Skip to content
Merged
Changes from all commits
Commits
File filter

Filter by extension

Filter by extension

Conversations
Failed to load comments.
Loading
Jump to
Jump to file
Failed to load files.
Loading
Diff view
Diff view
109 changes: 109 additions & 0 deletions slides/05-theorie-des-jeux/slides.md
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -66,6 +66,8 @@ layout: dense
- Optimisation de stratégies: pure / mixte (randomisee)
- Von Neumann -> Maximin: Jeux a somme nulle

<img src="./images/img_001.png" alt="Environnement multi-agent : plusieurs decideurs en interaction, exemple du jeu de Morra" style="display:block; margin:4px auto 0; max-height:88px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

---
layout: section
---
Expand Down Expand Up @@ -102,6 +104,13 @@ layout: dense
- Etant donnée les autres choix
- Equilibre de Nash = meilleure reponse pour tous

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(4,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_002.png" alt="Matrice de gains du dilemme du prisonnier" style="width:100%; height:28px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_003.png" alt="Elimination iterative des strategies strictement dominees (IESDS)" style="width:100%; height:28px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_004.png" alt="Equilibre de Nash dans la matrice de gains" style="width:100%; height:28px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_005.png" alt="Meilleure reponse aux strategies des autres joueurs" style="width:100%; height:28px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: dense
---
Expand All @@ -125,6 +134,12 @@ layout: dense
- Somme ponderee par les probabilités individuelles
- Ex: Bataille des sexes (boxe vs ballet): 2 equilibres purs + mixte 1/3 vs 2/3 -> gain 2/3

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(3,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_006.png" alt="Distribution probabiliste de strategies pures : exemple du penalty" style="width:100%; height:130px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_007.png" alt="Algorithme de strategie mixte : equations d'indifference a l'equilibre" style="width:100%; height:130px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_008.png" alt="Calcul des gains esperes : bataille des sexes" style="width:100%; height:130px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: dense
---
Expand All @@ -151,6 +166,13 @@ layout: dense
- Ex nombre pair: l'argent gratuit
- Sinon verifier si on n'a pas oublie une mixte

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(4,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_009.png" alt="Strategie mixte dominant strictement une strategie pure : calcul des probabilites" style="width:100%; height:120px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_010.png" alt="Dominance faible : elimination iterative" style="width:100%; height:120px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_011.png" alt="Equilibres infinis : equilibres partiellement mixtes" style="width:100%; height:120px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_012.png" alt="Regle impaire : nombre d'equilibres d'un jeu" style="width:100%; height:120px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: dense
---
Expand Down Expand Up @@ -178,6 +200,12 @@ layout: dense
- Importance de reperer tous les chemins / noeuds de decision
- Equilibres de sous-jeu parfaits multiples (rare)

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(3,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_013.png" alt="Jeu de la guerre des prix : arbre a tours successifs" style="width:100%; height:72px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_014.png" alt="Induction arriere : jeu de l'escalade a la guerre" style="width:100%; height:72px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_015.png" alt="Equilibre parfait de sous-jeu (SPE) : menaces credibles" style="width:100%; height:72px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: dense
---
Expand All @@ -198,20 +226,34 @@ layout: dense
- Ex: Prisonnier puis Argent gratuit -> equilibre faible (0,0) = menace de punition
- Menaces "credibles" importantes

<img src="./images/img_016.png" alt="Strategies de punition : jeu du prisonnier puis argent gratuit" style="display:block; margin:6px auto 2px; max-height:90px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Se lier les mains

- Ex: bruler le pont derriere soi -> Rend la menace credible

<img src="./images/img_017.png" alt="Se lier les mains : bruler le pont rend la menace credible" style="display:block; margin:6px auto 2px; max-height:90px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Problemes de l'induction arriere

- Ex: le millepattes -- equilibre pessimiste, pas constate en pratique
- Hypotheses -> Maths -> conclusions (problème: rationalite limitee)
- Induction avant = passe rationnel (supprime un equilibre)

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(2,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_018.png" alt="Jeu du mille-pattes : equilibre pessimiste de l'induction arriere" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_019.png" alt="Induction arriere : les sous-jeux finaux eclairent les premiers" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
</div>

## Dilemmes repetes

- Punition perpetuelle, oeil pour oeil etc. -- Evolution de la confiance

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(2,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_020.png" alt="Dilemmes repetes : arbre de jeu multi-manches" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_021.png" alt="Jeux repetes : punition perpetuelle et evolution de la confiance" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: dense
---
Expand All @@ -224,25 +266,40 @@ layout: dense
- `sigma_u = (b-c)/(a+b-2c)` et `0 < sigma_u < 1`
- Ex: Topologie complete 2x2

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(3,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_022.png" alt="Bataille des sexes avec variables A>B>C" style="width:100%; height:100px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_023.png" alt="Topologie complete des jeux 2x2" style="width:100%; height:100px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_024.png" alt="Algorithme de strategie mixte avec variables" style="width:100%; height:100px; object-fit:contain;">
</div>

