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Problema en el bar El Farol

El Farol se encuentra en Canyon Road, Santa Fe, Nuevo México

El problema del bar El Farol es un problema de teoría de juegos . Todos los jueves por la noche, una población fija quiere ir a divertirse al bar El Farol, a menos que esté demasiado lleno.

Todos deben decidir al mismo tiempo si ir o no, sin conocer las decisiones de los demás.

Paradójicamente, si todos usan una estrategia pura determinista que es simétrica (la misma estrategia para todos los jugadores), está garantizado que fallará sin importar cuál sea. Si la estrategia sugiere que no habrá mucha gente, todos irán, y por lo tanto habrá mucha gente; pero si la estrategia sugiere que habrá mucha gente, nadie irá, y por lo tanto no habrá mucha gente, pero nuevamente nadie se divertirá. Es posible un mayor éxito con una estrategia mixta probabilística . Para el problema de El Farol Bar de una sola etapa, existe una única estrategia mixta de equilibrio de Nash simétrico donde todos los jugadores eligen ir al bar con una cierta probabilidad, determinada de acuerdo con el número de jugadores, el umbral de aglomeración y la utilidad relativa de ir a un bar lleno o no lleno en comparación con quedarse en casa. También hay múltiples equilibrios de Nash en los que uno o más jugadores usan una estrategia pura, pero estos equilibrios no son simétricos. [1] Se consideran varias variantes en Game Theory Evolving de Herbert Gintis . [2]

En algunas variantes del problema, a los jugadores se les permite comunicarse antes de decidir ir al bar, pero no se les exige que digan la verdad.

El problema , que debe su nombre a un bar de Santa Fe (Nuevo México) , fue creado en 1994 por W. Brian Arthur . Sin embargo, con otro nombre, el problema fue formulado y resuelto dinámicamente seis años antes por BA Huberman y T. Hogg. [3]

Juego de minorías

Una variante es el juego de minorías propuesto por Yi-Cheng Zhang y Damien Challet de la Universidad de Friburgo . [4] Un número impar de jugadores debe hacer una elección binaria de forma independiente en cada turno, y los ganadores son aquellos jugadores que terminan en el lado de la minoría. Como en el problema de la barra de El Farol, ninguna estrategia determinista (simétrica) puede dar un equilibrio, pero para las estrategias mixtas, existe un único equilibrio de Nash simétrico (cada jugador elige con un 50% de probabilidad), así como múltiples equilibrios asimétricos.

En el manga Liar Game se presentó un juego de minorías cooperativo de varias etapas , en el que la mayoría era eliminada repetidamente hasta que solo quedaba un jugador. [ cita requerida ]

Problema del restaurante Kolkata Paise

Otra variante del problema del bar El Farol es el problema del restaurante Kolkata Paise (KPR) , [5] [6] [7] [8] [9] [10] llamado así por los muchos restaurantes baratos donde los trabajadores pueden tomar un almuerzo rápido, pero pueden tener que regresar al trabajo con hambre si el restaurante elegido está demasiado lleno. Formalmente, una gran cantidad N de jugadores eligen cada uno uno de una gran cantidad n de restaurantes, normalmente N = n (mientras que en el problema del bar El Farol, n = 2, incluida la opción de quedarse en casa). En cada restaurante, se sirve el almuerzo a un cliente al azar ( pago = 1) mientras que todos los demás pierden (pago = 0). Los jugadores no conocen las elecciones de los demás en un día determinado, pero el juego se repite a diario y el historial de las elecciones de todos los jugadores está disponible para todos. De manera óptima, cada jugador elige un restaurante diferente, pero esto es prácticamente imposible sin coordinación, lo que da como resultado que tanto los clientes hambrientos como los restaurantes desatendidos desperdicien capacidad. [ cita requerida ]

En un problema similar, hay camas de hospital en cada localidad, pero los pacientes se sienten tentados a ir a hospitales prestigiosos fuera de su distrito. Sin embargo, si demasiados pacientes van a un hospital de prestigio, algunos no obtienen ninguna cama de hospital, mientras que además desperdician las camas no utilizadas en sus hospitales locales. [11] Las estrategias se evalúan en función de su pago agregado y/o la proporción de restaurantes concurridos (índice de utilización). Una estrategia estocástica líder, con una utilización ~0,79, da a cada cliente una probabilidad p de elegir el mismo restaurante que ayer ( p varía inversamente con el número de jugadores que eligieron ese restaurante ayer), mientras que elige entre otros restaurantes con probabilidad uniforme. Este es un mejor resultado que los algoritmos deterministas o la elección aleatoria simple ( comerciante de ruido ), con una fracción de utilización 1 - 1 / e ≈ 0,63. [12] También se ha estudiado una mayor utilización para los clientes que tienen margen para la búsqueda de optimización local utilizando algoritmos de tipo Problema del viajante de comercio . [13] Se han explorado extensiones del KPR para problemas de alquiler de coches a pedido. [14] [15] También se ha estudiado la estabilidad del KPR, inducida por la introducción de clubes de comida. [16]

Se han estudiado extensiones a juegos cuánticos para KPR de tres jugadores; [17] [18] ver [19] para una revisión reciente.

