만족도 평형
Satisfaction equilibrium만족도 평형 | |
---|---|
게임 이론의 솔루션 개념 | |
관계 | |
서브셋 | 솔루션 개념 |
슈퍼셋 | 비협력 게임 이론 |
중요성 | |
사용처 | 모든 비협력 게임 |
게임 이론에서 만족 균형은 비협력 게임, 즉 만족 형식의 게임을 위한 솔루션 개념이다.만족도에 있는 게임은 플레이어가 특정 개인의 제약(예: 성능 측정 기준)을 충족시키는 것을 목표로 하는 모델 상황을 형성합니다.플레이어가 자신의 제약을 만족시킬 때, 그 플레이어는 만족한다고 한다.만족 균형은 존재한다면, 게임 내의 모든 플레이어가 만족할 때 발생합니다.
역사
만족도 평형(SE)이라는 용어는 먼저 행동을 취하고 자신의 보상을 관찰함으로써 평형을 배우는 참가자 사이의 동적 상호작용의 안정적인 지점을 언급하기 위해 사용되었다.균형은 현재의 보상에 만족하는 대리인은 현재의 행동을 변경하지 않는다는 만족원칙에 있다.[1]
나중에 만족도 [2]평형 개념이 게임의 솔루션 개념으로 도입되었습니다.이러한 솔루션 개념은 무선 애드혹네트워크에서의 Quality of Service(QoS; 서비스 품질) 분석을 위해 전기공학 분야에 도입되었습니다.이러한 맥락에서, 무선 장치 (네트워크 구성요소)는 일부 표적 QoS를 만족시키기 위해 자체 운영 구성을 결정하는 플레이어로 모델링됩니다.
만족도 형태와 만족도 균형 개념의 게임은 에너지 효율, 주파수 공유 및 전송 전력 제어 문제를 해결하기 위해 5세대 셀룰러 통신(5G)의 맥락에서 사용되어 왔다.[5] [6] 스마트 그리드에서는 데이터 주입 공격의 문제를 모델링하기 위해 만족도 형식의 게임이 사용되었다.[7]
만족도 형식의 게임
완전하고 완벽한 정보의 정적 게임에서, 게임의 만족 형태 표현은 플레이어 집합, 플레이어의 액션 세트 및 그들의 선호도를 지정하는 것이다.주어진 플레이어에 대한 선호도는 다른 플레이어의 모든 액션 세트의 데카르트 곱에서 주어진 플레이어의 액션 세트로 종종 언급되는 매핑에 의해 결정됩니다.즉, 다른 모든 참가자가 채택한 행동이 주어졌을 때, 선호도 매핑은 참가자가 만족하는 행동의 하위 집합을 결정한다.
정의 [만족도[2] 형식의 게임]
만족스러운 형태의 게임은 태플에 의해 묘사된다.
- 그래, 엑스테네요. -네. -네. -네. - nbsp;0) <0:0) < nbsp; nbsp; nbsp; nbspK"K:0: (K:k:k:{k:{k:k:k:k:k:0k:k:k:k:k:k:k:k:k: < < + ( 0 < { {_ { 는 k{\ k가 수행할 수 있는 일련의 액션을 나타냅니다프리퍼런스 매핑
다른 모든 플레이어의 액션을 고려하여 kk가 만족하는 액션 세트를 결정합니다. k 2{ 세트는 A 의 파워 세트입니다.
다른 기존 게임 공식과 달리, 예를 들어, 동작 [8]세트가 제한된 일반 형식과 같은, 성능 최적화, 즉 효용 극대화 또는 비용 최소화의 개념은 존재하지 않는다.만족 형식의 게임은 다른 모든 참가자가 채택한 행동을 고려하여 특정 개인의 제약을 만족시키기 위해 참가자가 자신의 행동을 채택하는 경우를 모델화한다.중요한 말은 선수들이 다른 선수들이 자신의 개인적 제약을 만족시킬 수 있는지 여부에 대해 무관심하다고 가정한다는 것이다.
만족도 평형
액션 프로파일은 ( , , ) A × × K ( \ ( a { , \, a { } \ ) \ \{ { { } \ \ cal _ { }} 모든 참가자가 만족하는 액션 프로파일은 해당 게임의 만족도 형태에 대한 균형이다.만족 평형에서, 참가자들은 현재의 행동을 변경하는 데 특별한 관심을 보이지 않는다.
