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ゲーム理論

ナッシュ均衡とは?「自分だけ変えても得しない」を利得表で理解する

二人が互いを意識して選ぶとき、「誰も自分だけ方針を変えたがらない組合せ」があります。これをナッシュ均衡と呼びます。

まず結論

ナッシュ均衡 = 相手の行動を固定したとき、どちらも「自分だけ変更しても、今より得にならない」戦略の組合せ。

「全員にとって一番幸せな結果」という意味ではありません。全員が自発的に動く理由を失っている、という安定性の概念です。

1. 身近な例:2店の値下げ競争

近くにあるA店とB店が、同じ商品を「通常価格」か「値下げ」で販売します。両店の利益(単位:万円)を、例として次のように設定します。

A店 \ B店通常価格値下げ
通常価格(5, 5)(1, 7)
値下げ(7, 1)(3, 3) ★

(A店の利益, B店の利益)です。たとえば(7, 1)ならA店が7万円、B店が1万円の利益を得ます。

B店が通常価格でも値下げでも、A店は値下げの方が得です。B店も同様です。したがって両店が値下げした(3, 3)がナッシュ均衡になります。

ところが両店とも通常価格の(5, 5)の方が、両店にとって利益が大きいのです。「ナッシュ均衡=全員にとって最高の結果」ではないことが分かります。

2. 利得表の読み方:相手を固定して比べる

ナッシュ均衡を探す際は、一度に両者を動かさないことが大切です。

  1. B店の選択を固定し、A店だけが戦略を変えたらどうなるかを比較する。
  2. 今度はA店の選択を固定し、B店だけが戦略を変えたらどうなるかを比較する。
  3. 双方にとって現在の戦略が最適反応であれば、そこがナッシュ均衡。
注意:利益が同じなら、変更しても「増える」わけではありません。ナッシュ均衡の条件は「変更しても厳密には得を増やせない」ことなので、同点も最適反応に含まれます。

3. 支配戦略がある場合・ない場合

支配戦略とは、相手の選択にかかわらず自分にとって(他の戦略以上に)有利な戦略です。先ほどの値下げ競争では、双方の「値下げ」が支配戦略です。

一方、支配戦略がなくてもナッシュ均衡は成立します。二人が同じ行動を選ぶと得になる「協調ゲーム」では、(通常, 通常)と(特別, 特別)のように、均衡が2つ存在する場合があります。

さらに、純粋戦略(行動を一つに決める)では均衡が存在せず、確率を混ぜる混合戦略で均衡を考えるゲームもあります。試験の基本問題では、まず利得表から双方の最適反応を調べる方法を押さえましょう。

4. 操作ラボ:自分だけ戦略を変えると?

表のマスを選び、両者の現在の利益と「Aだけ変更」「Bだけ変更」の結果を比較してみてください。ゲームを切り替えると、均衡が1つのケースと2つのケースを試せます。

A店とB店が同じ商品を売ります。相手が価格を変えないとしたら、自分だけ価格を変更すると利益はどうなるでしょう?

利得の表記:(Aの利益, Bの利益)/単位は例示上の数値

A \ B通常価格値下げ
通常価格
値下げ

現在の組合せ

A:通常価格
B:通常価格

(5, 5)

Aだけ戦略変更

Aの利益:5 → 7

Aには変更する動機がある

Bだけ戦略変更

Bの利益:5 → 7

Bには変更する動機がある

この組合せはナッシュ均衡ではありません

少なくとも一方が、自分だけ選び直すことで利益を増やせます。

※ 教材用に設定した数値例です。均衡判定は「他方の行動を固定し、一方だけ行動を変更したときに利得が増えるか」で計算しています。

5. 4つの選択肢を混同しない

問73用語何に注目するか
アゼロサムゲーム参加者の利得の合計がゼロとなるゲーム
イミニマックス相手の得る最大利得をできるだけ小さくする考え方
ウマクシミン自分の最小利得が最大になるように選ぶ考え方
エ(正解)ナッシュ均衡自分一人だけ戦略を変更しても利得を増やせない組合せ

ゼロサムは利得合計の性質、ミニマックス・マクシミンは戦略選択の考え方、ナッシュ均衡は複数人の戦略の組合せの性質です。比較しているもの自体が異なります。

6. セキスペにもつながる「相手を見て判断する」視点

セキュリティ対策でも、守る側と攻撃する側の意思決定が互いに影響します。たとえば防御コストが増えると攻撃者の狙う対象が変わり、攻撃者の行動が変わると防御の優先順位も変わります。

ただし、現実の攻撃者の動機・情報・行動は不確実であり、単純な2×2のゲームだけで予測できるわけではありません。ここでは「相手の行動を考慮し、自分の最適な選択が変化する」という見方を身に付けるのが目的です。