负责任创新的多主体随机演化博弈研究——以应对老年数字鸿沟为例

李晓娣, 原 媛

(哈尔滨工程大学 经济管理学院,黑龙江 哈尔滨 150001)

0 引言

伴随着人工智能、大数据等技术的创新应用,数字经济已成为当前最具活力、最具创新力的经济形态[1],是推动我国经济发展的新动能和新引擎。在供给侧视角下数字产业化和产业数字化逐渐革新生产模式,在需求侧视角下数字技术的广泛应用改变了人们的行为方式[2],如在新冠肺炎疫情的影响下,不断涌现高效率的创新实践,产生了线上会议、线上授课等数字化工具,在助力疫情防控和确保社会经济可持续稳定发展等方面发挥了重要作用。然而信息技术的数字化快速发展在带来数字红利的同时也产生了新的社会治理难题——老年数字鸿沟[3]。数字鸿沟是互联网信息时代的产物,是一个动态的概念,从关注使用者是否能够获取数字技术的鸿沟到探究有效使用数字技术所需的技能和知识鸿沟,以及考察使用数字技术的结果不同所引发的不平等现象[4]。老年人作为最具代表性的信息匮乏人群[5],在快速数字化过程中面临各种困难,致使老年数字鸿沟问题更加凸显,因此如何应对老年数字鸿沟问题将更加突出和紧迫。

为了积极应对老年数字鸿沟问题,国务院办公厅于2020年发布的《关于切实解决老年人运用智能技术困难实施方案的通知》强调“应加强各部门相互协同、分工负责和信息共享,推动老年人使用智能化产品和服务应用的便利性”。2021年3月两会期间全国人大代表雷军提议为了解决老年数字鸿沟,应“建立智能技术适老化标准体系,推动智能技术适老场景与新兴业态融合发展,引导和鼓励全社会共同助力智能技术适老的宣传推广”。综上,积极开展智能技术适老化创新是有效应对老年数字鸿沟的重要举措。然而如何开展智能技术适老化创新则成为当前关注的重点,不仅仅需要依托企业开展技术创新,更需要政府发挥引导作用,同时激发老年消费者积极主动参与,最终实现多方主体共同参与并相互协同,担负起产品适老化创新、满足社会需求、创造社会福祉等责任,是一种负责任创新的体现。

负责任创新是一个具有透明性和互动性的创新过程,由多个利益相关者共同参与并承担相应责任[6],在此过程中利益相关者将充分考虑创新过程与创新成果的可持续性和社会可取性,以期更好地符合社会价值、社会需求和社会期望[7,8]。参与负责任创新的利益相关者包含社会公众、科技共同体、企业、政府等[9]。负责任创新的实践应用研究包括:赵庆等[10]指出我国在此次疫情期间的举国隔离举措是一种负责任创新,不仅是政府对本国国民负责任的体现,更是对全人类负责任的体现。因此在应对老年数字鸿沟问题时,政府、企业、老年消费者共同参与智能技术适老化的创新研究,也体现出负责任创新,其中政府凸显了造福社会福祉和保障社会安全的社会责任,企业从创新的社会责任上更加强调创新的适老特性和满足老年消费者需求的责任,老年消费者更是对自身的利益需求负责。由于智能技术适老化负责任创新是一个由多主体参与、不断学习和调整的动态过程,考虑到内外部不确定性因素对演化过程的干扰,加入高斯白噪声来展示博弈主体在演化过程中受到的扰动,通过模型求解分析随机条件下主体演化的稳定策略,以期为构建多主体开展智能技术适老化负责任创新提供路径启示和参考借鉴。

1 演化博弈模型构建

1.1 基本假设

参与智能技术适老化负责任创新的主体包括企业、老年消费者和政府,三方主体在博弈的过程中均是有限理性,参与主体通过在博弈过程中不断调整和学习,最终的策略选择趋于最优状态,基于此本文主要提出以下假设:

