博弈分析法在建筑設計方案優化中的應用

摘要：對整個建筑系統來說，宏觀經濟效益建立在對微觀技術經濟效果論證的基礎上，也就是建立在反映微觀技術經濟效果的建筑設計方案優化的基礎上。本文以博弈理論為基礎，利用博弈中的圖解分析法，研究了委托方和設計方之間的博弈對設計質量帶來的影響，并提出了優化建筑設計方案的對策，希望為推進建筑設計的管理工作提供參考。

關鍵詞：博弈分析法；建筑設計方案；優化

前言

概括的說，博弈論是關于決策者在對決策結果沒有完全信息和互動條件下做出理性決策的理論。各決策主體采取理性決策行為所達到的均衡是對各決策主體都最合理的選擇，即給定其他決策人選擇均衡所規定的選擇時，任何一個決策人若偏離均衡所要求其做出的選擇，則其利益將受到損害。因此，均衡是預測決策主體在博弈中的理性行為的關鍵。對于建筑設計方案來說，博弈論中的各種模型能夠為設計者進行優化提供有益的啟迪，博弈論對解的尋求與探討，能夠使設計者不斷深化對設計方案優化問題的認識。

1.建筑市場中存在的博弈

相比較常規的優化決策理論，博弈論研究的是如何優化參與者的決策，使得個人的利益最大化。由于雙方對相關信息占有的不對稱，處于劣勢的一方為了作出更為科學、合理的決策，會采取手段獲得更多的信息，因此它是一個不完全信息的博弈。

在建筑市場中，委托方和代理方都被假設為有理性的經濟人，各自有自己的利益追求，都在尋求各自的效用最大化，由此難免會產生利益沖突。解決這種沖突的一種有效辦法是雙方經過協商訂立契約，人們希望雙方共同遵守契約來避免利益沖突。但是，由于信息不對稱，代理人在尋求自身效用最大化中比委托人處于更為有利的地位，代理人的效用最大化往往不取決于委托人的效用最大化，甚至是對委托人利益的侵蝕。在契約的執行過程中，委托人和代理人之問也存在著信息不對稱現象，即代理人可以在不被委托人察覺的情況下為追求自身效用最大化而縮減自己工作努力的程度，這種可能性就是在代理人中存在著的道德風險問題[1]。

2.博弈模型

2.1委托方和設計方之間的博弈關系

建筑市場中，委托方想使代理方按照自己的利益設計建筑方案，但委托方不能直接觀測到代理方是否認真努力，能觀測到的只是另一些變量，這些變量由代理方的行動和其他的外生的隨機因素共同決定，因而充其量只是代理方行動的不完全信息。委托方的問題是如何根據這些觀測到的信息來獎懲代理方，以激勵其設計出對委托方最有利的行動方案。假設A表示代理人所有可選擇的行動的組合， ∈A表示代理方的一個特定行動。值得注意的是，盡管在許多模型中行動 被簡單地假定為代表工作努力水平的一維變量，理論上講，行動 可以是任何維度的決策向量。如： ，一種可能的解釋是 和 分別代表代理方花在“數量”和“質量”上工作的工作時間。不過，為了分析的方便，假定 是代表努力水平的一維變量。令 是不受代理方（和委托方）控制的外生隨機變量（稱為“自然狀態”）， 是 的取值范圍， 在 上的分布函數和密度函數分別為 和 （一般來說，假定 是連續變量；如果 只有有限個可能值， 為概率分布）。在代理方選擇行動 后，外生變量 實現。 和 共同決定一個可觀測的結果 和一個貨幣收入（“產出”） ，臼），其中 的直接所有權屬于委托方。我們假定 是 的嚴格遞增的凹函數（即給定 ，代理方工作越努力，設計方案越優，建筑質量越高，但努力的邊際產出率遞減）， 是 的嚴格增函數（即較高的 代表較有利的自然狀態）。但 可能是一個向量，可能包括 ，甚至 和 （后一種情況意味著 是可觀測的）[2]。

假定委托方和代理方的 期望效用函數分別為 和（ ）其中 ， ； ， ； ， 。即委托方和代理方都是風險規避者或風險中性者，努力的邊際負效用是遞增的。委托方和代理方的利益沖突首先來自假設 和 ； 意味著委托方希望代理方多努力進行方案設計，而 意味著代理方希望少努力。因此，除非委托方能對代理方提供足夠的激勵，否則，代理方不會如委托方希望的那樣努力工作。