정의 [순수[2] 전략에서의 만족도 평형]
액션 a {a는 게임의 순수 전략( {k K { } K { \left에 대한 만족 평형입니다. { kK(\ {에 대해
- k k ( , , - , +, , )\ _ { } \ _ { } \ left ( a { , \, { k - , \,_ { \
- k k ( , , - , +, , )\ _ { } \ _ { } \ left ( a { , \, { k - , \,_ { \
혼합 전략에서의 만족도 균형
k {\ k에 대해, 집합 k { k , , k , , , { {_ { k } _ { \ A _ { , { K } , { } , { { \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ } , { \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \right {\ = {\{ . k ( k , , 、 , , 、 k , n atgy)의 동작을 선택하기 위해 플레이어 k k에 의해 채택되었습니다. j {, , k { \ \ 1, , N{ k } \ , k , { } 、 k 、 k k j k k 、 k 、 k k 、 k a a in in a a a a a a a a a a a a a a a a a a aK 、k 、 k 、 k 、 k 、 k、 k 、 k - ( \ \ bold \ {- k } )는 k( \ k)를 제외한 모든 플레이어의 혼합된 전략을 나타냅니다.
만족스러운 양식 [2]의 혼합 전략 [2]{klocales(K): {klocales) {klic}:{klic}을(가) {k)를(가)를) (C) (K) (C는 { k { k } K {\left({\ {K {\}) {\cal}, {\cal {\cal}cal} {\cal} {\cal}, {\cal}로 나타냅니다.
kk가 개개의 조건을 만족시키는 액션을 확률 1로 선택할 수 있는 가능한 모든 확률 분포의 집합을 결정합니다.
혼합 전략에서의 만족도 균형은 다음과 같이 정의된다.
정의 [혼합[2] 전략에서의 만족도 평형]
혼합전략 ( 1)× ( K) \ style \ \ bold \ } { * scal } \ \ times \ left scal { A} \ \\ times \ \ left \ leftimes \ { A} { A} { A} mathcal { A} { A} { A} { A} { A} { K } \ } { K} }
- ∗ k ( - k) displaystyle { _ { k } \ { } \ { } } {\ {\* { - k }^*}。
- ∗ k ( - k) displaystyle { _ { k } \ { } \ { } } {\ {\* { - k }^*}。
k({ k 즉 A 의 j를 유니터리 ( k)∈ k에 관련짓습니다 여기서 j -번째 컴포넌트(1)를 제외한 모든 컴포넌트는 0입니다. j는 감소된 확률 분포를 나타내며, 여기서 Ak ({가 결정적으로 선택됩니다.이 인수를 사용하면 게임의순수한 전략( {K {} K의 모든 만족 평형(\ {는게임의 혼합 전략(K { } K { f k} k 에서도 만족 평형입니다 \ ( mathcalleft \ {{\ {\cal {\cal})
게임의 SE ( ,{ A K, { } K ){ \ ( { \ { K } , \ \ \{ { } \ right \ _ { , \ { ) { \ stystyleft }모든 참가자가 확률 1로 개별 조건을 동시에 만족시킬 수 있는 행동 프로필에서만 긍정적인 확률로 플레이된다.따라서 순수 전략 중 하나의 SE가 존재하지 않는 경우 게임 내 혼합 전략( { k} K { kK \{\ \left {\bright가 존재하지 않습니다.
②-만족균형
특정 조건 하에서는>의 - \ \>에 대해 플레이어가 만족할 수 있는 혼합 전략을 구축할 수 있습니다.이러한 을 통해 {\\ -satisfaction equilion ( {\ \ } -SE)로 알려진 솔루션 개념을 정의할 수 있습니다.
정의: [--만족 평형[2]]
}이 (가 0 을 만족시킵니다 \\ left ] \ 혼합 전략 프로파일 (1) (2)… (A )\ \ displaystyle \ bold \} {*} \ \ \ \ { { { 1} \ \ \ times \ ({ \ - SE ) { k} kK) { ( { \ { } , \{} \ ) k는 다음과 같습니다.
- k、 ( - k { displaystyle { { _ { k } _ { k } \ \ { f { k} \ left \ { } { *} }}
어디에
From the definition above, it can be implied that if the mixed strategy profile is an -SE, it holds that,
즉, 플레이어는 에 만족하지 못하고 SE의 관련성은 플레이어가 어느 정도 만족하지 못하는 수준에 대해 관용할 수 있다는 사실을 모델화한다는 것입니다. -SE에서 일부 에 대해1 의 확률로 만족하는 한 혼합 전략 프로파일을 변경하는 데 관심이 있는 참가자는 없습니다.
순수 전략 또는 혼합 전략에서 SE가 존재할 수 있는 조건과는 달리, SE가 존재할 수 있는 조건은 온화하다.
