鄭輝，潘平

（貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽(yáng)520025）

量子博弈信息的深層生成研究

鄭輝，潘平

（貴州大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，貴州貴陽(yáng)520025）

博弈的過(guò)程在本質(zhì)上就是信息交流的過(guò)程，信息構(gòu)成了博弈主體制定博弈策略進(jìn)而實(shí)現(xiàn)博弈效益最大化的關(guān)鍵性因素。在經(jīng)典博弈中，博弈信息主要是通過(guò)觀察、干擾、操作等直接與客體相互作用的方式獲得的，而在量子博弈中，博弈信息的獲取除了與博弈客體直接發(fā)生作用以外，它在更深層次上依賴(lài)于量子的糾纏與制備，量子的糾纏與制備使得量子博弈信息獲得了經(jīng)典博弈信息無(wú)法比擬和超越的優(yōu)勢(shì)。對(duì)微觀博弈信息的深層生成進(jìn)行深入的研究既可以幫助我們進(jìn)一步洞察量子博弈的本質(zhì)，又可以為解決宏觀社會(huì)問(wèn)題提供一種認(rèn)識(shí)論和方法論上的指導(dǎo)。

量子博弈；信息；信息生成

一、引言

“博弈論又稱(chēng)對(duì)策論，是使用嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)模型研究現(xiàn)實(shí)世界中沖突對(duì)抗條件下最優(yōu)策略問(wèn)題的理論”［1］。博弈實(shí)現(xiàn)的過(guò)程，就是博弈者依據(jù)自身所掌握的知識(shí)、博弈者之間的相互作用以及對(duì)象狀態(tài)的改變制定策略，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源最大化占有的過(guò)程，而博弈者如何消除在構(gòu)思策略過(guò)程中的各種不確定性，從而制定最優(yōu)博弈策略的關(guān)鍵在于博弈者收集、加工處理信息并最終掌握有效信息的能力。因此，信息是構(gòu)成博弈主體實(shí)現(xiàn)預(yù)期目標(biāo)的關(guān)鍵和衡量效用的重要尺度?？梢哉f(shuō)，博弈的過(guò)程在本質(zhì)上就是信息交流的過(guò)程。對(duì)量子博弈信息的深層生成論的分析，有助于我們掌握量子博弈信息的生成機(jī)制和洞察量子博弈的本質(zhì)特征，對(duì)信息認(rèn)識(shí)及其信息思維的形成有著重要的指導(dǎo)意義。

人類(lèi)與自然的博弈與演進(jìn)，是人類(lèi)得以生成和發(fā)展的基礎(chǔ)，人類(lèi)之所以得以生存，本質(zhì)上是不斷從自然環(huán)境中獲取信息、處理信息、掌握信息和利用信息的結(jié)果，信息已滲透于自然界和人類(lèi)的各個(gè)方面，就人類(lèi)對(duì)物理世界的認(rèn)識(shí)而言，其本質(zhì)上也就是“一個(gè)以信息（自在信息、主客體信息的相互作用、主體認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)中凝結(jié)著的信息）為中介的信息活動(dòng)（對(duì)信息識(shí)辨、儲(chǔ)存、加工改造、再生性創(chuàng)造）的過(guò)程”［2］163，可見(jiàn)，信息在整個(gè)人類(lèi)社會(huì)發(fā)展過(guò)程中起著至關(guān)重要的作用，尤其是在宏觀社會(huì)博弈的過(guò)程中，信息掌握的程度直接表征著一個(gè)人或一個(gè)社會(huì)的話(huà)語(yǔ)權(quán)大小。因此，對(duì)微觀量子博弈中的信息生成過(guò)程進(jìn)行完備性描述對(duì)我們揭示信息社會(huì)的本質(zhì)及解決宏觀社會(huì)問(wèn)題，促進(jìn)社會(huì)的和諧發(fā)展有著重要意義。

