項(xiàng) 勇，任 宏

（1.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 2.重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院，重慶 400045）

虛擬平臺中智慧城市信息轉(zhuǎn)移演化博弈分析

項(xiàng) 勇1，任 宏2

（1.西華大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院，四川 成都 610039； 2.重慶大學(xué)建設(shè)管理與房地產(chǎn)學(xué)院，重慶 400045）

在新一代信息技術(shù)支撐下的智慧城市中，構(gòu)建信息化資源共享的虛擬平臺成為其信息轉(zhuǎn)移和共享的有效途徑。因此文章分析了信息作為生產(chǎn)要素在農(nóng)業(yè)時代、工業(yè)時代、信息時代、智慧時代的表現(xiàn)形式及轉(zhuǎn)移虛擬平臺構(gòu)建的必要性。在信息傳遞主體有限理性的情況下，將演化博弈理論引入到信息轉(zhuǎn)移過程中形成政府與信息主體的收益矩陣，并研究虛擬平臺在官管民營模式下，信息轉(zhuǎn)移過程中資源主體和政府的復(fù)制動態(tài)方程及穩(wěn)定狀態(tài)點(diǎn)現(xiàn)實(shí)解釋。用復(fù)制動態(tài)相位圖表示政府和信息資源主體在轉(zhuǎn)移共享和激勵行為比例變化的復(fù)制動態(tài)關(guān)系，探討四種情況下穩(wěn)定狀態(tài)的收斂性與抗擾動性。最后得出結(jié)論為不管任何狀態(tài)下的復(fù)制動態(tài)關(guān)系和穩(wěn)定性，政府通過調(diào)整戰(zhàn)略和信息平臺中的收益分配比重，既不影響信息主體的積極性，同時又能提高其收益，使博弈雙方主體均有能力和動力推動信息轉(zhuǎn)移共享，從而達(dá)到帕累托上策均衡。

智慧城市；虛擬平臺；演化博弈；信息轉(zhuǎn)移

一、引言

我國的城市發(fā)展主要經(jīng)歷了四個階段：即從1949-1966年，以消費(fèi)為主轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨a(chǎn)為主，大規(guī)模的城市建設(shè)與舊城改造階段；1966-1976年，城市化建設(shè)進(jìn)程處于停滯階段；1977-2000年，改革開放后進(jìn)入以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的階段。近十年來，城市建設(shè)開始逐步向現(xiàn)代化、規(guī)劃化、法制化、信息化轉(zhuǎn)型。在城市化快速發(fā)展進(jìn)程中，城市的概念也從工業(yè)城市、信息城市、智能城市、數(shù)字城市不斷的演化。城市理念變化這個過程，越來越多的高新技術(shù)不斷融入到建設(shè)中，如云計(jì)算、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等，于是在2009年，IBM提出了“智慧城市”的概念[1]。智慧城市是充分運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、光網(wǎng)絡(luò)、移動互聯(lián)網(wǎng)等通信和信息技術(shù)手段，通過感測、傳送、整合和分析城市運(yùn)行核心系統(tǒng)的各項(xiàng)關(guān)鍵信息，對公眾服務(wù)、社會管理、產(chǎn)業(yè)運(yùn)作等活動的各種需求做出智能性響應(yīng)，構(gòu)建城市發(fā)展的智慧環(huán)境，面向未來構(gòu)建全新的城市形態(tài)[2]。“智慧城市”發(fā)展的初級階段在信息基礎(chǔ)設(shè)施方面與“數(shù)字城市”具有類似性，但智慧城市更注重信息資源整合集成和城市管理協(xié)調(diào)統(tǒng)籌，相對來說是信息化城市和數(shù)字城市建設(shè)的更高級階段[3，4]。

二、虛擬平臺中智慧城市信息及轉(zhuǎn)移共享

由智慧城市概念其建立是城市信息化的終極目標(biāo)和戰(zhàn)略方向，信息化需求構(gòu)成了智慧城市的基礎(chǔ)，信息技術(shù)創(chuàng)新的運(yùn)用促進(jìn)其發(fā)展進(jìn)程。信息共享、信息技術(shù)及運(yùn)用成為智慧城市的核心。在歷史發(fā)展過程中，信息作為生產(chǎn)要素，在不同時代表現(xiàn)形式有差異，如圖1。