[ [\SE의[2] 존재]
( , { k K, { } K) { \left ( { \ { K } , \\ lbrace \{ { } \ right \ { } , \ { k } \ _ { right } ) { k \ } } 。다음으로 K k에 대해 다음과 같은 A가 항상 존재합니다.
- k k ( -) \ _ { } \ f _ { } \ left{ } { - } \ ,
그러면 항상 전략 프로파일 ( 1)×( 2) × … ( ) \ \ displaystyle \ \ } {^{*} \{{ \ \ \ \ left \ leftwright \ symbold { A } { { { { { { { { { A } } } } } { (> 1 > \ > \epsilon은는) \ - SE 입니다.
평형 선택
만족스러운 형태의 게임은 몇 가지 만족 평형을 나타낼 수 있다.이러한 경우에, 참가자는 각각의 행동에 그러한 행동을 수행하기 위한 노력이나 비용을 나타내는 가치를 연관지을 수 있다.이러한 관점에서, 여러 SE가 존재하는 경우, 참가자들은 가장 낮은(글로벌 또는 개별) 노력 또는 비용이 필요한 SE를 선호할 수 있습니다.이러한 선호도를 모델링하기 위해, 만족스러운 형태의 게임은 각 플레이어에 대한 비용 함수를 갖출 수 있습니다.
모든 k {\ k{\ {\ {\\left1\right] }에 [\} {\right} {\ c } } } } k k k k k k k k k k k k k k k k k 。보다 구체적으로 말하면 한 쌍의 , ) ) k { (_ { , a { } )\ { { { }^ in { mathcal { A} { k }^{ k})이 주어진 경우 k style 의 은 style k kyle에 선호됩니다.
에 대한 이러한 선호는 다른 모든 플레이어가 채택한 액션과는 무관합니다.
정의: [효율적 만족도 평형(ESE)]
{\를 게임의 순수 전략에서 만족 평형 ( K { k K { } K \ \. _ 프로파일 a ( , ) \ ( \ \ ( a { 1 }^{ \ } , _ { }^{ \ } 、 \ , { }^{ \ }。{ 그 뒤에 이어지는 것은 다음과 같습니다
- k= K ( ∑ ∑ = ( ) \ _ { 1 }^{ } _ { k }\} \{ k=1 }^{ K } {} \
- k= K ( ∑ ∑ = ( ) \ _ { 1 }^{ } _ { k }\} \{ k=1 }^{ K } {} \
In the trivial case in which for all the function is a constant function, the set of ESE and the set of SE are identical.이는 모든 기존 평형 중에서 하나(만족) 평형을 선택하기 위해 하나 또는 다른 행동을 하는 노력을 차별화하는 참가자의 능력의 관련성을 강조한다.
만족도가 빈 상태가 아닌 게임에서는 모든 가 자신의 행동에 다른 비용을 할당할 때, 즉 모든 K k와 A에 대해 다른 비용을 할당합니다 k ( ) k ( ( (。ESE는 항상 존재합니다.그럼에도 불구하고, 이것이 반드시 고유한 것은 아니며, 이는 개별 원가 함수의 개념을 뛰어넘는 다른 평형 개선의 여지가 여전히 존재한다는 것을 의미한다.[5] [6]
일반화
모든 플레이어가 만족하는 액션 프로파일이 존재하지 않는 만족형 게임은 만족형 평형을 가지지 않는다고 한다. 경우 액션 프로파일에 displaystyle Ku {mathcal { 로 구성된 (\{\ {u의 이 유도됩니다}}이(가) 충족되었습니다.반면 스타일 은 만족하지 못하고 있다. 플레이어가 다른 모든 플레이어의 동작을 고려하여 어떤 에도 만족할 수 없는 경우, 이 플레이어는 현재의 액션 변경에 관심이 이는 이 조건을 충족하는 액션프로파일도 평형임을 의미합니다.이는 어떤 선수도 현재의 행동을 바꾸는데 특별히 관심이 없고 심지어 불만족스러운 선수들도 마찬가지이기 때문이다.이러한 추론은 GSE(Generalized Satfaction Equilium)로 알려진 또 다른 솔루션 개념으로 이어졌다.이러한 일반화는 새로운 게임 공식, 즉 일반화된 만족도 형태의 맥락에서 제안됩니다.[9]
정의: [일반 만족도 양식]
일반화된 만족도 형식의 게임은 튜플 { k K { } K { \left } \ } , \ \ _ {k} \ \ \ { k})로 기술됩니다., …, 엑스테네요. -네. -네. -네. - <K <0) <0) < -어.K> (K:0: (K:k: {k: {k) <0:k:k:kls <0:k:k:k:k:k:k < \ { { < + \ 는 k가 실행할 수 있는 액션 세트를 나타냅니다.또, 프리퍼런스 매핑.
