數字經濟的博弈論基礎：研究方向與科學問題

原文引用：楊曉光,李三希,曹志剛,崔志偉,喬雪,翁翕,俞寧,張博宇.數字經濟的博弈論基礎[J].管理科學,2022,35(01):50-54.
作者單位：中國科學院數學與系統科學研究院；中國人民大學經濟學院；北京交通大學經濟管理學院；北京航空航天大學經濟管理學院；北京大學光華管理學院；南京審計大學社會與經濟研究院；北京師范大學數學科學學院

引言

黨的十八大以來，國家高度重視發展數字經濟，發展數字經濟逐漸上升為國家戰略。2017年習近平總書記在中共中央政治局第二次集體學習中強調要構建以數據為關鍵要素的數字經濟。2020年4月，中共中央、國務院明確把數據納入生產要素，提出要“加快培育數據要素市場”。國家還出臺若干法律和文件對數字經濟進行規范，2021年發布了《國務院反壟斷委員會關于平臺經濟領域的反壟斷指南》《中華人民共和國個人信息保護法》，2021年發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中數字經濟單獨成篇，指出要“加快數字化發展，建設數字中國”。

盡管中國數字經濟實踐走在世界前列，但在數字經濟基礎原理方面貢獻相對很小。不僅在互聯網技術和通信技術方向的原創性技術比較少，而且在數字經濟的基礎性市場規則、基礎性算法和基礎性商業模式方面原創性也比較少。中國數字經濟發展的優勢主要在引進和借鑒的基礎上發揮市場規模龐大的力量，但是隨著中國數字經濟發展走到世界先進行列，并且當下存在中美技術脫鉤的威脅，中國數字經濟的進一步發展需要加強國內的基礎性理論研究。

數字經濟的“經濟基礎”是信息技術，其“上層建筑”則是博弈論，博弈論是數字經濟中居于核心地位的基礎性理論。相對于傳統經濟，數字經濟的最大不同是大量的“人為設計”而不是自然演化，即基于博弈的各種機制設計。

數字經濟的“經濟基礎”是信息技術，其“上層建筑”則是博弈論，博弈論是數字經濟中居于核心地位的基礎性理論。數字經濟與以往傳統經濟的最大不同是大量的“人為設計”而不是自然演化。這里的人為設計與計劃經濟有很大的區別，需要考慮市場參與者的自發行為，設計各種機制提高市場效率和社會效益，同時保障所有市場參與者的基本權益，因此需要時時考慮所有利益關聯者的行為和策略，博弈處處體現在“設計”之中。相對于傳統經濟，數字經濟最大的新規律就是基于博弈的各種機制設計，其技術開發出發點、市場運行機制、市場監管機制、算法設計的原則，以及數據的收集、處理和使用的原則等均建立在博弈基礎上。數字經濟連接力強、穿透力大、交易速度快，完全不同于傳統經濟中交易活動的“慢決策”，其“快決策”背景下的博弈問題更具挑戰性。深入理解數字經濟的客觀規律，必須充分結合數字經濟技術特征以及經濟主體的行為動機，探究數字經濟的競爭與合作邏輯。

加強數字經濟博弈論基礎研究有重要的學術價值和現實意義。隨著數字經濟的高速發展，已經產生了大量難以解決的重大現實問題，不能再靠學習、借鑒海外經驗解決，必須依賴于原創性理論加以指導。例如，數據要素市場發展很不完善，個人信息保護、數據孤島和數據安全等問題急需頂層設計；依賴于大數據和智能算法的市場匹配機制在給消費帶來便利的同時，也帶來大數據殺熟和勞動者被困在算法里等嚴重問題；數字經濟帶來數字化社交乃至數字化生活，極大地改變了人們的社交網絡結構以及溝通和信息獲取渠道，也帶來“信息繭房”和“觀點極化”等隔離和撕裂；平臺企業在充分利用其網絡外部性造福社會的同時，壟斷和濫用其市場支配地位等問題也日益凸顯；區塊鏈技術和數字貨幣正在蓬勃興起，將可能從底層對數字經濟產生革命性的影響。要從理論上深入理解乃至解決上述問題，基于博弈論的研究是一條必然道路。上述提到的數字經濟發展面臨的問題和挑戰，主要是數字經濟中各方經濟主體的互動，占據優勢一方侵害弱勢一方的利益，可抽象為不同條件下的多主體博弈。博弈論在人工智能(A, artificial intelligence)、區塊鏈(B, block-chain)、云計算(C, cloud computing)、大數據(D, big data)等數字技術創新、應用以及與傳統實體經濟融合過程中發揮舉足輕重的作用，是設計眾多運行機制的理論基礎。

