政府行为、区块链技术与产品标准链建设演化博弈分析

邢恩博 江涛 彭玉波 覃琼霞

摘 要：为解决产品标准体系建设中的标准冲突、标准不匹配等问题，文中构建了一个基于区块链技术的产品标准链模型，并运用演化博弈方法分析政府行为对于企业参与产品标准链建设的影响。在设计了政府监督、政府补贴与惩罚机制基础上，分析了政府行为作用下的标准链建设演化博弈均衡，探究各稳态均衡的存在条件。研究结果发现，无政府参与时企业会选择不上链策略，此时需要政府干预企业上链行为；政府补贴会促进企业上链积极性，当更多的企业选择上链时，会促使没有上链的企业更改策略，形成“正向循环”；当50%左右的企业采取“投机”行为会受到惩罚时，政府与企业的策略将向建设标准链演化。区块链作为新兴技术，在产业链中的应用需要政府行为支持，政府行为对推进标准链建设具有重要意义。

关键词：区块链；标准链；政府行为；演化博弈；模拟仿真

中图分类号：F224

文献标识码：A   文章编号：1672-7312（2024）01-0049-11

Evolutionary Game of Government Behavior，Blockchain and

Product Standard Chain Construction

XING Enbo1，JIANG Tao1，PENG Yubo2，QIN Qiongxia3

（1.School of Economics and Management，China Jiliang University，Hangzhou 310018，China；

2.Zhejiang Academy of Commerce，Hangzhou 310005，China；

3.School of Economics and Management，Zhejiang Sci-Tech University，Hangzhou 310018，China）

Abstract：To address issues such as standard conflicts and mismatches in the construction of product standard systems，this article constructs a product standard chain model based on blockchain and uses evolutionary game theory to analyze the impact of government behavior on enterprise participation in the product standard chain.On the basis of designing government supervision，government subsidies，and punishment mechanisms，the article analyzes the evolutionary game equilibrium of standard chain construction under the influence of government behavior and explores the existence conditions of each steady-state equilibrium.The results show that when there is no government participation，enterprises will choose not to go on the chain strategy，and in this case，the government needs to intervene in the enterpriss going on the chain behavior；that government subsidies will promote the enthusiasm of enterprises to go online；that when more enterprises choose to go online，it will encourage companies that have not gone online to change their strategies，forming a “positive cycle”；and that when around 50% of enterprises engage in “speculative” behavior and are punished，the strategy of the government and enterprises will evolve towards building a standard chain.As an emerging technology，the application of blockchain in the industrial chain requires government action support，which is of great significance for promoting the construction of standard chains.

Key words：blockchain；standard chain；government behavior；evolutionary game；simulation emulation

0 引言產品标准体系建设是全产业链转型升级的重要内容。但在产品标准体系建设中不仅存在标准水平低、标准体系不健全、标准不对标等问题，还存在产品标准不协调引发的标准冲突。前者固然可以通过标准采纳、标准互认、标准协同和标准学习等方法进行控制，而后者目前未得到有效解决。产品标准不协调引发的标准冲突严重影响了产品标准体系建设进程，进而抑制了产品质量提升，削弱了产品标准在全产业链转型升级中的科学应用价值[1]。