- k : { ( ) ( k) \ : \\ \ } \ \ 2 . right
다른 모든 참가자가 채택한 혼합 전략을 고려할 때 k(\ k를 만족시키는 A })와 함께 확률 질량 함수(혼합 전략) 세트를 결정합니다.
일반화 만족도 평형은 다음과 같이 정의된다.
정의: [일반 만족도 평형(GSE)][9]
( 1)× × ( K \style \ \ bold \ {^{ * } \ \ times left \ \ \\ times \ times \ times \ left \ leftimes \ left sy \ mathcal \ mathcal { { A} { A} { A} { A} { A} { A} { A} { kK, { k K , \ ( { \ { K , \ \ } , \ \ _ { k , \ { .s{\K}} 및 {\및 displaystyle {\mathrm {는 다음과 같이 유지됩니다.
(i) 모든 k K s\ k \ \ } { \ {} ( -) \ \ bold \}_ { } \ _ { \ left { \ symbol \ )
(ii 모든 k(\ {u}})에 대해 k-) (\)
GSE는 의 SE"라는 개념으로 요약됩니다( { k K { K { _{일 때, Ku{u}=\ 모든 K {\ k {K에 대한 g style g가 됩니다.
로 GSE는 과 = = {\= \일 때 혼합 전략에서의 SE 개념으로 요약됩니다. 마지막으로, GSE는 다음과 같습니다.
레퍼런스
- ^ Ross, S.; Chaib-draa, B. (May 2006). "Satisfaction Equilibrium: Achieving Cooperation in Incomplete Information Games". Proceedings of the Canadian Conference on Artificial Intelligence. Ottawa, ON, Canada. doi:10.1007/11766247_6.
- ^ a b c d e f g Perlaza, S.; Tembine, H.; Lasaulce, S.; Debbah, M. (April 2012). "Quality-Of-Service Provisioning in Decentralized Networks: A Satisfaction Equilibrium Approach". IEEE Journal of Selected Topics in Signal Processing. 6 (2): 104–116. arXiv:1112.1730. doi:10.1109/JSTSP.2011.2180507. S2CID 9567688.
- ^ Elhammouti, H.; Sabir, E.; Benjillali, M.; Echabbi, L.; Tembine, H. (September 2017). "Self-Organized Connected Objects: Rethinking QoS Provisioning for IoT Services". IEEE Communications Magazine. 55 (9): 41–47. doi:10.1109/MCOM.2017.1600614. S2CID 27329276.
- ^ Southwell, R.; Chen, X.; Huang, J. (March 2014). "Quality of Service Games for Spectrum Sharing". IEEE Journal on Selected Areas in Communications. 32 (3): 589–600. arXiv:1310.2354. doi:10.1109/JSAC.2014.1403008. S2CID 9227076.
- ^ a b Promponas, P.; Tsiropoulou, E-E.; Papavassiliou, S. (May 2021). "Rethinking Power Control in Wireless Networks: The Perspective of Satisfaction Equilibrium". IEEE Transactions on Control of Network Systems. 8 (4): 1680–1691. doi:10.1109/TCNS.2021.3078123. S2CID 236728675.
- ^ a b Promponas, P.; Pelekis, C.; Tsiropoulou, E-E.; Papavassiliou, S. (July 2021). "Games in Normal and Satisfaction Form for Efficient Transmission Power Allocation Under Dual 5G Wireless Multiple Access Paradigm". IEEE/ACM Transactions on Networking. 29 (6): 2574–2587. doi:10.1109/TNET.2021.3095351. S2CID 237965568.
- ^ Sanjab, A.; Saad, W. (July 2016). "Data Injection Attacks on Smart Grids With Multiple Adversaries: A Game-Theoretic Perspective". IEEE Transactions on Smart Grid. 7 (4): 2038–2049. arXiv:1604.00118. doi:10.1109/TSG.2016.2550218. S2CID 14309194.
- ^ Debreu, G. (October 1952). "A Social Equilibrium Existence Theorem" (PDF). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 38 (10): 886–893. doi:10.1073/pnas.38.10.886. PMC 1063675. PMID 16589195.
- ^ a b Goonewardena, M.; Perlaza, S.; Yadav, A.; Ajib, W. (June 2017). "Generalized Satisfaction Equilibrium for Service-Level Provisioning in Wireless Networks". IEEE Transactions on Communications. 65 (6): 2427–2437. doi:10.1109/TCOMM.2017.2662701. S2CID 25391577.