我國將信息資源作為生產(chǎn)要素可追溯到上個世紀(jì)中葉，在1984年鄧小平的“開發(fā)信息資源，服務(wù)四化建設(shè)”思想為我國社會發(fā)展信息化提供了思想武器，2004年國務(wù)院辦公廳的關(guān)于加強(qiáng)信息資源開發(fā)利用工作意見中提出：信息資源作為生產(chǎn)要素和社會財(cái)富，與能源、材料同等重要，在經(jīng)濟(jì)社會資源結(jié)構(gòu)中具有不可替代的地位。因此，從現(xiàn)代資源觀的視角分析，信息資源作為生產(chǎn)要素是現(xiàn)代生產(chǎn)力的組成部分，對其他資源能夠起到節(jié)約、拓展、創(chuàng)新等重大作用，信息資源的開發(fā)程度和利用水平?jīng)Q定了社會對物質(zhì)能量資源的開發(fā)和利用程度。信息資源的優(yōu)化配置成為其充分利用的關(guān)鍵所在，加強(qiáng)信息資源的綜合管理與利用，除了從制度和法規(guī)上構(gòu)建外，還需要搭建一個便捷綜合性的信息化平臺。

圖1 不同時代信息的表現(xiàn)形態(tài)

智慧城市中的虛擬平臺是指在城市中分布于不同版塊（智慧技術(shù)、智慧服務(wù)、智慧管理、智慧民生、智慧人文） 的產(chǎn)業(yè)主體，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、移動網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等信息技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)生活便捷，資源節(jié)約、環(huán)境友好的城市可持續(xù)性發(fā)展而構(gòu)建的動態(tài)聯(lián)盟，是將城市的組織、人力、技術(shù)和信息等資源借助強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能和信息技術(shù)手段進(jìn)行有效集成。在智慧經(jīng)濟(jì)時代信息化向更高階段發(fā)展，具有更強(qiáng)創(chuàng)新能力，構(gòu)建信息化資源共享的虛擬平臺則需要基礎(chǔ)性和應(yīng)用性的信息系統(tǒng)開發(fā)，形成一種無形的網(wǎng)絡(luò)化和智能化平臺[5]。

在智慧城市運(yùn)行的初級階段，虛擬平臺的構(gòu)建最合適的模式為官管民營，政府從制度、規(guī)則上進(jìn)行宏觀監(jiān)督和管理，各產(chǎn)業(yè)主體的相關(guān)信息參與到平臺中，使虛擬平臺在政府的監(jiān)管下各信息主體間進(jìn)行資源的轉(zhuǎn)移共享[6]。虛擬平臺中的主體信息共享主體包括技術(shù)、管理、生產(chǎn)、制造等各行業(yè)，也包括政府、信息化管理者。從傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)理論理解虛擬平臺中主體應(yīng)為完全理性人，但在現(xiàn)實(shí)中各主體受到認(rèn)知能力、專業(yè)能力等的局限成為有限理性人狀態(tài)，在經(jīng)濟(jì)活動中，有限理性人的行為是充分利用虛擬化的信息平臺進(jìn)行信息轉(zhuǎn)移共享，使其產(chǎn)生價值逐漸達(dá)到最大化[7]。因此，文章研究智慧城市理念下虛擬平臺中作為監(jiān)管主體的政府與信息資源主體以信息為對象的演化博弈與激勵進(jìn)行分析，分析主體之間信息轉(zhuǎn)移的激勵行為的模型和不同條件下的博弈均衡結(jié)果，尋求博弈主體間所采取的穩(wěn)定性策略，從而提升整個虛擬平臺給參與者所帶來的信息轉(zhuǎn)移共享收益。

三、虛擬平臺中信息轉(zhuǎn)移主體演化穩(wěn)定策略分析

虛擬平臺各主體之間的信息轉(zhuǎn)移共享形成的價值產(chǎn)生有兩種形式：一種是直接吸收利用其平臺中其他主體提供的信息而增加價值收益；另一種是因信息協(xié)同及杠桿作用而獲得協(xié)同價值，同時在信息轉(zhuǎn)移和使用中使各方間的信用程度開始增加，在提高自身收益的同時，也為政府和虛擬平臺帶來信息化方面的收益[8]。在產(chǎn)生收益時，虛擬平臺自身造成價值上的減少等，因此，在官管民營的情況下，政府作為監(jiān)管者可以對信息轉(zhuǎn)移主體采取一定的資助以便適度降低其風(fēng)險和成本，提高主體的收益，促進(jìn)信息轉(zhuǎn)移共享力度，就形成政府監(jiān)管激勵行為和信息轉(zhuǎn)移主體間的一種博弈行為[9]。