假设1企业在负责任创新中从创新的社会责任上更加强调创新的适老特性和更好地满足老年消费者需求的责任,因此企业的博弈策略集合为(参与,不参与)。老年消费者在负责任创新中积极反馈自身的创新需求,成为负责任、有意识的主动创新消费者,因此老年消费者的博弈策略集合为(参与,不参与)。政府在负责任创新中提供激励政策和监督管理[10],为保障社会安全和造福社会福祉负责,因此政府的博弈策略集合为(监管,不监管)。故假设x,y分别表示企业和老年消费者参与的概率,则1-x,1-y分别表示不参与的概率;z表示政府监管的概率,1-z表示政府不监管的概率。其中,x,y,z∈[0,1]。

假设2企业在参与时投入成本为C1,所获得的收益为R1。若企业在参与时因老年消费者参与所获得的社会声誉收益为D1。但因企业不参与而造成老年消费者利益受损导致企业面临的投诉损失为L1,表现出企业在研发创新中未考虑老年消费者的权益和需求,致使老年消费者对产品的使用感和满意度降低,造成企业的市场损失和品牌形象等受影响。

假设3老年消费者在参与时投入成本为C2,所获得的收益为R2。在企业参与的情况下,因老年消费者未参与而造成消费者对自己的需求不负责而导致的损失为E2;在企业未参与的情况下,因企业对满足老年消费者的需求未负责而导致老年消费者受到影响损失为L2。

假设4在政府监管驱动作用下,政府对参与的企业和老年消费者给予成本补贴,企业所获得的成本补贴为αG,老年消费者所获得的成本补贴为(1-α)G,其中α为政府的成本补贴力度,且α∈[0,1]。在政府监管状态下,政府会积极引导企业进行负责任创新,承担更多的社会责任,对于开展负责任创新的企业给予奖励M。政府在监管情况下所获得的收益为R3。政府在不监管情况下因企业参与给政府带来的收益为ΔR1,因消费者参与给政府带来的收益为ΔR2。在政府监管下对于不进行负责任创新的企业处以罚金P,并收回成本补贴。在政府未监管的情况下,政府未承担其负责任行为致使老年消费者投诉而面临的政府公信力声誉损失为S。因企业未参与负责任创新,老年消费者的需求未得到有效解决,政府对此负责需要支付的治理成本为K。

1.2 三方收益矩阵和复制动态方程

根据以上假设,构建了三方博弈主体的收益矩阵,如表1所示。

表1 三方的收益矩阵

根据表1中的三方收益矩阵可以得出:

(1)

因此,企业的复制动态方程为:

(2)

(3)

因此,老年消费者的复制动态方程为:

(4)

(5)

因此,政府的复制动态方程为:

(6)

2 随机演化博弈模型构建

2.1 随机演化博弈模型

考虑到现实状况的复杂多变和不确定性因素的干扰,如参与演化博弈的主体受限于自身情绪、道德风险等内部因素和社会利益、社会舆论等外部因素,可能会对三方主体的策略选择产生影响,因此考虑随机扰动对三方主体策略选择的干扰,将高斯白噪声[11,12]引入到复制动态方程中,即:

σx(t)(1-x(t))dω(t)

(7)

σy(t)(1-y(t))dω(t)

(8)

σz(t)(1-z(t))dω(t)

(9)

2.2 均衡解的存在及稳定性分析

根据式(7)(8)(9),假设当t=0时,即为三方演化博弈的初始时刻,可得x(0)=0,y(0)=0,z(0)=0,此时进一步表明方程至少存在零解,即在没有受到随机因素干扰的情况下,零解是方程的均衡解[13,14]。但是在现实中伴随着环境的多变,博弈主体会受到随机因素的扰动,因此需要考虑随机因素对博弈主体行为策略的影响。式(7)(8)(9)的稳定性判定依据可根据随机微分方程稳定性判别定理[15]进行判别,参照如下:

给定一个随机微分方程:

dx(t)=f(t,x(t))dt+g(t,x(t))dω(t),x(t0)=x0

(10)

设存在函数V(t,x)与正常数c1,c2使得c1|x|p≤V(t,x)≤c2|x|p,t≥0。

当存在正常数γ,使得LV(t,x)≤-γV(t,x),t≥0,则方程(10)的零解p阶矩指数稳定,且成立E|x(t,x0)|p<(c2/c1)|x0|pe-γt,t≥0。