1 國內外研究現狀和發展態勢

數字經濟與博弈論的結合是經濟學和管理學的研究前沿，據不完全統計，近年來該領域學者在
《American Economic Review》《Management Science》等經濟和管理學頂級期刊上發表了相關論文超過100篇。管理學很多頂級期刊也出版了相關專輯，《Management Science》在2005年推出了“電子商務”專輯，在2021年推出了“區塊鏈和加密經濟學”專輯；《Harvard Business Review》在2016年推出了“平臺經濟”專輯。為爭取學術制高點，歐盟、美國和日本都啟動了資助規模上千萬到近億元人民幣的重大項目，例如，歐盟資助的“數據交易機制”“網絡虛假消息探測”“現代市場中的合作機制”“算法博弈論”等；美國資助的“平臺算法經濟”“區塊鏈的理論與應用”等；日本資助的“數字經濟的機制設計”等。目前中國在數字經濟的博弈論基礎方面資助的項目以探索類居多，國家自然科學基金委員會近些年資助了不少相關的面上項目和青年項目。

國內外一大批經濟學和管理學頂尖學者都聚焦于數字經濟與博弈論的交叉領域的研究。2012年諾貝爾經濟學獎獲得者ROCHET etal.^[1]開創了平臺與雙邊市場理論；TIROLE^[2]在其著作中用了近一半篇幅詳細介紹數字經濟發展過程中的平臺經濟、人工智能、區塊鏈和隱私保護等研究話題；TIROLE^[3]通過構建博弈模型對數字時代政府、私人平臺和專業組織對信息流的控制如何影響個人行為和社會結構進行深入研究。市場設計的一個重要領域是拍賣，隨著在線廣告市場的興起，大量經濟學家開始使用博弈模型對這一問題進行研究^[4]。從網絡拓撲結構的視角理解數字經濟的理論工具是社會和經濟網絡，特別是網絡博弈，代表性人物是美國科學院院士JACKSON，其著作是網絡博弈的經典之作^[5]。盡管現在網絡博弈和數字經濟還屬于比較割裂的兩塊，但是在未來這二者的融合將會是一種趨勢，JACKSON^[6]就曾談到理論在大數據與設計時代的重要性。在區塊鏈中，共識算法中的共識形成過程是博弈論的典型應用。KUMAR etal.^[7]將工作量證明(PoW)和權益證明(PoS)等共識算法以博弈論的思路進行形式化的統一。數據作為數字時代的重要生產要素也越來越受到學者們的重視。JONES etal.^[8]注意到數據具有非競爭性，并在此基礎上討論了數據產權分配問題。

總體看，國內外結合數字經濟與博弈論的研究越來越多，有以下趨勢：一是多學科交叉融合，融合了經濟學、管理學、運籌學和計算機科學等多個學科；二是著重理論與實踐的融合，研究問題多來自于數字經濟實踐，而又注重理論對實踐的指導；三是研究方法的多樣性，包括機制設計、信息設計、超模博弈、位勢博弈、聯盟博弈和算法博弈等數理演繹分析方法，也包含大數據分析、機器學習和隨機實驗等前沿數據分析和實驗方法。

2 中國發展基礎和優勢

中國在該領域的研究優勢之一在于中國走在世界前列的數字經濟實踐，中國數字經濟增加值的規模已經超過35%，創造出多項國際領先的數字技術，涌現出一批有國際影響的互聯網巨頭，為相關理論研究提供了得天獨厚的優勢。中國高校與業界研究機構開展產學研合作，結合數字經濟發展的國內外動態，剖析數字經濟發展中出現的各種具體問題，發布各種半學術性的分析報告。這些分析報告及時把業界問題凝練、抽象成學術界通用的語言，同時也把學術界的觀點傳遞給業界，為相關的基礎理論研究提供了大量的經驗事實和研究素材，是中國學者有潛力做出有重大影響力理論研究的扎實基礎。