二、經(jīng)典博弈信息的生成

在博弈中，博弈的“策略空間、盈利函數(shù)以及參與者的與博弈有關(guān)的特征等知識(shí)構(gòu)成博弈信息”［3］，而博弈者策略的形成、實(shí)施的過(guò)程也就是以信息的自在、自為到再生的過(guò)程。自在信息作為事物運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)和方式，它獨(dú)立于人的意識(shí)而存在，為博弈者提供了經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)的感性材料，屬于策略的準(zhǔn)備階段；自為信息是博弈者感知、存儲(chǔ)信息的能力，表現(xiàn)為感性認(rèn)識(shí)過(guò)程，屬于策略形成的初期階段；再生信息表征了博弈者綜合把握、分析信息的能力，表現(xiàn)為由感性認(rèn)識(shí)上升為理性認(rèn)識(shí)的階段，屬于策略形成的高級(jí)階段；而將博弈策略付諸行動(dòng)，就是運(yùn)用理性認(rèn)識(shí)來(lái)指導(dǎo)實(shí)踐的過(guò)程?？梢?jiàn)，博弈者獲取博弈信息的過(guò)程也就是博弈主體搭建與客體關(guān)系的過(guò)程，其中博弈信息架構(gòu)起了博弈主客體之間的橋梁，對(duì)博弈過(guò)程的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮著重要的作用。

在經(jīng)典博弈中，博弈信息的獲取主要是通過(guò)觀察、干擾、操作等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的。觀察是指主體對(duì)客體實(shí)在所展現(xiàn)出來(lái)的外在表現(xiàn)的直接認(rèn)識(shí)，是對(duì)實(shí)在固有屬性的認(rèn)識(shí)。干擾則是通過(guò)改變物理實(shí)在的狀態(tài)，使得對(duì)象的非直接外顯的屬性在改變狀態(tài)的過(guò)程中得以呈現(xiàn)繼而被主體所感知，它是對(duì)客體新的固有屬性的認(rèn)識(shí)。操作是通過(guò)外在于主體的物理工具的介入來(lái)完善主體觀念形態(tài)認(rèn)識(shí)工具的缺陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)客體固有屬性的獲取手段方式?！皬娜说纳鐣?huì)實(shí)踐過(guò)程來(lái)看，人的認(rèn)識(shí)還要以參與實(shí)踐過(guò)程的種種客觀工具（儀表、儀器、工具、機(jī)械、設(shè)施等）為中介”［2］134。人體神經(jīng)系統(tǒng)作為觀念形態(tài)的認(rèn)識(shí)工具，存在著一定的局限性，對(duì)于難以被感官所意識(shí)到的客體實(shí)在屬性，往往需要借助于物理工具將其放大到人體自然尺度范圍內(nèi)，才能使得蘊(yùn)含在客體內(nèi)的自在信息能夠被主體所經(jīng)驗(yàn)。

首先，在經(jīng)典博弈中，博弈信息的獲得主要是通過(guò)博弈主體與博弈客體的直接接觸或直接作用，比如，人們要認(rèn)識(shí)一個(gè)事物，就先要對(duì)那個(gè)物體的顏色、形狀、尺寸大小等物體固有屬性進(jìn)行觀察和操作，一般情況下，主體的觀測(cè)不會(huì)改變物理客體的屬性，測(cè)量結(jié)果的影響；其次，在經(jīng)典博弈中，博弈信息通常是可以復(fù)制、克隆和刪除的，也就是說(shuō)經(jīng)典博弈信息是可以創(chuàng)造和消滅的。當(dāng)然，經(jīng)典博弈之所以可以被創(chuàng)造和被消滅是同經(jīng)典物理學(xué)的定域性理論直接相關(guān)的。第三，在經(jīng)典博弈中，博弈主體依據(jù)自身所獲得的博弈信息制定的博弈策略往往只能達(dá)到納什均衡而非帕累托均衡，也就是說(shuō)，在經(jīng)典博弈中往往很難實(shí)現(xiàn)集體理性最大化。如在囚徒困境中，若甲乙二人一人選擇不坦白，則坦白的無(wú)罪，不坦白的要承受十年監(jiān)禁；若兩人都選擇坦白，則兩人都要被監(jiān)禁五年；如果二人都不坦白，則兩人都要被監(jiān)禁一年。無(wú)疑，甲乙兩人都會(huì)出于對(duì)自己有利而選擇坦白，很顯然，相較兩人都不坦白而言，坦白的結(jié)果并非為最優(yōu)結(jié)果。第四，經(jīng)典博弈信息不能瞬時(shí)連接時(shí)空中類(lèi)空分離的兩點(diǎn)，所以博弈者只能依靠無(wú)損失的轉(zhuǎn)換物理載體來(lái)獲取博弈信息。如通過(guò)磁帶上的磁道、電話(huà)中的電流以及印在紙上的文字等來(lái)獲取信息。第五，經(jīng)典博弈信息的基本單位是比特，它是一個(gè)兩態(tài)物理系統(tǒng)，它可以制備彼此分離的兩個(gè)態(tài)，分別用0和1來(lái)表示，如電流的斷開(kāi)和接通，用以表示不同的物理意義。