当存在正常数γ,使得LV(t,x)≥γV(t,x),t≥0,则方程(10)的零解p阶矩指数不稳定,且成立E|x(t,x0)|p≥(c2/c1)|x0|pe-γt,t≥0。

根据上述引理,可得到针对式(7)(8)(9)的稳定性判定依据。

针对式(7)(8)(9),取Vt(t,x)=x,Vt(t,y)=y,Vt(t,z)=z,c1=c2=1,p=1,γ=1,由于x,y,z∈[0,1],因此1-x,1-y,1-z均为非负数可省略[16],则:

(11)

当满足条件Ae1∩Ac1∩Ag1时,随机演化方程的零解矩指数稳定,其中Ae1为D1+L1≥0,C1-R1-1≥0;Ac1为当(1-α)G≥0时,C2-R2-1≥0;Ag1为当(1-α)G+ΔR2-S≥0时,R3+P+1≥0。

当满足条件Ae2∩Ac2∩Ag2时,随机演化方程的零解矩指数不稳定,其中Ae2为D1+L1≥0,C1-R1+1-D1-L1≤0;Ac2为当(1-α)G≥0时,C2-R2+1-(1-α)G≤0;Ag2为当(1-α)G+ΔR2-S≥0时,R3+P-1≥0。或当(1-α)G+ΔR2-S≤0时,R3+P-1-(1-α)G-ΔR2+S≥0。

综上,当满足Ae1∩Ac1∩Ag1条件时,存在唯一演化稳定策略ESS(0,0,0),表明参与博弈的主体经过多次博弈,企业、老年消费者、政府最终会采取(不参与,不参与,不监管)策略;当满足Ae2∩Ac2∩Ag2条件时,存在唯一演化稳定策略ESS(1,1,1),表明参与博弈的主体经过多次博弈,企业、老年消费者、政府最终会采取(参与,参与,监管)策略。

3 随机演化博弈的数值模拟分析

x(tn+1)=x(tn)+f(x(tn))h+g(x(tn))Δωn

y(tn+1)=y(tn)+f(y(tn))h+g(y(tn))Δωn

z(tn+1)=z(tn)+f(z(tn))h+g(z(tn))Δωn

(12)

由于相关参数的客观数据获取具有一定困难,本文参照文献李军强和任浩[12]及杨坤等[18]研究中有关仿真数值设定的方式,采取调查问卷的方式获取数据。虽然此方法并非涵盖所有情形,但本文认为该方法在实践应用中具备可行性,原因在于:第一,通过咨询专家意见获取仿真参数赋值,是当前演化博弈研究中普遍存在的一种方法。第二,参数赋值后满足了方程求解的约束条件,并通过结果来看,三方博弈主体最终会选择(参与,参与,监管)策略,验证了模型的有效性,具有一定的研究价值。调查问卷内容包括两部分,第一部分为调研对象的基本信息,第二部分为相关参数的仿真取值。通过采取线上和线下相结合的方式发放问卷,线上采取电子邮件、通信软件的方式和线下采取现场发放的方式,以实名调研进行咨询。调研对象主要来自于高校相关领域专家、高技术企业技术人员、政府工作人员,考虑到老年消费群体与其他消费群体在信息技术应用等方面存在较大差距,因此在邀请高校专家时着重咨询了养老领域和演化博弈相关研究领域专家的意见,保障了研究结果的可靠性和可推广性。本次调查问卷共发放40份,有效问卷为35份,有效问卷的回收率为87.5%。有效问卷的描述性统计结果包括:性别方面,男性占65.7%,女性占34.3%;学历方面,博士占37.1%,硕士占40%,本科及以下占22.9%;所属单位方面,高校占42.9%,企业占31.4%,政府占25.7%;工作年限方面,5年以内的占20%,5～10年占28.6%,10年以上占51.4%。参照专家学者的意见最终确定的相关参数赋值为:x=y=z=0.5,C1=12,R1=9,D1=2,L1=3,C2=8,R2=7,E2=4,α=0.6,G=5,ΔR1=3,ΔR2=2,M=4,P=2,R3=10,S=5。