從文獻計量學角度看，數字經濟相關研究也得到中國學者的高度重視。以digital economy為關鍵詞在Web of Science中可搜索到7000多篇文章，其中，中國學者發表617篇，僅次于美國學者的1244篇和俄羅斯學者的792篇。另外，以數字經濟為關鍵詞，通過中國知網檢索到同時被CSSCI和CSCD收錄的相關文章11000多篇，且近些年以爆炸式速度增長。這些研究大多集中于數字經濟的宏觀描述和分析，專注于數字經濟宏觀機理研究，而研究數字經濟博弈論基礎的較少。

與國內聯系密切的一批華人學者在數字經濟與博弈論交叉領域取得了出色的成績。TAN etal.^[9]將平臺與雙邊市場理論推廣到多邊市場分析框架，CONG etal.^[10]分析區塊鏈技術對競爭和產業組織的影響，CHOI etal.^[11]建立一個非隨機消費者搜尋理論的一般分析框架，RHODES etal.^[12]對消費者搜尋與零售市場結構進行研究，JIANG etal.^[13]對共享經濟進行系統性研究，LI etal.^[14]對在線聲譽機制進行深入研究。這些研究為數字經濟博弈論基礎研究的發展打下了扎實基礎，以星火燎原之勢激勵中國學者做出更具開創性的原創性學術成果。

3 主要研究方向和典型科學問題

根據數字經濟特征，數字經濟可以劃分為后臺、中臺和前臺3個部分。后臺即數字經濟的基礎建設部分，中臺即數字經濟的市場建設部分，前臺即數字經濟的市場交易部分。數字經濟有自己特有的基礎設施，即數據、區塊鏈和數字貨幣。與傳統經濟不同，這些基礎設施本身都蘊含大量的博弈問題。數字經濟的市場建設主要是市場設計，包括平臺的設計和交易的設計，是典型的機制設計問題。而數字經濟的市場交易部分主要是平臺、買方、賣方和監管部門多方面的互動，也存在大量復雜的博弈問題。消費者網絡是數字經濟的基礎活動單元，平臺是數字經濟的中樞，政府是數字經濟規則的制定者和監管者。博弈存在于上述系統的每一個環節中，消費者之間存在競爭和合作；平臺基于消費者數據信息流，在政府監管和市場紀律之下進行平臺和市場設計；平臺之間存在競爭和合作；政府與平臺和消費者博弈，設計市場規則和監管制度；此外，數字經濟中競爭和合作具有高度動態的特征。在此視角下，本研究提煉出5個研究方向，各研究方向之間的邏輯關系見圖1。

3.1 研究方向1：數字經濟基礎要素配置的機制設計

數據是數字經濟中最為重要的生產要素之一，區塊鏈技術和數字貨幣是數字經濟新的技術動力。在互聯網和信息技術之上，數據、區塊鏈和數字貨幣成為數字經濟新興的基礎要素。數字經濟的基礎建設首先必須保證數據不被篡改、泄露和丟失，而計算機領域中的安全多方計算技術和區塊鏈技術作為解決數據安全的基礎性技術，正在重構數字經濟的微觀基礎，但尚未有成熟的理論工具探討數字經濟的頂層機制設計應該相應做出哪些重要調整。例如，如何在保證數據安全的前提下設計數據要素市場，如何妥善解決數據生產者與數據擁有者的權益不對稱，以及數據透明與數據隱私、數據孤島與數據共享等沖突，如何設計區塊鏈下的共識協議以更好地發揮集群智慧實現個人、機構和政府的多贏等問題，數字貨幣應用中的央行、商業銀行、支付平臺之間的競爭和合作問題，以及央行與商業銀行之間的博弈問題。該部分研究涉及到的主體主要是平臺、企業和政府。

典型科學問題舉例：數據交易機制設計，數字要素的定價和收益共享分配機制，數據要素市場的監管設計，數字經濟中區塊鏈的共識協議，央行數字貨幣應用中的多方博弈等。

3.2 研究方向2：數字經濟平臺設計和監管

平臺是數字經濟中最為成功和普遍的商業組織，為市場提供了一個交易場所，通過促成雙方或多方用戶之間的交易，并收取交易費用而獲得收益。數字經濟的快速發展，出現網絡、數據、算法三重外部性疊加，導致以平臺為中心的互動結構日趨復雜，傳統的平臺設計導致一系列問題，如平臺贏者通吃，損害了買方和賣方的利益。因此，需要在多層動態博弈的思維下，為平臺設計更為合理的定價機制和交易機制，從而促進市場良性發展，并最終實現買方、賣方和平臺的三方共贏。平臺壟斷和平臺治理不能僅靠市場本身來解決，需要設計貼切的監管機制，實現平臺創新與平臺社會效益的均衡發展。該部分研究涉及到的主體主要是平臺和政府。