2.2激勵相容約束

給定委托方不能觀測到代理方的行動 和自然狀態 ，在任何的激勵合同下，代理方總是選擇使自己的期望效用最大化的行動 ，因此，任何委托方希望的 都只能通過代理方的效用最大化行為實現。換言之，如果 是委托方希望的行動， ∈A是代理方可選擇的任何行動，那么，只有當代理方從選擇 中得到的期望效用大于從選擇 中得到的期望效用時，代理人才會選擇 。激勵相容約束的數學表述如下：

（ ） ，

2.3分布函數的參數化方法

簡單地說，這種方法是將上述自然狀態 的分布函數轉換為結果 和 的分布函數。給定 的分布函數 ，對應每一個 ，存在一個 和 的分布函數，這個新的分布函數通過技術關系 和 從原分布函數 導出。用 和 分別代表所導出的分布函數和對應的密度函數。在狀態空間模型化方法中，效用函數對自然狀態0取期望值；在參數化方法中，效用函數對觀測變量 取期望值[3]。

3.建筑設計方案優化的對策和措施

3.1均衡各方的關系

首先可以一方面引導沖突各方通過互動實現信息對稱、達成諒解、妥協和一致等來實現設計方案的優化。當無法充分了解各方利益需求、要盡量全面權衡各方的利害關系，盡量避免出現零和博弈，而讓各方都能從優化的設計方案中中得到自己最想得到的東西，從而最大限度地實現雙贏或多贏的結局。實際上就一次設計優化來說，經常很難完全實現雙贏或多贏的結局，但是可以從長遠出發，在設計方案的不斷修改和完善中漸進地加以實現，甚至可以在不同問題的決策中對有關各方的利益做出調節和均衡。

3.2提高設計人員素質

（1）提高責任心

設計優化方案的難以較好的完成原因包括兩個方面：一是部分設計人員對結構設計充滿了恐懼，在害怕樓塌了的心理陰影下極力增加荷載取值，選用設計參數偏嚴；二是部分設計人員得過且過，粗心大意，對自己的計算模型及施工圖紙不進行仔細核對，漏洞百出。一個人的責任心如何，決定著他在工作中的態度，決定著其工作的好壞和成敗。有了責任心，才會認真地思考，勤奮地工作，細致踏實，實事求是；才會按時、按質、按量完成任務，圓滿解決問題；才能主動處理好分內與分外的相關工作，從事業出發，以工作為重，有人監督與無人監督都能主動承擔責任而不推卸責任。因此應努力提高設計人員的責任心。

（2）要善于思考

建筑設計方案的優化還要求在滿足建筑要求的前提下，從宏觀的角度考慮結構整體性及主要分體的相互協調關系。并且在理論設計過程中綜合考慮工程條件、計算理論、材料性能等各種因素對計算結果的影響，判斷理論設計的準確性。這就要求設計人員在設計過程中，既要注意到總體布置的大原則，又要顧及到關鍵部位的細節，從根本上提高結構的可靠度，力求使設計方案安全、可靠、經濟、合理。

4.結語

總的來說，隨著我國建筑市場競爭性和對抗性的日趨激烈，行為主體之間相互影響、相互依存和相互制約不斷加強，行為主體對自身行為及決策的理性和效率有了更高層次的追求。同時，我國經濟處于快速增長和制度轉型階段，新經濟形式、新交易制度不斷出現，而市場經濟的信息傳遞機制卻尚未建立或完善，使經濟活動中的信息不完全性、不對稱性問題比較嚴重。特別是當前建筑市場競爭相對激烈和市場相對混亂，信息不完全和不對稱問題尤其嚴重，運用博弈論及信息經濟學的模型對建筑設計方案優化進行研究，在深層次上尋找有效的和科學的解決辦法，并從博弈的結果指導設計方案，從而為建設設計者提供新的思路，并為建筑業在市場經濟條件下健康發展提供有益的啟示。

參考文獻：

[1]張維迎.博弈論與信息經濟學[M].上海：上海人民出版社，2012.

[2]王艷，黃學軍，王浣塵.工程質量監控的博弈分析[J].中國軟科學，2013（05）：138～141.

[3]劉斌南，趙海霞，苗海洋，等.博弈分析法在建筑設計方案優化中的應用[J].工程設計學報，2013（07）：499-504.