3.1 随机扰动强度对演化过程的影响

本文将随机扰动强度设置为σ=0.2,0.5,0.8,结果见图1所示。在不同的随机扰动情况下,三方博弈主体的演化策略行为呈现出一定幅度的波动,但最终会选择(参与,参与,监管)策略。随着扰动强度的增加,老年消费者对随机干扰强度变化的反应更为敏感,呈现出剧烈的波动变化趋势。在不同的扰动强度下,三方博弈主体演化至稳定策略的速度不同,原因在于受限于博弈主体间的信息不对称,政府在资源获取和利用上占据优势地位,能够较快地采取措施适应环境变化,同时政府通过制定各项政策指引企业采取应对策略。而老年消费者在演化博弈过程中处于信息弱势方,受随机扰动因素的影响,弱势老年群体受限于认知、能力上的脆弱性,导致其行为策略选择增速缓慢。因此为避免老年消费者受随机扰动因素的剧烈波动影响,政府应密切关注老年群体需求变化,降低随机扰动对其影响并保障社会稳定。

图1 随机扰动强度对三方主体策略行为的影响

3.2 政府成本补贴力度对主体策略选择的影响

在其他参数不变的情况下,假设政府成本补贴力度α=0.2,0.5,0.8。图2-图3展示出随机因素对不同的政府成本补贴力度下企业和老年消费者的策略演化过程产生了一定的干扰,但企业和老年消费者的策略选择具有方向一致性,均趋向于(参与,参与)策略。对比图2和图3可知,当α逐渐增加时,企业和老年消费者演化至策略均衡点的速度加快。但是各主体行为策略演化的速度不同,随着成本补贴力度的增加,企业相较于老年消费者更快地演化至稳定策略,这是源于企业在开展创新时研发成本投入大,当政府给予企业的成本补贴力度较高时,不仅有效地降低了创新研发成本,而且激发了企业开展创新活动的积极性,驱动企业参与智能技术适老化负责任创新。

图2 政府成本补贴对企业策略行为的影响

图3 政府成本补贴对老年消费者策略行为的影响

3.3 政府奖励对主体策略选择的影响

在其他参数不变的情况下,当M=2,4,6,探究政府奖励变化对博弈主体策略选择的影响。图4-图5展示出随机因素对不同的政府奖励下企业和政府的策略演化过程产生了一定的干扰,但企业和政府总体的演化发展策略趋向于(参与,监管)。政府奖励变化对企业和政府的策略选择影响具有方向性的差异性,在图4中,随着政府对企业开展负责任创新的奖励支持增加,企业越倾向于参与负责任创新,积极开展智能技术的适老化创新,从创新的社会责任上更加强调创新的适老特性和更好地满足老年消费者需求,企业演化至策略均衡点的速度加快。在图5中,随着政府对积极开展负责任创新的企业给予奖励支持的增加,政府的行为策略选择趋向于稳定状态的速度减慢,原因在于政府在积极调动企业参与智能技术适老化负责任创新的过程中,所支出的奖励费用属于政府的成本支出,因此当政府奖励费用增加时,政府趋向于选择监管策略的速度减慢。

图4 政府奖励对企业策略行为的影响

图5 政府奖励对政府策略行为的影响

3.4 政府惩罚对主体策略选择的影响

在其他参数不变的情况下,当P=1,2,3的时候,探究政府惩罚变化对博弈主体策略选择的影响,结果见图6-图7所示。图6-图7展示出随机因素对不同的惩罚状态下企业和政府的策略演化过程产生了一定的干扰,但企业和政府总体的演化发展策略趋向于(参与,监管)。政府惩罚对企业和政府的策略选择影响具有方向一致性,在图6中,随着政府惩罚力度的增加,企业的演化策略行为收敛于稳定状态的速度加快,如当P=1时,企业在t=47时演化轨迹趋向于1;当P=3时,企业在t=40时演化轨迹趋向于1,表明随着政府对不参与负责任创新的企业处罚金额越多,企业对高额违约金敏感程度越强,越能够促进企业积极开展负责任创新,担负起在智能技术适老化创新中的责任。在图7中,随着政府惩罚力度的增加,政府的演化策略行为收敛于稳定状态的速度加快,如当P=1时,政府在t=32时演化轨迹趋向于1;当P=3时,政府在t=27时演化轨迹趋向于1。