由此可見(jiàn)，經(jīng)典博弈信息的獲得主要是通過(guò)觀察、干擾和操作等直接與博弈客體接觸或發(fā)生作用的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，經(jīng)典博弈信息是對(duì)博弈客體固有屬性的一種揭示和反映。

三、量子博弈信息的深層生成

量子博弈是經(jīng)典博弈在量子世界的推廣和應(yīng)用，“將經(jīng)典博弈擴(kuò)展到量子世界，就是以量子信息的產(chǎn)生、傳遞、接受為基礎(chǔ)，將參與者的決策過(guò)程表示為對(duì)系統(tǒng)量子信息的操作過(guò)程，而博弈的結(jié)果由量子信息的最終狀態(tài)（測(cè)量）決定”［4］。經(jīng)典博弈信息構(gòu)成了經(jīng)典博弈過(guò)程的核心。同樣，量子博弈信息也構(gòu)成了量子博弈的核心，它對(duì)量子博弈策略的形成和博弈效益最大化的實(shí)現(xiàn)發(fā)揮著十分重要的作用。對(duì)量子博弈信息進(jìn)行深層生成論分析和完備性描述，一方面可以幫助我們洞察量子博弈的本質(zhì)，另一方面可以為我們解決宏觀社會(huì)問(wèn)題提供有益指導(dǎo)。

與經(jīng)典博弈信息以物理實(shí)體作為信息載體不同，量子博弈信息是“以量子態(tài)作為信息的載體，以量子力學(xué)基本原理為依據(jù)進(jìn)行計(jì)算、編碼和信息傳輸?shù)娜滦畔⒎绞健保?］，它是微觀物質(zhì)的屬性，是作為量子實(shí)在的狀態(tài)、關(guān)聯(lián)、變化的表現(xiàn)，而不是量子的實(shí)在。在量子博弈中，量子糾纏構(gòu)成了量子博弈過(guò)程中最為重要的資源，量子博弈信息的獲取也主要依賴(lài)于量子的糾纏與制備。總的來(lái)說(shuō)，量子糾纏的引入使得量子博弈有了經(jīng)典博弈無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)。

所謂量子糾纏是指“兩個(gè)或者多個(gè)量子系統(tǒng)之間的非定域性的、非經(jīng)典的關(guān)聯(lián)，是量子系統(tǒng)內(nèi)各子系統(tǒng)或各自由度之間關(guān)聯(lián)的力學(xué)屬性（一個(gè)以上的微觀例子因微觀系統(tǒng)的特性相互糾纏在一起的現(xiàn)象）”［6］其中，非經(jīng)典關(guān)聯(lián)是一種區(qū)別于經(jīng)典關(guān)聯(lián)的瞬時(shí)關(guān)聯(lián)，在經(jīng)典博弈中，博弈信息的獲取主要依賴(lài)于博弈主客體間的直接接觸或相互作用，如發(fā)郵件、打電話(huà)、發(fā)傳真、見(jiàn)面等等方式。而在量子博弈中，我們則可以通過(guò)量子的糾纏與制備使得量子信息得以瞬時(shí)傳遞，亦即脫離實(shí)物實(shí)現(xiàn)實(shí)物信息的傳遞，在這里，量子博弈信息既可以通過(guò)相互作用來(lái)獲得和傳輸，也可以不通過(guò)相互作用而獲得；非定域性關(guān)聯(lián)是指無(wú)論兩個(gè)量子系統(tǒng)相隔多遠(yuǎn)，也無(wú)論其是否存在力學(xué)上的相互作用，只要它們保持著糾纏態(tài)，它們之間的關(guān)聯(lián)就會(huì)一直存在。簡(jiǎn)言之，量子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)不會(huì)受到距離的影響。但值得注意的是，量子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)不受距離影響并不等于量子系統(tǒng)間的關(guān)聯(lián)程度就是一樣的，在這里，我們還需要進(jìn)一步引入糾纏度這一概念。所謂糾纏度就是對(duì)量子糾纏度的度量，它是對(duì)量子糾纏程度的一種量化描述，是對(duì)量子糾纏態(tài)所攜帶糾纏的量的多少的一種判定。根據(jù)量子糾纏度的不同，我們可以將量子博弈分為完全信息博弈、非完全信息博弈和零和博弈。完全信息博弈指的是博弈主體對(duì)其他所有博弈參與者的策略空間及不同策略組合下的收益情況有著完全的了解；而非完全信息博弈則是博弈主體對(duì)其他博弈參與者的策略空間及其可能收益的認(rèn)識(shí)是有限的，是不完全的，或者說(shuō)，至少有一個(gè)參與者不能確切知道其他參與者的收益函數(shù)。零和博弈則指的是博弈一方的收益必然意味著另一方的損失，是一種各方的收益和損失相加總和永遠(yuǎn)為“零”的博弈?？偟膩?lái)說(shuō)，在量子博弈中，博弈的結(jié)果與量子糾纏的程度密切相關(guān)，當(dāng)量子糾纏度為零時(shí)，量子博弈結(jié)果與經(jīng)典博弈并無(wú)差別。