因虛擬平臺中信息傳遞主體是有限理性，所以在信息轉(zhuǎn)移中不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新、調(diào)整，使其所選擇的策略逐漸趨向理性，這類似于生物進(jìn)化過程之后逐漸形成演化穩(wěn)定型策略，達(dá)到一種動態(tài)平衡狀態(tài)，在該平衡狀態(tài)下，信息轉(zhuǎn)移主體都不愿意單方面改變自己的策略[10]。依據(jù)博弈的基本定義，虛擬平臺中主體主要可以歸納為兩類：即作為監(jiān)管方的政府和信息資源擁有群體。針對信息資源擁有者，其策略空間為（轉(zhuǎn)移，不轉(zhuǎn)移），則政府針對信息主體行為可采取的策略集為（贊助，不贊助）。

表1 政府與信息主體收益矩陣

對虛擬平臺中的信息轉(zhuǎn)移共享行為，為構(gòu)建演化博弈模型，設(shè)R1為虛擬平臺中信息主體在政府贊助下所得收益，R2為無政府贊助下的收益，則R1＞R2；p表示在虛擬平臺信息轉(zhuǎn)移共享所形成總收益中信息主體所占的收益比例且0＜p＜1，1-p為政府所得收益比例；C1表示信息主體轉(zhuǎn)移共享所付出的成本代價；C2表示政府激勵信息主體所付出的成本，如制定相關(guān)政策、制度所發(fā)生的費(fèi)用，對信息化虛擬平臺管理而保持信息轉(zhuǎn)移共享渠道中暢通的費(fèi)用等。由此形成雙方利益博弈矩陣如表1[11]。

依據(jù)表1的收益矩陣，在博弈雙方有限理性情況下，設(shè)信息資源主體采取轉(zhuǎn)移共享策略的概率為α，則政府對信息轉(zhuǎn)移共享策略進(jìn)行激勵的概率為β，根據(jù)進(jìn)化博弈理論可以得到，信息資源主體復(fù)制動態(tài)方程為[12,13]：

公式(1)中，u11、u12、u1分別是信息資源主體選擇信息轉(zhuǎn)移共享、不轉(zhuǎn)移策略的期望收益和平均收益，且

同理可得政府管理主體的復(fù)制動態(tài)方程為：

公式(2)中u21、u22、u1分別是政府選擇贊助、不贊助策略時期望收益和平均收益[14]，而且u21=α[(1-p)R1-C2]-(1-α)C2，u22=α(1-α)R2，u2=βu21+(1-β)u22。

對于信息資源擁有主體，當(dāng)pR2-C1＜0時，有p＜(C1/R1)，由于p為信息主體轉(zhuǎn)移信息所得收益占總收益的比重，C1/R2為信息轉(zhuǎn)移收益與成本比值，因而政府無贊助情況下，資源主體轉(zhuǎn)移共享信息所得收益比小于成本收益比，導(dǎo)致凈收益小于不轉(zhuǎn)移共享時的凈收益值，這時：

對于虛擬平臺中的政府主體，如果當(dāng)C2＜(1-p)(R1時，有-R2)，因?yàn)?-p為總收益中政府所得比重，C2／(R1-R2)為信息轉(zhuǎn)移過程中政府的成本收益比，意味著資源主體在轉(zhuǎn)移信息情況下，總收益中政府所得收益大于其贊助時的成本，贊助信息轉(zhuǎn)移時所得收益大于不贊助時的收益。

若α=C2／(1-p)(R1-R2)，G(β)一直等于0，表示β始終處于穩(wěn)定狀態(tài)；α≠C2/(1-p)(R1-R2)，則產(chǎn)生兩個穩(wěn)定策略時，為穩(wěn)定策略；反之為穩(wěn)定策略。

當(dāng)C2＞(1-p)(R1-R2)時，有(1-p)＜C2／(R1-R2)，這時α＜C2／(1-p)(R1-R2)顯然成立，表示信息資源主體采取轉(zhuǎn)移共享策略時，政府在信息轉(zhuǎn)移收益增加額的比重小于不贊助時的收益，因而在時間因素的影響下，不斷的學(xué)習(xí)和調(diào)整，最終選擇不贊助策略。但政府對信息轉(zhuǎn)移后的收益更大時，只要α＞C2／(1-p)(R1-R2)，β=1仍為穩(wěn)定性策略，即經(jīng)過長時間的學(xué)習(xí)和

