain.

Nukleolus

Nukleolus adalah alokasi yang meminimalkan ketidakpuasan koalisi secara leksikografis.

Permainan Kooperatif Konvek

Diperkenalkan oleh Shapley (1971), permainan konvek memiliki sifat "bola salju" di mana insentif untuk bergabung meningkat seiring pertumbuhan koalisi.

Hubungan dengan Perusahaan

Keputusan strategis perusahaan dapat menciptakan nilai melalui teori permainan kooperatif, menjadikannya teori strategis perusahaan.

Lihat Juga

Referensi

↑ Shor, Mike. "Non-Cooperative Game - Game Theory .net". www.gametheory.net. Diakses tanggal 2016-09-15.
↑ Chandrasekaran, R. "Cooperative Game Theory" (PDF).
↑ Brandenburger, Adam. "Cooperative Game Theory: Characteristic Functions, Allocations, Marginal Contribution" (PDF). Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2016-05-27.

Bacaan Lanjutan

Owen, Guillermo (1995), Game Theory (Edisi 3rd), ISBN 978-0-12-531151-9

von Neumann, John; Morgenstern, Oskar (1944), Theory of Games and Economic Behavior

Pranala luar

Hazewinkel, Michiel, ed. (2001) [1994], "Cooperative game", Encyclopedia of Mathematics, Springer Science+Business Media B.V. / Kluwer Academic Publishers, ISBN 978-1-55608-010-4

Artikel bertopik permainan ini adalah sebuah rintisan. Anda dapat membantu Wikipedia dengan mengembangkannya.

[1] Shor, Mike. "Non-Cooperative Game - Game Theory .net". www.gametheory.net. Diakses tanggal 2016-09-15.

[2] Chandrasekaran, R. "Cooperative Game Theory" (PDF).

[3] Brandenburger, Adam. "Cooperative Game Theory: Characteristic Functions, Allocations, Marginal Contribution" (PDF). Diarsipkan dari asli (PDF) tanggal 2016-05-27.

[1]

[2]

[3]