2012诺贝尔经济学奖得主沙普利:常青的理论之树
21世纪经济报道
张勇;沙春利
89岁的加州大学洛杉矶分校数学及经济学名誉退休教授。罗伊德·S·沙普利(Lloyd S. Shapley),终于没有成为诺贝尔奖遗憾名单上的一员。
在2012年的获奖者名单上,这位非典型意义上的经济学家——在学术界人们往往认为他的成就是基于数学的博弈论研究——与埃尔文·罗斯(Alvin E. Roth)共同出现,由此,这位此前在经济学界大名鼎鼎的学者,开始被普通人所知,虽然多数人依旧看不懂他的理论研究。
“我自认为是个数学家,而这个奖是经济学奖。”在获知得奖后,罗伊德·S·沙普利对美联社(AP)表示,“我一辈子没有学过经济学课程。”
与另一位获奖者埃尔文·罗斯不同的是,罗伊德·S·沙普利一直走在“理论前沿”,比如经济学中经典名词沙普利值(Shapley Value)就是由他提出并以他的名字命名。
而在博弈论的大本营——美国普林斯顿大学,罗伊德·S·沙普利则被公认为博弈论奠基人冯·诺意曼(John von Neumann)和摩根斯滕(Oskar Morgenstern)的传人,是合作博弈领域无可争议的领导者。
而尤为要提出的是,这位老人与中国有很多渊源。在他早年在哈佛大学本科学习期间,便来过中国与中国军民并肩抗日,还因为破译密码立功受奖,中山大学岭南学院国际商务系教授、硕士生及博士生导师王则柯将他评价为“与中国人民休戚与共的一位老战士。”在改革开放的1980年代,已经成为学术领袖的他,也多次来华讲学,用他幽默风趣的语言把枯燥、严谨的研究成果与中国学术界分享,给参与者留下了深刻印象。
在德国大文豪歌德的《浮士德》里面有一句话:“一切理论都是灰色的,唯生命之树常青。”而王则柯教授则戏称,对于沙普利这位九旬老人,“幸亏他足够长寿,不然的话,我就要送给他理论之树常青这句话。”
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60年学术路
罗伊德·S·沙普利于1923年6月2日出生在美国马萨诸塞州剑桥。这里是两所世界著名大学哈佛大学和马萨诸塞州理工学院的所在地,据不完全统计,目前获得诺贝尔奖约800余人中,有140多位与这两所学校有过联系,因此这个城市也被视为世界高等教育及研究的模范城。
沙普利的父亲是一位杰出的天文学家,这个家庭具浓郁的理工学术氛围,这显然是奠定和影响到沙普利一生发展的方向和志向。
1943年,20岁的沙普利进入了家门口的哈佛大学。时值第二次世界大战,考入哈佛大学的同年,沙普利便作为中士来到中国成都服役。服役期间,他因破解气象密码获得铜质勋章。当时尚未接受大学教育的沙普利,已经在数学方面呈现出天才般的潜质与才能。二战结束,沙普利返回校园,于1948年取得数学学士学位。
此后,沙普利的学术生涯便与兰德公司和加州大学这两个机构紧密联系在一起。刚本科毕业的他,就进入了美国著名智库兰德公司,工作一年后,他赴普林斯顿大学学习,于1953年获得数学博士学位。1954年他再次加入兰德公司,并在那里工作到1981年。1981年,沙普利成为加州大学洛杉矶分校的教授,直至退休。
在持续超过60年并依旧在延续的学术研究生涯中,沙普利对数理经济学和博弈论展现一贯的坚持和兴趣。也因为此,他在该领域被认为是继1940年代的纽曼(Neuman)和摩根斯坦(Morgenstern)之后最出色的学者。
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权力指数
罗伊德·S·沙普利从事的高度理论化的研究始于1950年代,但他研究的切入口却是最为大众关心的主题:配偶之间为何会选择对方。
1962年,数学家盖尔(David Gale)和沙普利发表了一篇名为《大学录取和婚姻稳定》的文章,首先提出了后来被称为盖尔-沙普利算法的稳定配对(stable matching)问题。不管男女各有多少人,也不管他们的偏好如何,应用盖尔-沙普利的策略,当双方的喜好都得到满足时就实现了一个“稳定的”匹配。换句话说,他们证明了稳定的婚姻搭配总是存在的。