图6 政府惩罚对企业策略行为的影响

图7 政府惩罚对政府策略行为的影响

3.5 参与主体损失变化对主体策略选择的影响

在其他参数不变的情况,设定L1=1,3,6;E2=2,5,7;S=3,5,7,结果见图8所示。各参与主体的损失变化分别对主体的策略选择影响具有方向一致性,但是对各主体行为策略演化的速度不同,对于企业来说,当企业因不参与负责任创新而造成老年消费者利益受损进而导致企业的损失逐渐增加时,企业越倾向于采取参与策略,为老年消费者提供满足需求的产品和服务,进而提升企业的经济收益和社会声誉。对于老年消费者来说,老年消费者对损失变化的反应最为敏感,呈现出更加剧烈的波动性,展示出因不参与负责任创新而导致的自身损失逐渐增加时,老年消费者越倾向于采取参与策略。对于政府来说,当政府在不监管的情况下而造成的政府公信力损失逐渐增加时,政府越倾向于采取监管的策略,积极为负责任的参与主体提供政策支持和监督保障,担任起保障公众利益、引领共同发展等责任。

图8 主体的损失变化对三方主体策略行为的影响

4 结论与建议

本文以应对老年数字鸿沟为例,构建了包含企业、老年消费者和政府开展智能技术适老化负责任创新的随机演化博弈模型,研究发现:(1)当随机干扰强度越小时,三方博弈主体演化至稳定策略的速度越快;而当随机干扰强度越大时,三方博弈主体演化至稳定策略的速度越慢。(2)政府的成本补贴和奖惩机制对博弈主体的演化过程具有显著影响。当政府的成本补贴力度越大时,企业和老年消费者更倾向于选择参与,但政府的成本补贴变化对企业影响较大。政府的奖惩机制与企业的演化策略选择呈现正相关,即政府给予企业更多奖励或惩罚力度越大,越能够调动和督促企业积极参与负责任创新。(3)各主体不同程度上的损失变化对三方博弈主体趋向于负责任创新产生正向影响。当企业因不参与负责任创新而忽视老年群体的特殊性需求,导致老年群体利益受损进而增加企业的投诉和声誉损失时,企业越倾向于采取参与策略。老年消费者对损失变化的反应最为敏感,展示出因不参与负责任创新而导致的自身损失逐渐增加时,老年消费者越倾向于采取参与策略。当政府在不监管的情况下面临公信力损失增加时,政府越倾向于采取监管策略,积极为负责任的参与主体提供政策支持和监管保障。

为了更好地在数字化时代应对老年数字鸿沟问题,以面向“适老”为精准目标,调动企业、老年消费者和政府的积极性,开展适老化技术研发、适老化需求反馈、适老化支持保障的负责任创新,主要提出以下建议:(1)发挥企业在负责任创新中的技术导向作用。在政府的成本补贴和奖惩机制作用下,企业能够积极参与负责任创新,将“群体匹配、情景匹配”落实到实处。“群体匹配”强调确定技术服务的目标群体,为老年群体提供丰富和优质的智能化产品和服务,实现市场需求与产品研发的精准化供给;“情景匹配”凸显深耕高频涉老服务市场,围绕与老年群体紧密联系的交通、医疗等场景,提供不同场景下操作易懂和使用便利的产品及服务。(2)老年消费者应积极参与负责任创新,以维护公共利益、满足老龄化需求和适应数字化智能技术为己任,能够有效地减少需求端和供给端之间的信息不对称,确保产品成果的适用性。(3)发挥政府在负责任创新中的引导作用。一方面提供成本补贴举措,调动企业和老年群体参与意愿的积极性;另一方面政府也高度重视各项政策的实施效果,采取监管惩罚措施保障各项政策发挥成效。同时考虑到不确定因素对博弈主体演化过程的波动影响,政府应积极发挥引导和监管作用,保障参与主体演化过程的稳定性。