## Equilibre de lame de couteau

- X>0 -> Up, Left vs x<0 -> down, right, x=0 -> tous
- Instable autour de x=0, probabilité faible -> ignore

<img src="./images/img_025.png" alt="Equilibre de lame de couteau : instabilite autour de x=0" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:36px; object-fit:contain;">

## Modèles causaux

- Proprietes causales des inputs -> Statiques comparees
- Calcul des gradients aux equilibres
- Ex: Football penalty: `sigma_KL = 1/(1+x)`, `sigma'_KL = -1/(1+x^2) < 0`
- -> il tire davantage son cote faible (compense)

<img src="./images/img_026.png" alt="Modele causal du penalty au football : gradients aux equilibres" style="display:block; margin:6px auto 2px; max-height:95px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Pierre, papier, ciseaux

- Pas de stratégie pure -> cycle
- Support des stratégies mixtes, EU egales dans le support
- Theoreme: 2 joueurs, symetrique a somme nulle -> EU = 0
- Resolution: indifference `sigma_L = 1/4` (ciseaux pour compenser)

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(2,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_027.png" alt="Pierre-papier-ciseaux : matrice de gains a somme nulle" style="width:100%; height:100px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_028.png" alt="Resolution de pierre-papier-ciseaux : support des strategies mixtes" style="width:100%; height:100px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: default
---
Expand All @@ -255,19 +312,25 @@ layout: default
- Certains jeux ont une infinite de stratégies pures
- Pas de matrice, pas forcement d'equilibre de Nash

<img src="./images/img_029.png" alt="Jeu sans equilibre de Nash en strategies pures" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:32px; object-fit:contain;">

## Duels

- 100 m, 2 balles, precisions différentes (0% a 100m, 100% a 0m)
- Equilibre = même distance (preuve par contradiction)
- Ex: date de sortie de produits concurrents

<img src="./images/img_030.png" alt="Duel : equilibre a meme distance" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:28px; object-fit:contain;">

## Loi de Hotelling et l'electeur median

- 2 vendeurs de glace sur la plage, choix de l'emplacement
- Equilibre = les deux au milieu
- Principe important en politique: theoreme de l'electeur median
- Vainqueur de Condorcet (cf Choix social)

<img src="./images/img_031.png" alt="Loi de Hotelling : les deux vendeurs se placent au milieu" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:28px; object-fit:contain;">

---
layout: section
---
Expand All @@ -294,18 +357,24 @@ layout: dense
- T_i type du joueur i, U_i recompense, p_i distribution des types
- Stratégies pures: `S_i = {s_i: T_i -> A_i}`

<img src="./images/img_032.png" alt="Formalisation Bayesienne : joueurs, etats, types et croyances" style="display:block; margin:4px auto; max-height:30px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Equilibres de Nash Bayesien

- Objectif = maximisation de la recompense esperee
- De nombreux equilibres sans restrictions supplementaires

<img src="./images/img_033.png" alt="Equilibre de Nash Bayesien : maximisation de la recompense esperee" style="display:block; margin:4px auto; max-height:70px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Ex: Dilemme du Sheriff

- Criminel (p) vs civil (1-p), tirer ou pas
- Stratégies dominantes: tirer pour criminel, pas pour civil
- Pour le Sheriff: `E(tirer) = p-1`, `E(pas) = -2p`
- p>1/3 = tirer

<img src="./images/img_034.png" alt="Dilemme du Sheriff : seuil p>1/3 pour tirer" style="display:block; margin:4px auto; max-height:70px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

---
layout: dense
---
Expand All @@ -319,6 +388,8 @@ layout: dense
- "Consistant" -> Probabilités par application des stratégies (Bayes)
- Rationalite séquentielle: recompense esperee maximale

<img src="./images/img_035.png" alt="Jeu de signalisation : arbre avec systeme de croyances" style="display:block; margin:4px auto; max-height:70px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Definition PBE

- Profile stratégique et système de croyance consistant tels que les stratégies sont sequentiellement rationnelles
Expand All @@ -331,12 +402,16 @@ layout: dense
- **Separating**: messages toujours différents -> croyance déterministe
- **Semi-separation** (partial-pooling): mixte

<img src="./images/img_036.png" alt="Arbre extensive d'un jeu de signalisation" style="display:block; margin:4px auto; max-height:100px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Exemples

- Jeu de reputation (guerre des prix): pooling ou separating
- Jeu d'education: doue ou pas, diplome ou pas (signal) -> PBE de separation
- Biere-quiche: P=0.9 -> pooling, P=0.2 -> stratégies mixtes

<img src="./images/img_037.png" alt="Exemples de PBE : pooling, separating et semi-separation" style="display:block; margin:4px auto; max-height:90px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

---
layout: section
---
Expand Down Expand Up @@ -439,6 +514,8 @@ layout: dense
- Allocation maximisant la somme des utilites
- Taxe: `T_i = U_max(sans i) - U_max(sans i, sans ressource j)`

<img src="./images/img_038.png" alt="Taxe VCG : T_i = U_max(sans i) - U_max(sans i, sans ressource j)" style="display:block; margin:6px auto 2px; max-height:68px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

