政府动静态奖惩机制下基于区块链的工程信息共享策略演化博弈研究

何寿奎 李 洁 王俊杰

(1 重庆交通大学经济与管理学院,重庆 400074;2 中电建生态环境集团有限公司,广东 深圳 518102)

0 引 言

建筑业是国民经济的支柱产业。《2022—2027年中国建筑企业信息化行业市场深度调研及投资策略预测报告》显示,2020年建筑业生产产值占全国生产总值的26%,但建筑行业整体数字化水平相对落后,数字化程度处于各行业倒数第二位。工程建设全过程包含了大量信息,参与主体多且不易管理,项目建设方利益目标各不相同,相互之间缺乏信任且项目管理效率不高,但区块链技术为上述问题提供了重要的解决方案。区块链的分布式数据存储、可追溯性、数据透明化、智能合约等技术营造了良好的信任机制,保护数据不被篡改,消除了项目建设方之间的信息不对称,避免了信息孤岛。区块链对建筑行业管理发挥了积极作用,深圳某区块链地产有限公司针对房地产开发履约管理难、合同纠纷多、数据易篡改、监管追责难、数据协同难、隐患追溯难等痛点推出了兰房链和房链云。广东惠州某房地产项目以“区块链+房地产”成为企业亮点项目,该项目使用“兰房链+房链云+数据大屏”组合作为地产开发全过程的服务、管理和决策系统,招标采购全过程上链企业的区块链账本。此项目借助兰房链平台的供应商系统发布信息,链上招标,中标后区块链发布中标通知书;合同方面,链上签订智能合约,智能合约保障了合同的高效执行,推动了工程进度,为不同企业协同管理节约了时间和成本;付款申请部分应用数字化管理工具进行申请管理、产值确认、结算审批等。

1 文献综述

关于区块链技术在金融、信息领域应用中参与主体博弈研究,周雷等通过动态博弈模型发现,使用区块链所造成的违约成本、服从规则的激励、违反规则的惩戒,使金融机构敢贷、愿贷,核心企业与小微企业倾向于“守信”[1]。丛雪薇等运用演化博弈方法对区块链背景下金融机构和物流企业的监管、包庇问题进行分析,发现区块链惩罚使博弈系统趋于不包庇、不监管策略,并提出政府应加强监管和支持等建议[2]。张志等通过采用联盟区块链参与节点博弈分析达到双赢的局面,提出了基于联盟区块链的信息协同架构[3]。杨学成等通过建立供应链多主体数据共享演化博弈模型,得到区块链技术能够提升参与节点的数据共享意愿,数据共享惩罚系数越大,参与节点共享的意愿就越高[4]。

关于建筑业应用区块链技术的信息管理与行为博弈研究,闫文周等基于博弈分析得出信息共享成本对新组织模式的形成有不利影响[5]。曹洋等在区块链背景下构建了建筑供应链信息管理系统架构,发现借助区块链的特点能够提高信息共享效率[6]。孙建荣基于区块链技术构建建筑市场诚信管理平台,得出该平台的建立会使建筑市场逐步形成不敢失信、不能失信、不愿失信的良好氛围[7]。卢睿等研究发现基于区块链技术的信息共享在工程验收管理中可以有效解决各参建单位之间缺乏信任、审批过程长且工作效率低、信息传播不安全等问题[8]。孙谦认为运用区块链技术能够提升审计效率、把控信息风险、提升建筑项目的整体效益[9]。

综上所述,区块链在金融、信息领域应用较为成熟,而在建筑领域的应用、构建区块链平台或系统框架方面多为定性分析,定量分析研究较少。本文构建政府-项目建设方不同策略选择的演化博弈模型,基于对政府的确定性奖惩所带来问题的考虑,设计了政府静态奖励静态惩罚、动态奖励静态惩罚、静态奖励动态惩罚、动态奖励动态惩罚4种奖惩策略,对项目建设方共享真实信息概率的影响进行测算,并通过数据仿真选出最优奖惩策略,分析最优奖惩策略下奖励上限值、惩罚上限值、政府成本3种因素对项目建设方共享真实信息概率的影响。