量子博弈信息既保留了經(jīng)典博弈信息的某些特性，又有著經(jīng)典博弈不具備的新的特性。其具體表現(xiàn)為：第一，量子博弈信息除了可以通過(guò)觀察、干擾、操作等經(jīng)典信息獲取方式和傳輸外，它更重要的是通過(guò)量子的糾纏與制備來(lái)獲取和傳輸信息的；第二，在經(jīng)典博弈中，博弈主體對(duì)博弈客體的觀測(cè)并不會(huì)改變博弈客體自身的屬性，其觀測(cè)結(jié)果也通常會(huì)按照正態(tài)分布趨向于某一值，測(cè)量結(jié)果具有相對(duì)的確定性；而在量子博弈的過(guò)程中，任何測(cè)量都會(huì)破壞原有系統(tǒng)的糾纏態(tài)，亦即造成量子態(tài)的塌縮，且在同一測(cè)量條件下，博弈主體對(duì)同一粒子的多次重復(fù)測(cè)量會(huì)出現(xiàn)不同的、分離的結(jié)果，博弈主體通常只能給出一個(gè)統(tǒng)計(jì)性的結(jié)果；第三，量子博弈信息是利用微觀量子狀態(tài)來(lái)表示信息的，微觀量子的疊加態(tài)和糾纏性等特點(diǎn)使得量子博弈信息可以瞬時(shí)傳遞，且這種瞬時(shí)傳遞是脫離實(shí)物的一種實(shí)物信息傳遞，也就是說(shuō)，在量子博弈中，傳輸?shù)闹皇潜碚髁孔有畔⒌摹盃顟B(tài)”，而作為信息載體的微觀量子本身則并不被傳遞，它是一種離物傳態(tài)，亦即量子隱形傳態(tài)。第四，是在經(jīng)典博弈中，博弈信息是完全可以被復(fù)制、克隆的。而在量子博弈中，量子糾纏的非定域性使得量子博弈信息只能在量子系統(tǒng)間相互交換，卻不能被復(fù)制和被克??；第五，在量子博弈中，信息的基本單位是量子比特，盡管它也是一個(gè)兩態(tài)系統(tǒng)，但它與經(jīng)典博弈分別用0和1來(lái)表示不同，它分別用｜0＞和｜1＞表示，由于量子體系具有疊加性和糾纏性，它可以使量子比特比經(jīng)典比特存儲(chǔ)更多信息，傳遞速度更快。第六，經(jīng)典博弈信息只能定域存儲(chǔ)，而量子博弈信息卻可以通過(guò)量子的隱形傳態(tài)按照空間非定域的方式被存儲(chǔ)于多方，也就是說(shuō)它可以被非定域性存儲(chǔ)。第七，在經(jīng)典博弈中，博弈主體策略通常只能達(dá)到納什均衡，而在量子博弈中，通過(guò)引入量子策略可以達(dá)到帕累托最優(yōu)的納什均衡，量子博弈使得個(gè)體理性和集體理性的矛盾得以很好的解決。

綜上所述，在量子博弈中，量子的糾纏與制備在量子博弈信息的獲取、傳輸和存儲(chǔ)中起著十分重要的作用。可以說(shuō)，博弈主體掌握信息的多少直接取決于他與其他博弈參與者相互糾纏的程度，糾纏程度越高，獲取的博弈信息就越多，策略空間也就越大，反之則獲取博弈信息越少，策略空間也越小。