典型科學問題舉例：數字平臺用戶行為分析，定向搜尋與平臺設計，在線聲譽機制研究，平臺競爭與反壟斷，平臺監管和治理等。

3.3 研究方向3：數字經濟中市場設計理論和應用

市場買賣雙方從線下遷移到線上后，交易可能性極大提升。在數字平臺的支撐下，使用算法可以極大提高供需雙方匹配效率，而算法的有效性強烈依賴于“聰明”的匹配機制設計；在線市場也給拍賣這種傳統的資源配置方式創造了新的應用場景，需要新的拍賣機制。線上的匹配機制設計或者拍賣機制設計與線下最大的不同在于市場具有多邊性、異質性、動態性、隨機性和復雜性，并且數字經濟的最新發展又使機制設計必須與人工智能、區塊鏈、云計算、大數據等數字技術緊密結合，由此衍生出一系列復雜的匹配和拍賣問題。該部分研究涉及到的主體主要是平臺、企業和消費者。

典型科學問題舉例：線上雙邊交易(復雜)市場設計問題，線上雙邊(復雜)匹配問題，在線廣告拍賣問題，在線動態拍賣問題，在線多物品拍賣問題等。

3.4 研究方向4：數字經濟中的大規模網絡博弈

數字經濟中，一個鮮明特征是線上網絡活動與線下經濟行為緊密相連，個體相互影響呈現出更加多元化特征；個體社交網絡快速變化，產生社會影響的模式不斷翻新。由于同儕效應，個體行為模式呈現高度復雜性。數字經濟降低了信息獲取成本，新媒體個性化推薦算法的使用，人類觀點和信念的極端化沒有被削弱，“信息繭房”效應反而更加凸顯；數字經濟的擴張也創造了新的經濟機會，但是所實現價值無法在個人與區域之間進行平等分配。所有這些問題都需要從網絡拓撲結構的視角，借鑒網絡博弈工具進行深入研究。該部分研究涉及到的主體主要是消費者、企業和平臺。

典型科學問題舉例：數字經濟中的網絡形成博弈理論，數字經濟中的網絡與行為協同演化博弈理論，數字經濟中的信息傳播與社會學習博弈理論，數字經濟中數字鴻溝與不平等。

3.5 研究方向5：數字經濟中的動態競爭和合作

數字經濟中的定價、匹配以及其他核心競爭決策主要通過算法實現，算法決策具有在線和動態等顯著特征。這種算法決策體現出來的在線性和動態性，一方面大幅降低企業運營成本、提高資源配置效率，另一方面對定價策略的穩定性提出很高要求。這需要結合大數據與算法，重新深究企業的定價、匹配、競爭、合作、聯盟等經典問題，在動態環境下刻畫算法決策之下的競爭和合作問題。此外，因為涉及到動態競合，時間一致性是重要因素之一，需要將靜態模型擴展到動態框架，使用大量的控制論和微分博弈等工具刻畫動態競合行為，這在技術上非常具有挑戰性。該部分研究涉及到的主體主要是企業、消費者和平臺。

典型科學問題舉例：動態定價算法設計，動態穩定匹配理論，動態雙邊市場理論，數字經濟中的時間一致性，數字經濟中基于聯盟博弈的動態合作等。

4 結束語

數字經濟給博弈論研究者提供了大量素材和應用場景，成為中國學者占據理論前沿的一個契機。一方面，中國數字經濟實踐走在世界前列并超前于理論；另一方面，隨著一批在國際上有重要影響的華人學者回歸祖國，中國博弈論領域的研究力量得到快速壯大，他們致力于數字經濟中博弈問題的研究，取得了杰出的成就。我們相信，一流的實踐加上一流的人才，必將在數字經濟領域產生一流的博弈論基礎理論，為中國數字經濟引領全球做出重大貢獻。

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