2 区块链下信息共享博弈模型

2.1 模型假设与参数说明

博弈主体。博弈主体分别为政府及项目建设方。政府与项目建设方皆会根据自己所付出的成本和所获得的收益进行策略的实时调整和选择,因此他们被认为是有限理性。

策略选择。博弈双方在进行信息共享时,项目建设方的选择策略为共享真实信息或不共享真实信息。共享真实信息指在区块链上参与建设项目的项目建设方真实可靠地分享有关项目的信息,不共享真实信息指不共享初始信息或共享不真实的信息。政府的策略选择为加强信息共享与监管或弱化信息共享与监管。项目建设方节点共享真实信息的概率为x(0≤x≤1),不共享真实信息的概率为1-x;政府强信息共享与监管的概率为y(0≤y≤1),弱信息监管的概率为1-y。

政府采取加强信息共享及监管策略的成本为C(C>0);采取弱化信息共享与监管策略的成本忽略不计。E为当政府采取加强信息共享及监管策略时,若项目建设方节点采取共享真实信息策略,政府将会给予项目建设方的奖励。P为当政府采取加强信息共享及监管策略时,若项目建设方节点采取不共享真实信息策略,政府将会给予项目建设方的惩罚。R为项目建设方节点,选取共享真实信息策略时所花费的成本。T为项目建设方节点采取不共享真实信息策略时所获得的额外收益。

2.2 模型构建

依据上述参数设置及说明,构建政府-项目建设方之间的演化博弈支付矩阵,如表1所示。

表1 政府与项目建设方之间的演化博弈支付矩阵

2.3 演化博弈模型均衡点分析

Wx=y×(E-R)+(1-y)×(-R)

(1)

W1-x=y×(T-P)+(1-y)×T

(2)

(3)

项目建设方选择共享真实信息的复制动态方程表示为:

(4)

同理可得,政府选择强信息监管的复制动态方程表示为:

(5)

根据表1演化博弈支付矩阵可知,政府的奖惩策略要想在政府强信息监管策略下能够发挥有效作用,应确保项目建设方共享真实信息时政府给予奖励后的总效益大于项目建设方不共享真实信息时政府给予惩罚后的总效益。即需要满足条件E-R>T-P,P-C>0,E>0,P>0。本文将以此条件为基础进行稳定性分析。

表2 政府静态奖励与静态惩罚下系统稳定性分析

根据表2可知,区块链信息监管系统在4个纯策略均衡点处不具有稳定性,在均衡点(x*,y*)处具有稳定性。本文对均衡点(x*,y*)处的稳定性进行讨论。

根据求特征根公式得出均衡点(x*,y*)的雅克比矩阵的特征值为一对纯虚根,但Taylor等的研究表明[10],常微分方程系统仅具有稳定极限环而不具备渐进稳定性,因此项目建设方与政府的策略选择路径是围绕均衡点(x*,y*)的稳定闭环曲线,虽接近均衡点但无法自动稳定到该点。即在静态奖励静态惩罚策略下,政府与项目建设方之间不存在演化稳定策略。

3 政府动静态奖惩机制下工程信息共享策略演化博弈分析

3.1 静态奖励静态惩罚

由表2及其分析可知,在静态奖励静态惩罚策略下,政府和项目建设方之间不存在演化稳定策略。

3.2 动态奖励静态惩罚

表3 政府动态奖励与静态惩罚下系统稳定性分析

由上述分析可知,政府强信息监管所付出的成本越高,其监管的意愿越低,项目建设方共享真实信息的概率也就越低;政府奖励的上限值越高,政府的财政负担越重,则政府实施激励约束政策的意愿就越低,因此项目建设方共享真实信息的概率也越低;政府对项目建设方的惩罚越高,项目建设方就越倾向于共享真实信息,政府实施激励约束政策的概率降低,政府所付出的监管成本下降。