另外，标准必要专利也在ICT等领域推进，但是在推进过程中也存在例如标准必要专利纠纷[2]与专利价值评估冲突[3]等问题。2021年12月，工业和信息化部、国家发展改革委等部门联合发布了《“十四五”智能制造发展规划》，多次提到要构建完善的智能制造标准体系，为国际智能制造标准化工作贡献中国方案。由此，推动技术标准体系建设已上升为国家创新驱动发展战略中的重要组成部分[4]。区块链技术起源于比特币，最初应用于金融领域，目前区块链技术已经渗透到了各行各业。传统货币体系的作用是安全存储货币并提供货币交换的中心[5]。区块链去中心化的特点可以使其更直接、高效实现支付功能，鉴于这一优势，各种数字貨币开始兴起。区块链技术还可用于搭建购物系统架构[6]、开发租用物品平台[7]以及产品标准链平台[8]。除此之外，区块链还在审计[9]、动力电池回收[10]、医疗数据共享[11]以及供应链管理[12]等方面提供技术支持。区块链技术具有数据不可篡改性、分布式存储、自动网络共识和智能合约等方面的技术优势，可以用来构建去中心化的标准链创新机制。增加企业间的信任度以及交易的透明度，是解决产品标准链中问题的有效机制[13-14]。区块链技术的应用对于提升产品标准化水平、解决标准冲突、完善产品标准体系与推动技术标准体系发展具有重要意义。产品标准链目前是区块链技术的一个全新应用方向。在区块链联盟链结构中，各个节点通常有与之对应的实体机构组织，通过授权后才能加入或退出网络，各机构组织组成利益联盟，共同维护区块链的有效运转。产品标准链的雏形是企业分工与专业化过程中的标准协调机制。DIXIT等[15]提出品种简化标准有利于分工与专业化，从而实现规模经济，拓展新市场。BLIND[16]认为品种简化标准在一定程度上减少了产品种类变化，进而对技术创新产生一定的负面影响。在标准体系建设模式方面，学者们从自上而下、自下而上以及中间扩散型的标准建设3个方面展开研究[17-19]。从区块链技术视角探究产品标准链体系建设，应是标准体系建设的创新路径，但是针对这一问题仍然缺乏必要的研究。区块链技术在产品标准链应用的过程中面临企业上链积极性较低、区块链开发成本大等问题，因此可能需要政府的干预来应对这些问题。现有研究已经从不同方面探讨政府行为在技术标准建设中的作用。例如，政府补贴将提高企业参与专利标准化的积极性[20]，政府政策扶持在AVS专利池各时期都具有主导作用[21]，政府行为是企业参与创新生态系统战略的重要因素[22]，并且政府在其中发挥着不可或缺的调节作用[23]。上述研究表明产品标准的发展进程离不开政府对各参与主体的引导与激励。但是，以上研究偏重于政府在某个具体领域对实施标准化的影响，尚未有学者对政府行为推进基于区块链技术的产品标准链建设方面进行系统研究。产品标准链区块结构如图1所示，区块链联盟链结构能将标准链有效串联起来，进行迅速的共识记账处理。联盟链还具有良好的扩展性，数据储存在区块链底层的交易单中也有一定的隐私性。通过联盟链系统中的身份认证和权限设置可实现企业间标准的公开匹配与有效管控。因此，联盟链的应用范围符合产品标准链的网络结构属性。去中心化设计则是标准链实现动态匹配的核心要素。产品标准链的智能合约避免了传统标准契约中的信息不对称、信任机制和中心化等缺陷，保障了标准链主客体之间去中心化和可信任的动态标准匹配的有效合约安排和实施机制。

区块链环境下参与产品标准链建设的各利益主体的策略选择都是长期的，其策略往往要受到参与标准链建设各方的制约和影响，在与其他主体的竞争过程中有概率不能达到自身效益目标最大化，各参与主体均为“有限理性”。因此，文中采用演化博弈论的方法，聚焦于企业上链行为的策略选择，分别构建无政府参与下的企业上链行为和政府参与下的企业上链行为演化博弈模型，探讨区块链技术在标准化领域应用产生的社会效益，分析各博弈参与方的策略达到稳定的条件以及各影响要素对策略选择的影响。最后对博弈模型进行仿真模拟，并根据模拟结果探究基于区块链技术的产品标准链建设的最优政策。

1 问题描述与基本假设

1.1 问题表述与模型主体分析企业间因竞争、合作等行为形成一个复杂的关系网络。但是，企业间动态交互作用大都内嵌在这个网络中，易受到网络中其他企业的干扰，进而影响其微观决策。假设一个行业内有多家企业，企业的收入来自政府补贴与利润，政府的收入来自社会福利，企业会根据自身情况选择上链或不上链的决策，以此来获得更高的收益。在非区块链环境下的传统模式中，企业和企业间所共享的信息具有中心化属性，易篡改且可信度低，使道德风险和逆向选择问题充斥在两者的交互过程中。在区块链环境下，平台利用程序算法自动记录交易过程信息以及各公司的运营信息，并将信息存储在区块链节点上。此时，区块链信息的去中心化、不可篡改性、透明性以及实时性等技术优势显现。但产品标准链平台的建设中存在着长期维护成本、较高的上链成本以及上链激励机制不足等问题，可能导致企业不愿意参与基于区块链技术的产品标准链建设。因此，文中重点探究政府行为在推动基于区块链技术的产品标准建设中的作用，并分析不同因素对产品标准链建设的影响。