如果假設(shè)α0=C2／(1-p)(R1-R2)，β0=(C1-pR2)[p(R1-R2)]，在坐標(biāo)圖中， α為橫坐標(biāo)，β為縱坐標(biāo)，構(gòu)成復(fù)制動態(tài)相位圖，用以表示政府和信息資源主體在轉(zhuǎn)移共享和激勵行為比例變化的復(fù)制動態(tài)關(guān)系，會出現(xiàn)以下四種情況。調(diào)整，政府最終選擇對信息資源主體的激勵約束。綜合分析表明，若政府對信息轉(zhuǎn)移主體的行為予以激勵但信息轉(zhuǎn)移能力低使虛擬平臺為其帶來的利益小于贊助策略的利益，則在長期學(xué)習(xí)和調(diào)整后政府采取不贊助行為。因此，要保持政府對信息轉(zhuǎn)移共享行為的贊助與激勵，信息資源主體要提高信息的接受和學(xué)習(xí)能力，進(jìn)行信息技術(shù)傳播的創(chuàng)新。

四、虛擬平臺中信息轉(zhuǎn)移激勵演化博弈分析

情況一：pR2-C1＞0，(1-p)R1-C2＞(1-p)R2，具體見圖2。

圖2 α=0和β*=1復(fù)制動態(tài)相位圖

情況二：p(R2-C1)＜0，(1-p)R1-C2＞(1-p)R2，具體見圖3。

從圖3中可得知有兩個博弈演化的穩(wěn)定策略：α*=0，β*=1和α*=1，β*=0。虛擬平臺中的信息主體的資源少，轉(zhuǎn)移共享能力較弱，所帶來收益較低。在沒有政府贊助的情況下，信息轉(zhuǎn)移共享反而降低了收益程度，所以信息資源主體采取了信息不轉(zhuǎn)移共享策略。相反，若政府采取贊助策略，提高了信息主體進(jìn)行轉(zhuǎn)移和創(chuàng)新的積極性，增加了抗風(fēng)險能力，使政府在信息轉(zhuǎn)移共享中獲得更大的收益，則雙方的博弈的策略（贊助，轉(zhuǎn)移）和（不贊助，不轉(zhuǎn)移）。根據(jù)分析，在這兩個均衡策略中，政府選擇贊助策略而信息主體選擇信息轉(zhuǎn)移共享策略為帕累托上策均衡，但能否達(dá)到帕累托上策均衡取決于虛擬平臺最初形成的條件狀況。

圖3 (α*，β*)∈(0，0)和(1，1)復(fù)制動態(tài)相位圖

情況三：當(dāng)pR2-C1＞0，(1-p)R1-C2＜(1-p)R2時，具體見圖4。

從圖4中可得出博弈演化穩(wěn)定策略是α*=1，β*=0。該情況產(chǎn)生于資源主體的信息量大，轉(zhuǎn)移創(chuàng)新和能力較強(qiáng)，政府贊助與否和資源主體的轉(zhuǎn)移共享不產(chǎn)生本質(zhì)影響。因而，即使在無政府贊助的情況下，信息主體能獲得較大收益。由于政府對資源主體贊助成本大于其所得收益，導(dǎo)致凈收益小于0，于是通過長期學(xué)習(xí)和調(diào)整后，信息主體選擇信息轉(zhuǎn)移共享，而政府選擇不贊助。若政府適度調(diào)高信息平臺中的收益分配比重，既不影響信息主體的積極性，同時又能提高其收益，使博弈雙方主體均有能力和動力推動信息轉(zhuǎn)移共享，從而達(dá)到帕累托上策均衡。

情況四：當(dāng) pR2-C1＜0，(1-p)R1-C2＜(1-p)R2時，具體見圖5。

圖4 α*=1，β*=0時復(fù)制動態(tài)相位圖

從圖5中可知博弈演化的穩(wěn)定性策略為α*=0，β*=0，這說明信息主體資源量小，信息轉(zhuǎn)移能力和創(chuàng)新能力不足，信息轉(zhuǎn)移共享所帶來的收益較低，經(jīng)過長期調(diào)整后，信息主體選擇不轉(zhuǎn)移共享，而政府也選擇不贊助，從而使虛擬信息平臺形成的博弈結(jié)果為帕累托下策均衡。

圖5 α*=0，β*=0時復(fù)制動態(tài)相位圖

綜合前述四種情況分析可知，當(dāng)pR2-C1＞0，即p＞C1/R2，信息資源主體趨向于選擇信息轉(zhuǎn)移共享；當(dāng)pR2-C1＜0，即p＜C1/R2，只要β＞(C1-pR2)／p(R1-R2)，信息資源主體仍會選擇轉(zhuǎn)移共享策略。由此表明，信息主體是否選擇轉(zhuǎn)移共享策略與成本收益比值C1/R2密切相關(guān)。在C1不變的情況下，R2增大，則1-C1/R2增大，這反映出若信息主體實(shí)力和能力較強(qiáng)，在不變的轉(zhuǎn)移成本下能獲得較大信息共享收益時，政府可通過激勵措施提高其收益分配比，在不影響信息主體轉(zhuǎn)移行為積極性的同時獲得更多的信息流動收益，同樣對實(shí)力小、信息轉(zhuǎn)移和創(chuàng)新能力較弱的主體，政府則通過激勵措施，增加贊助力度，提高其信息轉(zhuǎn)移共享的積極性。