这也成为他获得诺贝尔经济学奖的主要理由。在瑞典皇家科学院的颁奖词中说,沙普利的算法确保了“稳定的匹配”,并成功“限制了介绍人操纵匹配过程的动机”。
沙普利对博弈领域的贡献远不止此。他的随机对策理论、Bondareva Shapley规则、Shapley-Shubik权力指数、潜在博弈论概念、umann-Shapley定价理论、Harsanyi-Shapley解决理论、Shapley-Folkman定理等亦有重要学术地位。
中山大学教授王则柯在文章中用通俗的语言解释了沙普利的两个关键学术成就:“沙普利值”与“权力指数”
所谓沙普利值,可以举一个例子。假定某议会一共有100个议席,议员分属4个党派:红党43席,蓝党33席,绿党16席,白党8席;假定对于一般议题的任何提案,议会实行一人一票并且多数通过的投票规则。又假设由于党纪的约束,议员对于任何议题都要按照党的意志投票。现在我们计算4个党派在议会的“权力指数”,即在不同情况他加入或者退出一个投票联盟足以改变投票结果的可能性是多少。
先看红党,他有43席,他可能面对的是7种情况,分别为蓝绿白联盟57票、蓝绿联盟49票、蓝白联盟41票、绿白联盟24票和单独的蓝党33票、单独的绿党16票和单独的白党8票。在这7种情况下,有6种情况他加入联盟会获胜,不加入联盟就失败,我们就说红党的权
力指数是6。
再看蓝党,他有33席,他也面对7种情况,分别为红绿白联盟67票、红绿联盟59票、红白联盟51票、绿白联盟24票和单独的红党43票、单独的绿党16票和单独的白党8票。在这7种情况下,他只有面对绿白联盟24票或者单独的红党43票这2种情况,才是决定议案是否通过的党团,从而蓝党的权力指数是2。
运用同样的方法,可以知道绿党的权力指数是2,白党的权力指数也是2。
这样在这个议会里面,议员数目33的蓝党,与议员数目差不多只有他三分之一的白党,权力指数竟然一样,都是2。这就告诉我们,操纵一项提案是否能够通过的“能力”,与议员党团成员数目并不成正比。4党的议员数目之比是43 33 16 8,而“权力指数”之比却是6 2 2 2。
沙普利值就是在分析这类问题时建立的概念和有力的工具。更加浅白一点的应用,是加装电梯的成本如何在不同楼层的公寓之间分摊,同一路线上远近不同的同事长期固定合伙乘出租车上下班如何分摊车费等等。
中国往事
虽然不同于本年度诺贝尔文学奖得主来自中国,罗伊德·S·沙普利同样有着“中国往事”。
远的说,他早年在哈佛大学本科学习期间,便来过中国与中国军民并肩抗日。而近者言,在2002年中国青岛举办的“2002年国际数学家大会对策论及其应用卫星会议”上,沙普利也留下了许多轶事。
当年会议的组织者、青岛大学高红伟教授全程陪同了沙普利,在获知老先生得奖之后,他对媒体回忆说:“沙普利被誉为博弈论的无冕之王,精通博弈理论,但却不太喜欢现代的信息技术,不喜欢使用电子邮件与别人进行沟通。”
但近身跟随这位学术大师多日的他能感受到,这位世界级的学者身上有一种特殊的魅力,行事不拘小节,如同一位“老顽童”。他还记得,当沙普利出现在会场的时候,一名熟悉沙普利的教授专门找到了高红伟并对他说:“沙普利来了,找个人盯住他,他随时都可能消失!”当时高红伟不以为意,觉得教授的担忧是多余的,但后来的事实证实了这名教授对沙普利的“洞见”。
报到之后,沙普利没有进入他的房间,而是迅速“消失”在酒店大堂的休息区,高红伟出动了十几名学生才把沙普利找到。有了这次经验,高红伟不敢大意,专门派人“盯”住了沙普利,过了没有多久,他的学生告诉高红伟,79岁的教授竟然在酒店大厅的沙发上睡了,而且一睡就是3个小时。
高红伟还举了一个例子:沙普利在当年的会议上获得了1小时的报告时间。“沙普利的演讲十分有趣,他老顽童的性格也再一次表现出来,整整一个小时的报告,他没有一次回头,全程都是背对着大家在讲话。”
如今10年已过,而在80多岁之时,罗伊德·S·沙普利在学术上仍有产出,如多人效用和权力分配理论。这位老骥伏枥的学术大师,还会带来什么样的故事和奇迹?
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