1.2 基本假设标准是行业内企业共同遵守的技术规范，反映了企业生产产品、提供服务时所使用的技术规范和要求。由于交易前买方与卖方存在着严重的信息不对称，消费者难以判断商品的标准以及产品品质。在市场竞争中，众多的企业均采取适应性的学习行为，即符合有限理性的群体行为特征。文中博弈模型主要包含企业与政府2类主体。政府通过制定规则来约束其管理下的企业，规范企业行为，实现社会福利最大化。博弈过程中政府通过制定补贴、惩罚政策激励企业上链或惩罚企业的违规行为。其目标是通过其制定政策促使更多企业上链，以满足更多消费者的标准需求，提升社会福利；企业是理性经济人，会以最优方式追求主观目标，若政府给予企业上链补贴，企业就需要按照政府要求开展区块链平台建设。此时企业的行为在一定程度上受政府约束，企业也可以选择采取“接受补贴不上链”的“搭便车行为”，但这种行为有概率被政府监管发现并给予惩罚，在博弈中企业的目标是在政策允许的范围内实现利润最大化。基于企业上链行为和博弈模型构建的现实考虑，提出下列假设：假设1：若企业上链，会产生上链成本T。企业进行区块链节点维护需要引进人才资源、开发或购买相关技术服务并且要求企业员工花费一定时间进行学习，存在一定的时间成本与人力成本。因此，企业上链会产生人力、财力、时间等多个维度的数字化成本T。假设2：若企业上链，会获得政府补贴R。借鉴政府低碳产品中的产量补贴[24]，政府作为支持企业区块链建设的一方，可以根据企业配合建设产品标准链后的产品产量，给予相应的补贴额R=sq，其中s为单个产品的补贴数额；q为企业产品产量。假设3：若企业加入，销量会上升从而带来更多的收入，政府的主要收益为社会福利U1、U2。区块链技术可以用来构建产业链上下游各部门所需要的标准链体系，以利于实施精准、及时和更多维度的标准衔接与匹配。此时企业对于市场需求变动的反应更加迅速，可以获得更多的销售量。销量的提升百分比为β，假设企业上链与不上链的收入与销售量分别为W1，q1和W2，q2。其中，上链企业数量为n1，不上链企业数量为n2，产品价格为p。则q1=（1+β）q2并且W1=n1pq1，W2=n2pq2。政府若对企业上链进行补贴，获得的社会福利为U1；政府若不对企业上链进行补贴，获得的社会福利为U2。（U1＞U2）假设4：若政府对区块链建设进行补贴，企业消极投资，则政府对企业进行惩罚。由于政府补助或贷款可能刺激公司过度投资，降低公司投资效率，造成企业错误的资源配置[25]。可能使企业为获取短期收益而采取“接受补贴不上链”的搭便车行为。因此假设政府对搭便车行为监管发现的概率为α，搭便车行为的处罚为f，则政府的期望惩罚收益为P=αf。

2 企业上链行为策略分析

2.1 无政府参与的企业上链行为策略分析从理论和实践中发现，多家企业上链后共同享有区块链平台中的信息，在区块链中进行交易，通过区块链系统的建设进一步分享相应的市场优势和利益回报，此时获得的收益比不加入区块链信息平台的更高。消费者也将由于“标准偏好”获得更高的消费满足感，进而为企业带来销量的提升。假设基准博弈模型中有2家企业，在这种情况下，企业1上链与不上链的概率分别为x与1-x，企业2上链与不上链的概率分别为y与1-y，在上链与不上链时获得的收益分别为W1与W2。在无政府参与区块链建设环境中，企业使用一部分自身收入去支付区块链建设成本T。通过对上述博弈矩阵的均衡分析，当W1-T＞W2时，纳什均衡解为（上链，上链）。此时企业上链行为受市场因素影响较大，均衡决策不可控，各企业会根据自身收益对决策进行调整，无法到达稳定均衡。尽管每家企业上链比不上链所获得收益更大，但由于区块链建设中存在的需要长期维护、上链成本较大以及上链激励机制不足等问题，可能导致企业不愿意参与区块链建设，而更多停留在（不上链，不上链）的纳什均衡。