四、結(jié)語(yǔ)

量子博弈論作為量子信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，其與信息論有著密切的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。博弈主體正是依據(jù)自己所掌握的博弈信息制定決策，且決策的傳遞和對(duì)博弈結(jié)果的評(píng)價(jià)本質(zhì)上就是信息傳遞的過(guò)程，經(jīng)典博弈信息的獲取主要依賴(lài)于博弈主體對(duì)其他博弈參與者的觀察、干擾和操作，它們都是對(duì)博弈客體固有屬性的揭示。而與經(jīng)典博弈不同，量子博弈信息獲取的途徑主要有觀察、干擾、操作和量子的糾纏與制備。其中量子糾纏制備構(gòu)成了量子博弈的最重要的資源之一，在量子博弈信息的獲取、傳輸與存儲(chǔ)過(guò)程中都起著十分重要的作用，糾纏度越高，博弈者獲得的博弈信息就越充分，博弈策略也就會(huì)越科學(xué)；反之，則獲得的博弈信息就越不充分，決策也越不科學(xué)。量子糾纏的引入使得量子博弈區(qū)別于經(jīng)典博弈，并有著經(jīng)典博弈無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，其對(duì)進(jìn)一步洞察微觀世界本質(zhì)和對(duì)量子信息的深層生成進(jìn)行完備性描述都有著重要作用。

量子博弈不僅存在于微觀的量子世界之中，同樣也普遍存在于不同的主體共同構(gòu)成的宏觀社會(huì)之中。在宏觀世界中，可能任何的物理過(guò)程、化學(xué)過(guò)程、生物行為和社會(huì)行為都存在著某種博弈，只是博弈的參與者和博弈的規(guī)則有所不同而已，通過(guò)主體間的持續(xù)博弈，其最終目的在于達(dá)到一種平衡態(tài)，即達(dá)到相對(duì)穩(wěn)定的社會(huì)狀態(tài)。因而，通過(guò)對(duì)微觀量子博弈信息的深層生成進(jìn)行分析，既可以深化我們關(guān)于量子博弈過(guò)程和本質(zhì)的認(rèn)識(shí)，又可以為宏觀社會(huì)研究提供新的研究范式和方法論指導(dǎo)。

［1］郭鵬,楊曉琴.博弈論與納什均衡［J］.哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào),2006,22（4）:25.

［2］鄔焜.信息哲學(xué)-理論、體系、方法［M］.北京:商務(wù)印書(shū)館,2005.

［3］劉正釗.從經(jīng)典博弈論到量子博弈論［D］.湖北:華中科技大學(xué),2006:4.

［4］王烜.量子博弈與博弈的量子化［J］.系統(tǒng)工程,2006,24（3）:119.

［5］李艷.量子糾纏共享研究［D］.重慶:重慶大學(xué),2013:5.

［6］陳漢武.量子信息與量子計(jì)算簡(jiǎn)明教程［M］.南京:東南大學(xué)出版社,2006:12.

【責(zé)任編輯：梁念瓊】

A Study on the Underlying Generation on the Quantum Game Information

ZHENGHui，PANPing
（College ofComputer Science and Technology,Guizhou University,Guiyang550025,China）

The process of game in essence is a process of information communication,information forms the game subject and game strategy so as to achieve the key factors of efficient maximization in gaming.In the classic gaming,game information has been mainly generated through observation,interference,such as operating direct interaction with the object,while in the quantum gaming,acquisition of game information,in addition to directly interacting with game objects,depends on the quantum entanglement on a deeper level and preparation.Such preparation makes quantum game information go beyond the classic gaming.A thorough study on the underlying generation of microcosmic game information can help us further insight into the nature of quantum game,and can provide solution to the macro social problems with the instruction of epistemology and methodology.

quantum gaming;information;information generation

O225

A

1008-018X（2015）01-0009-04

2014-10-11

國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金項(xiàng)目（13BZX020）；貴州大學(xué)研究生創(chuàng)新基金項(xiàng)目（研人文2014012）

鄭輝（1986-），男，湖北黃石人，貴州大學(xué)在讀碩士生。潘平（1962-），男，貴州黃平人，貴州大學(xué)副教授。