Referencias

  1. ^ Whitehead, Duncan (17 de septiembre de 2008). "El problema del bar El Farol revisitado: aprendizaje por refuerzo en un juego de potencial" (PDF) . Facultad de Economía de la Universidad de Edimburgo . Consultado el 13 de diciembre de 2014 .
  2. ^ Gintis, Herbert (2009). La evolución de la teoría de juegos . Vol. 6. Princeton University Press . pág. 134. ISBN. 978-0-691-14051-3.
  3. ^ "La ecología de la computación", Estudios en Ciencias de la Computación e Inteligencia Artificial, editorial North Holland, página 99. 1988.
  4. ^ D. Challet, M. Marsili, Y.-C. Zhang, Juegos de minorías: agentes que interactúan en los mercados financieros, Oxford University Press, Oxford (2005)
  5. ^ AS Chakrabarti; BK Chakrabarti; A. Chatterjee; M. Mitra (2009). "El problema del restaurante Kolkata Paise y la utilización de recursos". Physica A . 388 (12): 2420–2426. arXiv : 0711.1639 . Código Bibliográfico :2009PhyA..388.2420C. doi :10.1016/j.physa.2009.02.039. S2CID  53310941.
  6. ^ Asim Ghosh, Bikas K. Chakrabarti. "Problema del restaurante Kolkata Paise (KPR)". Wolframio Alfa .
  7. ^ A. Ghosh; DD Martino; A. Chatterjee; M. Marsili; BK Chakrabarti (2012). "Transición de fase en la dinámica de masas de la asignación de recursos". Physical Review E . 85 (2): 021116. arXiv : 1109.2541 . Bibcode :2012PhRvE..85b1116G. doi :10.1103/physreve.85.021116. PMID  22463162. S2CID  26159915.
  8. ^ Frédéric Abergel; Bikas K. Chakrabarti ; Anirban Chakraborti; Asim Ghosh (2013). Econofísica del riesgo sistémico y dinámica de redes (PDF) . Nuevas ventanas económicas. Bibcode :2013esrn.book.....A. doi :10.1007/978-88-470-2553-0. ISBN 978-88-470-2552-3.
  9. ^ A. Chakraborti; D. Challet; A. Chatterjee; M. Marsili; Y.-C. Zhang; BK Chakrabarti (2015). "Mecánica estadística de la asignación competitiva de recursos utilizando modelos basados ​​en agentes". Physics Reports . 552 : 1–25. arXiv : 1305.2121 . Código Bibliográfico :2015PhR...552....1C. doi :10.1016/j.physrep.2014.09.006. S2CID  42076636.
  10. ^ Bikas K Chakrabarti ; Arnab Chatterjee; Asim Ghosh; Sudip Mukherjee; Boaz Tamir (27 de julio de 2017). Econofísica del problema del restaurante de Calcuta y juegos relacionados: estrategias clásicas y cuánticas para juegos repetitivos de múltiples agentes y múltiples opciones. Springer. ISBN 978-3-319-61351-2.
  11. ^ A. Ghosh; A. Chatterjee; M. Mitra; BK Chakrabarti (2010). "Estadísticas del problema del restaurante Kolkata Paise". New Journal of Physics . 12 (7): 075033. arXiv : 1003.2103 . doi : 10.1088/1367-2630/12/7/075033 .
  12. ^ A. Sinha; BK Chakrabarti (2020). "Transición de fase en el problema del restaurante Kolkata Paise". Chaos . 30 (8): 083116. arXiv : 1905.13206 . doi :10.1063/5.0004816.
  13. ^ K. Kastampolidou; C. Papalitsa; T. Andrónicos (2022). "El juego de restaurante distribuido Kolkata Paise". Juegos . 13 (3): 33. doi : 10,3390/g13030033 .
  14. ^ L. Martin (2017). "Extensión del problema de los restaurantes Kolkata Paise a la correspondencia dinámica en los mercados de movilidad". Junior Manag. Sci . 4 : 1–34. doi :10.5282/jums/v4i1pp1-34.
  15. ^ L. Martin; P. Karaenke (2017). El problema del vehículo de alquiler: un problema generalizado del restaurante Kolkata Paise; Proc. Taller sobre sistemas y tecnología de la información (PDF) .
  16. ^ A. Harlalka; A. Belmonte; C. Griffin (2023). "Estabilidad de los clubes de comida en el problema de los restaurantes de Kolkata Paise con y sin trampas". Physica A . 620 : 128767. arXiv : 2302.14142 . doi :10.1016/j.physa.2023.128767.
  17. ^ P. Sharif; H. Heydari (2012). "Estrategias en un problema cuántico simétrico del restaurante de Calcuta". Actas de la conferencia AIP . 1508 : 492–496. arXiv : 1212.6727 . doi :10.1063/1.4773171.
  18. ^ M. Ramzan (2013). "Problema cuántico de restaurante de Calcuta de tres jugadores bajo decoherencia". Informe cuántico. Proceso . 12 : 577. arXiv : 1111.3913 . doi :10.1007/s11128-012-0405-8.
  19. ^ BK Chakrabarti; A. Rajak; A. Sinha (2022). "Aprendizaje estocástico en el problema del restaurante Kolkata Paise: estrategias clásicas y cuánticas". Frente. Artif. Intell . 5 : 874061. doi : 10.3389/frai.2022.874061 . PMC 9181993 . 

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