2.2  政府参与的企业上链行为策略分析政府参与下标准链建设博弈中，政府收益来源为消费者“标准偏好”带来的社会福利U1、U2与惩罚投机企业的收入P。政府补贴与不补贴的概率分别为x与1-x，企业上链与不上链的概率分别为y与1-y。企业收益来源为政府补贴额R1、R2与产品销售额W1、W2。当政府对企业上链行为进行补贴时，企业会根据自身的收益调整策略。可以选择“上链”，将政府的补贴用于建设产品标准链系统；也可以选择“不上链”，将政府补贴用于其他方面，即采取“投机行为”。同理，政府也可根据自身的收益调整策略。政府参与下企业上链决策支付矩阵见表2。

政府选择补贴的期望收益为

U11=y（U1-R1）+（1-y）（-R2+P）=y（U1-R1+R2-P）+（-R2+P）（1）

政府选择不补贴的期望收益为

U12=yU2（2）

因此政府在混合策略下的期望收益为

因此，根据演化博弈理论，综合式（1）与（2）可得政府的复制动态方程为

企业选择上链的期望收益为

U21=x（R1+W1-T）+（1-x）（W1-T）=xR1+（W1-T）（5）

企业选择不上链的期望收益为

U22=x（R2+W2-P）+（1-x）W2=x（R2-P）+W2（6）

因此企业在混合策略下的期望收益为

因此，根据演化博弈理论，综合式（5）与（6）可得政府的复制动态方程为

综合式（4）与（8）得到政府参与下企业上链行为的复制动态方程组为

当雅可比矩阵满足行列式的值大于零（Det J＞0）与雅可比矩阵的迹小于零（Tr J＜0）2个条件时，均衡点是系统的演化稳定点，雅可比矩阵在均衡点的值和迹见表3。

演化稳定策略是在博弈主体博弈过程中不断对其他主体进行学习模仿，并改进自身策略，最终使博弈各方达到一个趋于稳定的策略，不再改变。观察图3中可以发现，E5为鞍点，渐进稳定点为E1（不补贴，不上链）与E4（补贴，上链），不稳定点为E2（补贴，不上链）与E3（不补贴，上链）。由此可见，当系统稳定时博弈双方的策略选择分别为（不补贴，不上链）与（补贴，上链）。鞍点E5决定了均衡点划分的4个区域面积，各个区域将收敛于不同状态，由E5（x*，y*）可知鞍点位置主要受到政府政策、企业收益等共同作用。

越高，企业选择上链提升产量的百分比β越高，则企业越倾向于选择上链策略。根据表3中的雅可比矩阵的迹和行列式的值，可以将系统稳定均衡分为以下4种情形。

情形1：当P＜R2且W1-W2＜T时，E1（0，0）为系统均衡点，政府与企业采取（不补贴，不上链）的策略组合。

当P＜R2且W1-W2＜T时，E1（0，0）为系统均衡点，即（不补贴，不上链）为演化稳定策略。在满足情形1的条件下，首先，政府部门对区块链建设进行补贴的额度大于企业搭便车惩罚，政府无法保证从区块链建设中获取更大的收益，更倾向于不补贴建设区块链平台；其次，从企业的角度出发，企业上链所获的收益提升小于区块链建设所付出的成本，企业的上链激励不足，故更倾向于不上链。情形2：当

