Teoria dos Jogos Profa Ana Carla Bittencourt Reis 1 TEORIA DOS JOGOS “A teoria dos jogos é uma teoria matemática que trata das características gerais de situações competitivas de maneira formal e abstrata” Fonte: Hillier e Lieberman, 2010 Jogos entre dois participantes de soma zero: um jogador ganha, independentemente de quanto o outro perca, de forma que as somas de suas vitórias líquidas seja zero Um jogo entre dois participantes é caracterizado por: 1. As estratégias do jogador 1 2. As estratégias do jogador 2 3. A tabela de prêmios Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 2 TEORIA DOS JOGOS JOGADOR 2 ESTRATÉGIA 1 ESTRATÉGIA 2 ESTRATÉGIA 1 1 -1 ESTRATÉGIA 2 -1 1 JOGADOR 1 Antes de começas o jogo, cada jogador conhece as estratégias de que dispõe, as do oponente, e a tabela de prêmios; O jogo em si consiste em cada jogador escolher sua estratégia sem conhecer a escolha do oponente; Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 3 TEORIA DOS JOGOS Em jogos mais complexos (envolvendo uma série de jogadas), uma estratégia é uma regra pré-determinada que especifica completamente como alguém pretende responder a cada possível circunstância em cada estágio do jogo; A tabela de prêmios mostra o ganho (positivo ou negativo) para o jogador 1 que resultaria de cada combinação de estratégias para os dois jogadores; Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 4 TEORIA DOS JOGOS Hipóteses fundamentais: 1) Os jogadores são racionais 2) Os jogadores escolhem suas estratégias única e exclusivamente para seu próprio benefício Teoria dos jogos X Análise de decisão Oponente passivo (estados da natureza) Oponente ativo Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 5 TEORIA DOS JOGOS Dois políticos estão disputando entre si uma cadeira no senado. Os planos de campanha precisam ser feitos agora para os dois dias finais, cruciais para o fechamento a eleição. Consequentemente, ambos os políticos querem gastar estes dias fazendo campanha em duas cidades-chave, B e M. Para evitar desperdício de tempo de campanha, eles pretendem viajar à noite e passar um dia inteiro em cada cidade ou então dois dias inteiros em apenas uma das cidades. Entretanto, já que os preparativos necessários precisam ser feitos com antecedência, nenhum dos políticos saberá da programação da campanha do seu oponente até ele ter terminado sua própria programação. Consequentemente, cada político solicitou aos seus coordenadores de campanha, em cada uma destas cidades, para avaliar qual seria o impacto (em termos de votos ganhos ou perdidos) das diversas combinações possíveis de dias passados lá por ele próprio e pelo seu oponente. Depois disso ele deseja usar estas informações para escolher a melhor estratégia sobre o emprego destes dois dias. Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 6 TEORIA DOS JOGOS Formulação na forma de um jogo entre dois participantes de soma zero Cada jogador tem 3 estratégias: Estratégia 1: passar um dia em cada cidade Estratégia 2: passar ambos os dias em B Estratégia 3: passar ambos os dias em M Jogador 2 Maio/2010 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 3 Estratégia 1 1 2 4 Jogador 1 Estratégia 2 1 0 5 Estratégia 3 0 1 -1 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 7 TEORIA DOS JOGOS CONCEITO DE ESTRATÉGIAS DOMINADAS: uma estratégia é dominada por outra se esta sempre for pelo menos tão boa quanto a primeira (e algumas vezes melhor), independentemente do que faz o oponente. Uma estratégia dominada pode ser eliminada imediatamente de considerações ulteriores. Jogador 2 Estratégia 1 Jogador 1 Estratégia 2 Estratégia 3 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 3 1 2 4 1 0 5 0 1 -1 O jogador 2 não possui estratégia dominada! Jogador 2 Jogador 1 Maio/2010 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 3 Estratégia 1 1 2 4 Estratégia 2 1 0 5 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 8 TEORIA DOS JOGOS Jogador 2 Jogador 1 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 3 Estratégia 1 1 2 4 Estratégia 2 1 0 5 As estratégias 1e2 representam menores perdas para o jogador 2 Jogador 2 Jogador 1 Maio/2010 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 1 1 2 Estratégia 2 1 0 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 9 TEORIA DOS JOGOS Jogador 2 Jogador 1 Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 1 1 2 Estratégia 2 1 0 Jogador 2 Jogador 1 Estratégia 1 Estratégia 1 Estratégia 2 1 2 Jogador 2 Jogador 1 Maio/2010 Estratégia 1 Estratégia 1 Estratégia 2 1 2 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 10 TEORIA DOS JOGOS Jogador 2 Jogador 1 Estratégia 1 Estratégia 1 Estratégia 2 1 2 Jogador 2 Jogador 1 Estratégia 1 Estratégia 1 Estratégia 2 1 2 Jogador 2 Estratégia 1 Jogador 1 Estratégia 1 1 Ambos os jogadores devem selecionar suas estratégias 1. O jogador 1 receberá um prêmio igual a 1 do jogador 2, isto é, o político 1 ganhará 1000 votos do político 2. O PRÊMIO PARA O JOGADOR 1 QDO AMBOS JOGAM DE FORMA ÓTIMA É O CHAMADO VALOR DO JOGO Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 11 TEORIA DOS JOGOS Variante 2 do Exemplo: Este jogo não possui estratégias dominadas. O que fazer? Ponto de sela: -min na linha -max na coluna Minimizar suas perdas máximas Jogador 2 Mínimo: Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 3 Estratégia 1 -3 -2 6 -3 Jogador 1 Estratégia 2 2 0 2 0 Estratégia 3 5 -2 -4 -4 Máximo: 5 0 6 Minmax Solução estável Estas escolhas partem do pressuposto de que os jogadores sejam avessos a grandes perdas Maio/2010 Maxmin Profa Ana Carla Bittencourt Reis O prêmio resultante tem valor igual a zero, portanto, este é um jogo limpo 12 TEORIA DOS JOGOS Variante 3 do Exemplo: Este jogo não possui ponto de sela. O que fazer? É necessário escolher entre as estratégias aceitáveis, considerando algum tipo de aleatoriedade Jogador 2 Estratégia 3* Mínimo: Estratégia 1 Estratégia 2 Estratégia 1 0 -2 2 -2 Jogador 1 Estratégia 2 5 4 -3 -3 Estratégia 3 2 3 -4 -4 Máximo: 5 4 Minmax 2 Solução instável Maxmin Maio/2010 Profa Ana Carla Bittencourt Reis 13