3.3 静态奖励动态惩罚

由上述分析可知,项目建设方共享真实信息的概率与政府强信息监管所付出的成本呈负相关关系、与奖励呈负相关关系、与惩罚上限值呈正相关关系;政府强信息监管的概率与政府奖励呈负相关关系,与惩罚上限值呈负相关关系。

3.4 动态奖励动态惩罚

由上述分析可知,项目建设方共享真实信息的概率与政府强信息监管所付出的成本呈负相关关系、与奖励上限值呈负相关关系、与惩罚上限值呈正相关关系;政府强信息监管的概率与政府奖励上限值呈负相关关系,与惩罚上限值呈负相关关系。

通过分析基于区块链信息共享框架的4种政府动静态奖惩机制可知,增加节点间的信任是区块链的本质,而数据量庞大、参与方之间缺乏信任是建筑业的特点。因此,区块链具有为建筑业缺乏协作、生产力低、法规执行不到位等方面提供解决方案的潜力。

4 信息共享策略演化数值实验与仿真

通过对4种动静态奖惩策略进行演化稳定性分析可知,当政府实施静态奖惩时,区块链信息监管系统不存在演化稳定策略,其他3种策略均存在演化稳定策略。本文将通过Matlab2016a进行仿真分析来测算何种奖惩策略最优。本文的参数值来源于相关文献并依据各因素对博弈系统的敏感程度而设置。

4.1 最优动静态奖惩政策分析

本文选用Matlab2016a进行数据仿真,演化路径如图1至图4所示由图1至图4的数值实验与仿真可知,4种动静态奖惩机制下系统演化与前文演化博弈分析所得结果相符。静态奖惩策略下博弈系统不存在均衡点,最优奖惩依次为动态奖励静态惩罚、动态奖励动态惩罚、静态奖励动态惩罚。通过观察可知,3种动静态奖惩策略下政府实施强信息监管的意愿差别不大,所以在区块链信息监管系统中,政府采用动态奖励静态惩罚方式会极大提高项目建设方共享真实信息的意愿,提升信息的真实可靠性、实时性,提高建设项目的工程质量;政府对区块链的信息监管也极大地促进了项目建设方的正向质量选择行为。

图1 静态奖励静态惩罚下信息共享策略演化

图2 动态奖励静态惩罚下信息共享策略演化

图3 静态奖励动态惩罚下信息共享策略演化

图4 动态奖励动态惩罚下信息共享策略演化

5 结论与建议

本文针对政府在区块链下如何采取合适的动静态奖惩策略来提高项目建设各方共享真实信息的意愿,确保上链初始信息的真实性,避免因欺瞒谎报或不共享真实信息获得额外收益的机会主义或搭便车行为。通过对政府信息监管的动态演化过程展开博弈分析,研究得出两点结论。

一是系统在静态奖励静态惩罚策略下不存在演化稳定点;在动态奖励静态惩罚、静态奖励动态惩罚、动态奖励动态惩罚策略下存在演化稳定点。通过Matlab2016a进行数值仿真后发现3种动静态奖惩策略的最优性依次为动态奖励静态惩罚、动态奖励动态惩罚、静态奖励动态惩罚,动态奖励静态惩罚优于其他策略。

二是在动态奖励静态惩罚策略下分析影响项目建设方共享真实信息意愿的动力。研究结果表明,项目建设方共享真实信息的概率与政府强信息监管成本呈负相关关系,与奖励上限值呈负相关关系,与惩罚上限值呈正相关关系。

由此,本文提出两点相关政策建议。

一是打造以区块链为基础的建筑业互联网信息化平台和应用程序,实现建筑领域的数字治理高效透明,提高建设效率。

二是探索适用于区块链与建筑工业化协同发展的新型组织方式、流程和管理模式,建立健全与智能制造相适应的工程质量、安全监管的模式与机制。