P＞R2且W1-W2＜T-R1时，E2（1，0）为系统均衡点，政府与企业采取（补贴，不上链）的策略组合。当P＞R2且W1-W2＜T-R1时，E2（1，0）为系统均衡点，即（补贴，不上链）为演化稳定策略。此时，政府部门对区块链建设进行补贴的额度小于企业搭便车惩罚，政府在补贴区块链建设的过程中可获取更高的收益，更倾向于补贴建设区块链平台；但企业上链的成本与获得的政府补贴额只差高于上链所获的收益提升，企业的上链激励不足，故企业更倾向于不上链。

情形3：当U1-U2＞R1且W1-W2＞T时，E3（0，1）为系统均衡点，政府与企业采取（不补贴，上链）的策略组合。

当U1-U2＞R1且W1-W2＞T时，E3（0，1）为系统均衡点，即（不补贴，上链）为演化稳定策略。政府与企业均从自身获利出发，政府部门对区块链建设进行补贴与不补贴所获得的社会福利只差小于政府对企业的较高的补贴额R1，政府部门无法保证获得正收益，此时，政府更倾向于不补贴建设区块链平台；但企业的上链成本低于上链所获得的收益提升，故企业更倾向于上链。情形4：当U1-U2＞R1且W1-W2＞T-P时，E4（1，1）为系统均衡点，政府与企业采取（补贴，上链）的策略组合。当U1-U2＞R1且W1-W2＞T-P时，E4（1，1）为系统均衡点，即（补贴，上链）为演化稳定策略。此时政府与企业的期望收益均大于不建设区块链平台的收益，企业获得政府的补贴后用于建设区块链平台，若采取搭便车行为，获得的惩罚会使企业收益大幅降低，在这一情形下，政府部门选择补贴，企业选择上链，是最理想的均衡状态。通过对上述4个演化稳定策略的比较，从区塊链应用与推广的角度出发，E4（1，1）为最优的演化稳定策略，即政府部门选择“补贴”，企业选择“上链”。在这种情形下，政府部门对区块链建设进行补贴与实施监管，将区块链的应用纳入标准领域，即可以推进标准体系建设，又能防止企业采取“搭便车行为”，在对该行为处罚较高的影响下，避免了企业拿到政府补贴而采取不上链决策，并且政府的补贴能够激励企业参与标准链的建设，对于完善产品标准体系，提升产品质量水平有积极影响。

3 仿真分析

3.1 不同情形下系统的演化轨迹为了方便模拟仿真，文中基于情形1、情形2、情形3与情形4的博弈均衡条件与复制动态方程对各参数在取值范围内进行初始随机赋值。设定初始时间为0，演化结束时间为 100。由于目前缺乏区块链平台建设相关数据，文中假定4种情形下初始值见表4，此时各初始参数值的设定符合文中的基础变量设定与情形1、情形2、情形3与情形4的条件。设定不同的初始值进行100次仿真模拟，得出模拟仿真结果。由图4（a）可知，在满足情形1的条件下，均衡点为（0，0），即政府与企业采取（不补贴，不上链）的策略组合。同理，图4（b）、图4（c）与图4（d）的均衡点分别为（1，0）、（0，1）、（1，1）。政府与企业分别采取（补贴，不上链）、（不补贴，上链）与（补贴，上链）的策略组合，验证了上述4种情形的演化稳定结果。

3.2 敏感性分析

3.2.1 α对策略选择的影响固定其他参数取值，考察不同的惩罚概率在范围内对博弈双方策略选择的影响。分别取α=0.5，0.7，1，此时参数设置符合模型与变量假设。可以得到政府与企业在不同惩罚系数下的博弈方策略演化路径如图5（a）（b）所示。由图5可以看出，政府支持区块链建设的概率随着α的增高而趋向于稳定状态。同理，企业参与区块链建设的概率随着α的增高而趋向于稳定状态。当α=0.5时企业投机风险增加，企业开始向上链的策略转变；当α=0.7与α=1时企业与政府的策略均为采用建设区块链平台；这说明惩罚系数能够对企业与政府的上链策略选择产生一定的正向影响。

