【第1節 警察與小偷模式:混合策略】
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在一個小鎮上,隻有一名警察負責巡邏,保衛小鎮居民的人身和財產安全。這個小鎮分為A、B兩個區,在A區有一家酒館,在B區有一家倉庫。與此同時,這個鎮上還住著一個以偷為生的慣犯,他的目標就是A區的酒館和B區的倉庫。因為隻有一個警察,所以他每次隻能選擇A、B兩個區中的一個去巡邏。而小偷正是抓住了這一點,每次也隻到一個地方去偷竊。我們假設A區的酒館有2萬元的財產,而B區的倉庫隻有1萬元的財產。如果警察去了A區進行巡邏,而小偷去了B區行竊,那麼B區倉庫價值1萬元的財產將歸小偷所有;如果警察在A區巡邏,而小偷也去A區行竊,那麼小偷將會被巡邏的警察逮捕。同樣道理,如果警察去B區巡邏,而小偷去A區行竊,那麼A區酒館的2萬元財產將被裝進小偷的腰包,而警察在B區巡邏,小偷同時也去B區行竊,那麼小偷同樣會被警察逮捕。
在這種情況下,警察應該采取哪一種巡邏方式才能使鎮上的財產損失最小呢?如果按照以前的辦法,隻能有一個唯一的策略作為選擇,那麼最好的做法自然是警察去A區巡邏。因為這樣做可以確保酒館2萬元財產的安全。但是,這又帶來另外一個問題:如果小偷去B區,那麼他一定能夠成功偷走倉庫裡價值1萬元的財產。這種做法對於警察來說是最優的策略嗎?會有一種更好的策略嗎?
讓我們設想一下,如果警察在A、B中的某一個區巡邏,那麼小偷也正好去了警察所在的那個區,那麼小偷的偷盜計劃將無法得逞,而A、B兩個區的財產都能得到保護,那麼警察的收益就是3(酒館和倉庫的財產共計3萬元),而小偷的收益則為0,我們把它們計為(3,0)。
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如果警察在A區巡邏,而小偷去了B區偷竊,那麼警察就能保住A區酒館的2萬元,而小偷將會成功偷走B區倉庫的1萬元,我們把此時警察與小偷之間的收益計為(2,1)。
如果警察去B區巡邏,而小偷去A區偷竊,那麼警察能夠保住B區倉庫的1萬元,卻讓小偷偷走了A區酒館的2萬元。這時我們把他們的收益計為(1,2)。
這個時候,警察的最佳選擇是用抽簽的方法來決定巡邏的區域。這是因為A區酒館的財產價值是2萬元,而B區倉庫的財產價值是1萬元,也就是說,A區酒館的價值是B區倉庫價值的2倍,所以警察應該用2個簽代表A區,用1個簽代表B區。如果抽到代表A區的簽,無論是哪一個,他就去A區巡邏,而如果抽到代表B區的簽,那他就去B區巡邏。這樣,警察去A區巡邏的概率就為2/3,去B區巡邏的概率為1/3,這種概率的大小取決於巡邏地區財產的價值。
對小偷而言,最優的選擇也是用抽簽的辦法選擇去A區偷盜還是去B區偷盜,與警察的選擇不同,當他抽到去A區的兩個簽時,他需要去B區偷盜,而抽到去B區的簽時,他就應該去A區偷盜。這樣,小偷去A區偷盜的概率為1/3,去B區偷盜的概率為2/3。
下麵讓我們來用公式證明對警察和小偷來說,這是他們的最優選擇。
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