基于演化博弈視角的中美5G技術研發爭端與合作分析

李妙奇

摘 要：近段時間發生的一系列事件，讓越來越多的人意識到中美之間的關系正在發生著巨大變化。中美5G技術爭端，成為兩國在國際較量中的沖突核心，擁有5G技術的那一方在大國競爭中更有機會取得先機。本文構建了雙方演化博弈模型，分析中美兩國在面對5G技術研發博弈時的選擇傾向，進而得出如下結論：中美兩國能否在5G技術研發中互補互利、強強聯合，與兩國期望收益有關。因此，中美應加強產業合作，建立適當的約束機制，促進兩國互信互利。

關鍵詞：中美貿易戰;5G研發;演化博弈

一、引言

2018年3月22日，美國總統特朗普在白宮宣布了對中國發起“301貿易調查”，對從中國進口的約600億美元商品征收關稅，以扭轉美國對中國的貿易赤字局面，由此揭開了中美貿易戰的大幕。2018年12月1日，加拿大在溫哥華應美國需要拘留了華為公司副董事長孟晚舟，美國由此開始在全球范圍里抵制華為公司，給其他國家施加壓力，敦促其拒絕使用華為相關5G設備。通信技術對提高綜合國力水平、掌握核心競爭力具有極其重要的作用。截至到2019年2月，華為在全球一共獲得了1529項5G技術專利，居第一位;而美國擁有787項，僅為華為的一半，可以明顯看出華為在5G上壓倒性的技術優勢，這讓華為公司成為了美國在全球試圖壓制打擊的主要對象。

但中美作為世界上最大的兩個經濟體，存在著客觀上的共同利益和共同訴求，也在國際上擔任著維護和平的使命與職責。雙方之前的矛盾并非是不能調解的，在兩國共同溝通和努力下，是可以實現雙贏目的的。因此，中美博弈是一種動態的演化博弈過程，是經過反復較量最后求得最大利益的過程。本文通過建立中美選擇演化博弈模型，分析中美兩國在5G技術研發上的策略演化過程和動態博弈行為。

二、動態演化模型的構建與模型分析

（一）構建模型

為了構建中美動態演化博弈模型，首先提出以下六個假設。

假設一，中美兩國符合有限理性人的假設。中美兩國差異巨大，并不能在一次博弈中就做出最佳選擇，雙方博弈過程是一個不斷優化與調整的動態過程。

假設二，中美兩國可以選擇合作或者競爭，即（合作，合作），（合作，競爭），（競爭，合作）和（競爭，競爭）。

假設三，中美雙方原有的一般收益為R和W;當中美雙方均選擇合作策略時，雙方所獲得的收益為L1與L2。

假設四，中國合作，美國競爭。中國因合作而需要讓渡的沉沒成本為C1;因選擇與美國合作而產生的收益為G1;美國因搭便車而獲得的額外收益為S1。

假設五，美國合作，中國競爭。美國選擇合作時產生的成本為C2;美國付出沉沒成本后所得收益為G2;中國搭便車所能獲得的收益為S2。

假設六，中美雙方均存在合作或競爭兩種不同策略。假設中美雙方選擇合作的概率分別為p=p（t）和q=q（t）;中美雙方選擇競爭的概率為1-p=1-p（t）和1-q=1-q（t），0

基于以上假設，中美雙方的博弈矩陣圖如表1所示。

（二）中美雙方演化博弈模型分析

1.期望收益和平均收益分析

中國選擇合作時的收益Ua1=（R-C1+L1）q+（R-C1+G1）（1-q）;中國選擇競爭時的收益Ua2=（R+S2）q+（1-q）R;采用混合策略時的平均收益Ua=Ua1×p+Ua2×（1-p）=（L1-G1-S2）pq+（G1-C1）q+S2q+R。美國選擇合作時的收益Ub1=（W-C2+L2）p+（W-C2+G2）（1-p）;美國選擇競爭時的收益Ub2=（W+S1）p+（1-p）W;采用混合策略時的平均收益為Ub=Ub1×q+（1-q）Ub2=（L2-G2-S1）pq+（G2-C2）q+S1pq+W。

2.復制動態方程

結合以上期望收益與平均收益分析，建立復制動態方程。

中國dp/dt=（Ua1-Ua）p=[（L1-G1-S2）q+（G1-C1）]（1-P）P，其中p1=0和p2=1為兩個可能的穩定均衡點。美國dp/dt=（Ub1-Ub）q=[（L2-G2-S1）P+（G2-C2）]（1-q）q，其中q1=0和q2=1為兩個可能的穩定均衡點。