3.2.2 β对策略选择的影响

根据图6对企业的策略仿真分析可以发现，总体上企业采取“上链”策略的概率随着销量增加百分比的增大而增大，并且相较其他参数影响较为明显。换言之，销量的增加是影响企业上链的最直接因素，销量主要由消费者标准偏好影响。当销量增加百分比不断增大时，企业采取“上链”策略的概率随时间的迭代趋向于１的速度更快。当β＝0.2时，企业采取“上链”策略的概率很快达到稳定状态0；当β＝0.3时，企业采取“上链”策略的概率开始向1过渡；当β＝0.4时，企业采取“上链”策略的概率很快达到稳定状态1。由此说明，消费者标准偏好是影响企业上链意愿的重要因素。

3.2.3 上链成本对策略选择的影响根据图7（a）（b）政府与企业策略仿真分析可以发现，当企业上链成本逐渐减小时，企业采取“上链”策略的概率随时间推移而逐渐增长，即企业采取“上链”策略的概率与上链成本呈反比。同理，政府采取“补贴”策略的概率与企业上链成本呈反比。但企业的反应相对于政府较慢，当上链成本T=40时，企业选择“不上链”，政府选择不补贴；当T=20时，政府对上链进行补贴，企业采取“上链”策略的概率开始随时间推移而逐渐增长，但部分企业还未达到稳定状态，当越来越多的企业开始加入区块链建设时，区块链技术在标准化领域开始普及，技术创新会促使上链成本进一步降低，将有更多的企业选择“上链”。由此说明，上链成本的降低有助于该系统达到最优均衡。

3.2.4 企业数量与产量对策略选择的影响在一个政府的管辖范围内，企业总数为n1+n2，企业上链与不上链的收益分别为n1q1与n2q2，则上链所带来的收益增量为n1q1-n2q2，即W1-W2。故固定其他参数取值，考察企业数量与产量对博弈双方策略选择的影响。上链企业或上链产量越多则W1-W2越大，反之W1-W2越小；分别取W1-W2=10，20，30此时参数设置符合模型与变量假设。可以得到政府与企业在不同惩罚系数下的博弈方策略演化路径如图8（a）（b）所示。由此可以看出，企业上链的概率随着W1-W2的增高而更快趋向于稳定状态。由此可见企业上链与政府补贴也是一个相互促进的过程。

4 结语针对基于区块链技术的产品标准链建设，文中分别构建了无政府参与下的博弈模型和政府参与下的演化博弈模型，通过收益矩阵分析得出均衡策略和稳定性因素，结果表明：1）当政府不干预区块链建设时，由于区块链建设中存在的需要长期维护、上链成本较大以及上链激励机制不足等问题，可能导致企业不愿意参与区块链平台建设而更多停留在（不上链，不上链）的纳什均衡，由此可见产品标准链建设需要政府及时进行干预。

2）通过政府和企业协同博弈模型可知，对双方而言构建基于区块链技术的产品标准链平台系统收益越高，两者越可能选择积极推进区块链技术在标准领域发展，政府与企业应合作共赢，推广产品标准链建设，鼓励更多行业内企业参与其中。

3）参与产品标准链建设的企业数量和构建产品标准链带来的产品价值提升对系统演化具有重要影响，参与产品标准链建设的企业数量越多企业上链积极性越高，并且当更多的企业选择上链时，会促使没有上链的企业更改策略，形成“正向循环”，而通过政府参与激励有利于双方选择建设区块链平台。

4）政府对企业的惩罚概率会更好的促进企业上链，当50%以上的企业采取“投机”行为会受到惩罚时，此时政府的惩罚对大部分企业起到威慑作用，绝大多数企业都会选择上链。政府可根据自身能力进行大面积监督，对采取“投机”行为的企业进行惩罚。

5）政府需要推进企业技术创新，对企业进行技术补贴，提高消费者的标准偏好，降低区块链建设成本以及提升消费者标准偏好均有助于标准链平台的建设。文中验证了在政府参与下区块链技术可以更好地应用于产品标准建设领域，但文中研究存在一定的局限性，例如研究的主要侧重点为如何推进区块链技术在标准链的应用，研究过程将企业数量作为模型中的一个变量，尚未對整个企业网络开展研究，未来可对此作进一步的探索。

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