---
layout: dense
---
Expand Down Expand Up @@ -472,18 +549,24 @@ layout: dense
- **Indifference aux petits candidats**: vainqueur stable aux changements
- Paradoxe de Condorcet: pas de garantie d'existence

<img src="./images/img_039.png" alt="Comparaisons par paires : recherche du vainqueur de Condorcet" style="display:block; margin:4px auto; max-height:85px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Theoremes de l'electeur median

- 1er theoreme: Gauche-droite -> existence du vainqueur -> electeur median
- 2e theoreme: Gauche-droite + valeur intrinseque

<img src="./images/img_040.png" alt="Theoremes de l'electeur median : resultats de vote" style="display:block; margin:4px auto; max-height:80px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Si pas de vainqueur de Condorcet

- Méthode **Minimax**: celui qui fait le mieux au pire
- Mais très stratégique (ex: anarchistes)
- Méthode de **Schulze**: elimination iterative des derniers du peloton de tete
- Robuste a la manipulation (electeurs raisonnables)

<img src="./images/img_041.png" alt="Methodes Minimax et Schulze en l'absence de vainqueur de Condorcet" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:36px; object-fit:contain;">

---
layout: dense
---
Expand All @@ -504,13 +587,25 @@ layout: dense
- **Scrutin au jugement majoritaire**: mediane des scores
- Seule procedure avec majorite d'une même note validee + monotonie

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(3,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_042.png" alt="Compte de Borda : score selon l'ordre des preferences" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_043.png" alt="Vote par assentiment : majorite d'approbation" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_044.png" alt="Scrutin au jugement majoritaire : mediane des scores" style="width:100%; height:90px; object-fit:contain;">
</div>

## Scrutins stochastiques

- **Scrutin Stochocratique**: option preferee puis tirage au sort
- Theoreme d'Hylland: seule méthode avec unanimite non stratégique
- **Condorcet randomisee**: loterie ponderee dans le peloton de tete
- Ponderation selon equilibre de Nash -- critere de Condorcet + non stratégique

<div style="display:grid; grid-template-columns:repeat(3,1fr); gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_045.png" alt="Scrutin Stochocratique : option preferee puis tirage au sort" style="width:100%; height:80px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_046.png" alt="Theoreme d'Hylland : unanimite non strategique" style="width:100%; height:80px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_047.png" alt="Condorcet randomisee : loterie ponderee dans le peloton de tete" style="width:100%; height:80px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: default
---
Expand All @@ -527,6 +622,8 @@ layout: default
- Agents impatients: facteurs de discompte `0 <= gamma_i < 1`
- Offre a l'equilibre: `A_1 = (1-gamma_2)/(1-gamma_1*gamma_2)`

<img src="./images/img_048.png" alt="Negociation a offres alternees : fenetre d'accord et partage a l'equilibre" style="display:block; margin:10px auto; max-height:200px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Domaines orientes tâches

- Offres (T1, T2) de repartitions de tâches parmi T
Expand Down Expand Up @@ -606,6 +703,8 @@ layout: dense
- `J_1 + J_2 = 0`, equilibres de point de selle
- P1 maximise, P2 minimise -> equilibre ssi point de selle existe

<img src="./images/img_049.png" alt="Point de selle d'un jeu differentiel a somme nulle" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:26px; object-fit:contain;">

## Equilibres de Stackelberg

- Le "leader" annonce en tenant compte des reponses des autres
Expand All @@ -621,11 +720,18 @@ layout: dense
- u* est un equilibre de Nash ssi aucun joueur ne peut ameliorer seul
- Resolution: 2 optimisations -> conditions necessaires

<img src="./images/img_050.png" alt="Equilibres en boucle ouverte : conditions necessaires" style="display:block; margin:4px auto; width:100%; max-height:26px; object-fit:contain;">

## Equilibres Markoviens

- Resolution d'equations differentielles
- Jeux lineaires quadratiques -> solution analytique

<div style="display:grid; grid-template-columns:1fr 1fr; gap:6px; align-items:center;">
<img src="./images/img_051.png" alt="Equilibres Markoviens : jeux lineaires quadratiques" style="width:100%; height:75px; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_052.png" alt="Solution analytique des jeux lineaires quadratiques" style="width:100%; height:75px; object-fit:contain;">
</div>

---
layout: default
---
Expand All @@ -647,6 +753,9 @@ layout: default
- Convergence avec nombre d'echantillons suffisant
- Similaire au filtrage particulaire

<img src="./images/img_053.png" alt="Echantillonnage incremental : convergence avec le nombre d'echantillons" style="display:block; margin:2px auto 0; max-height:20px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">
<img src="./images/img_054.png" alt="Poursuite-evasion : exploration par arbre RRT, similaire au filtrage particulaire" style="display:block; margin:4px auto; max-height:28px; width:auto; max-width:100%; object-fit:contain;">

## Pour aller plus loin

- Details mathematiques dans les references du cours
Expand Down
Loading