五、結(jié)論

在信息技術(shù)不斷改變和創(chuàng)新的智慧經(jīng)濟(jì)時代，信息傳播與共享成為企業(yè)生存發(fā)展、經(jīng)濟(jì)增長的關(guān)鍵因素之一。對智慧城市下信息轉(zhuǎn)移的虛擬平臺，要有效的推進(jìn)不同產(chǎn)業(yè)主體間的信息轉(zhuǎn)移共享，并產(chǎn)生較大的規(guī)模性效益，政府作為監(jiān)管主體，需要從制度上在不同階段采取共贏局面的策略，信息主體根據(jù)政府的策略采取相應(yīng)的行動。換而言之，一方面政府作為智慧城市虛擬平臺搭建和發(fā)展中的管理部門，對于虛擬平臺的信息流動應(yīng)加強(qiáng)對各資源主體信息權(quán)利的保護(hù)，構(gòu)建各主體間的信任關(guān)系，鼓勵其進(jìn)行信息轉(zhuǎn)移共享。通過激勵措施對信息主體采取轉(zhuǎn)移策略進(jìn)行資助，改變平臺中不同主體間的博弈格局。另一方面信息資源主體在城市智慧程度的不斷提升過程中，根據(jù)政府的激勵措施，不斷提升自身的信息轉(zhuǎn)移能力和創(chuàng)新能力來維持信息轉(zhuǎn)移平臺中的利益均衡格局。智慧城市信息轉(zhuǎn)移虛擬平臺在其形成過程中，主體雙方均存在這較多不確定因素形成的風(fēng)險，這些風(fēng)險影響演化博弈結(jié)果的穩(wěn)定性，同時也增加信息轉(zhuǎn)移成本。只有演化博弈主體依據(jù)雙方的策略不停的調(diào)整其策略來維持博弈均衡結(jié)果的收斂。但從長期角度看，隨著時間推移，各主體不停地調(diào)整策略和相互間的信任關(guān)系建立，最終會選擇轉(zhuǎn)移共享策略。政府作為監(jiān)管主體，在考慮收益分割時應(yīng)考慮不同時間段下信息主體的實(shí)力、規(guī)模和能力大小，既要提高積極性，又要保護(hù)信息主體的利益。

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（責(zé)任編輯：FZF）

The Analysis of Evolutionary Game on Smart City Information Transfer in Virtual Platform

XIANG Yong1，REN Hong2
（1.Architectural and Civil Engineering College，Xihua University， Chengdu Sichuan 610039，China； 2.School of Constraction Management and Real Estate，Chongqing University，Chongqing 400045，China)

In the smart city which is supported by the new generation of information technology， constructing a virtual platform of informational resource-sharing is an effective way to transfer and share the information.So this paper analyzes information forms as a factor of production in the age of agriculture，industry，information and wisdom and the necessity of the virtutal platform on information transfer.Under the bounded rationality of information transfer's body， this thesis brings the evolutionary game theory into the information transfer process to construct a payoff matrix.Then it discusses the replicator dynamics equation and steady point's realistic interpretation between the resource subject and government.Afterwards，the article expresses the government and the information resources subject's dynamic replication relationship in the process of shift of sharing and the change of motivated behavior's proportion by using the dynamic replication phase diagram，and then discusses steady state's convergence and anti disturbance performance under the four types.Finally this thesis comes to a conclusion that no matter the dynamic replication's relationship and the stability is in what kind of state,government not only can not affect information agent's enthusiasm，but also increase revenue to make both parties have the ability and power to promote information's transfer and sharing and reach the Pareto dominated equilibrium by adjusting strategies and the proportion of income distribution of information platform.

Smart city；Virtual platform；Evolutionary game；Information transfer

F299.23

A

1004-292X（2014）04-0003-05

2014-01-11

住房城鄉(xiāng)建設(shè)部科學(xué)技術(shù)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2013-R1-4）；四川省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放研究基金資助項(xiàng)目（szjj2012-033）。

項(xiàng) 勇（1974-），男，重慶人，教授，博士，主要從事城市建設(shè)與房地產(chǎn)經(jīng)營管理方面的教學(xué)與研究；

任 宏（1955-），男，重慶人，博士后，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事城市建設(shè)與房地產(chǎn)管理研究。