3.策略選擇的變化趨勢及穩定性：以中國為例

根據動態方程，令G（p）=dp/dt，則一階導數G′（p）=[（L1-G2-S1）q+（G1-C1）]（1-2p）;當q=（G1-C1）/（L1-G1-S2）時，必有G′（p）=0，即為穩定狀態，此時中國一定會選擇合作;當q>（G1-C1）/（N3-G1-S2）時，p1=0和p2=1是兩個可能的穩定狀態點。G′（1）<0，所以p=1是演化穩定策略;當q大于（G1-C1）/（L1-G1-S2）時，中國會選擇合作;當q<（G1-C1）/（L1-G1-S2）時，p1=0和p2=1是兩個可能的穩定狀態點。G′（0）<0，所以p=0是演化穩定策略;當q小于（G1-C1）/（L1-G1-S2）時，中國會選擇競爭。

4.利用雅可比矩陣的局部穩定性分析博弈均衡點穩定性

由復制動態方程可求出在該博弈系統中的5個可能的均衡點，分別表示為（0，0）、（0，1）、（1，0）、（1，1）和（G1-C1/L1-G1-S2，G2-C2/L2-G2-S1）;求偏導得雅克比矩陣，并根據矩陣的跡和行列式的值正負判斷均衡點的穩定性：第一，（0，0）點，雅克比矩陣行列式的值為正，跡為負，為ESS;第二，（0，1）點，雅克比矩陣行列式的值為正，跡為正，不穩定;第三，（1，0）點，雅克比矩陣行列式的值為正，跡為正，不穩定;第四，（1，1）點，雅克比矩陣行列式的值為正，跡為負，為ESS;第五，（G1-C1/L1-G1-S2，G2-C2/L2-G2-S1）點，雅克比矩陣行列式的值為負，跡為0，為鞍點。

由以上分析可知，該博弈系統存在兩個穩定點，即（0，0）和（1，1），這兩個點分別對應的策略是（競爭，競爭）和（合作，合作），也就是說當處在穩定的博弈系統時，中國和美國在5G技術研發上將有可能會同時選擇合作策略或同時選擇競爭策略。

5.參數變化對演化策略的影響

若初始狀態點（p，q）位于（0，0）、（0，1）、（1，0）或（1，1）四個點構成的矩形中，當初始點接近（0，0）時，初始將會向ESS系統穩定點（0，0）收斂，即中美都會選擇競爭;若初始點接近（1，1），那么向（1，1）收斂的概率就會提高。因此，中美兩國是否能在5G研發中實現共贏，最主要的是看初始狀態點，而初始點分別與（0，1）、（0，0）、（1，0）和（1，1）、（0，1）、（1，0）構成的面積有關，其大小決定了初始點傾向于（0，0）或（1，1）的概率。矩形的面積S=1/2（G1-C1/L1-G1-S2+G2-C2/L2-G2-S1）。

下面分析參數取值與變動及初始狀態變化方向的影響：首先，L1增加或L2增加變大，S減少，兩國傾向于合作;其次，G1增加或G2增加變大，兩國傾向于競爭;再次，S2增加或S1增加變大，兩國傾向于競爭;最后，C1增加或C2增加變小，兩國傾向于合作。

通過以上分析，當兩國研發5G技術的初始固定收益L1、L2越大，中美兩國趨向于（合作，合作）的概率越大;當一方競爭另一方合作時，C2和C1越大，（合作，合作）的概率越大。中美雙方存在演化趨向，若美國為了掌握5G核心技術，可能會選擇競爭，面對美國競爭，中國政府必采取同樣的競爭措施。然而中國一直是一個主張和平的大國，中美作為世界上兩個大國，肩負著維護世界秩序和平的責任，最終會選擇合作策略。

三、結語

對于中國而言，5G網絡有三個最重要的特點，即極高的速率、極大的容量和極低的時延，5G的革新升級可能會給中國帶來全新的領域、就業機會和經濟增長點，從而改變人們現有的生活方式，在科技、醫學以及交通等方面都有可能發生歷史性的變革。5G時代應該是中美強強聯手、合作互利共贏的時代，中興與華為芯片主要由美國公司提供，中美公司合作意味著在5G領域可以攜手共進。而中國作為人口大國，美國公司需要向中國市場提供廉價勞動力、大量進產品并且產生利潤;同時，中國的龐大使用群體也能向美國提供技術反饋，美國因此可以對產品和技術加以改善。中美如果執著于相互競爭，將迎來雙輸的局面，只有中美兩國強強合作，才能促進全球5G技術這個新興產業健康快速發展，世界人民才能從中受益。

參考文獻

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