政府動靜態獎懲機制下基于區塊鏈的工程信息共享策略演化博弈研究

何壽奎 李 潔 王俊杰

(1 重慶交通大學經濟與管理學院,重慶 400074;2 中電建生態環境集團有限公司,廣東 深圳 518102)

0 引 言

建筑業是國民經濟的支柱產業?！?022—2027年中國建筑企業信息化行業市場深度調研及投資策略預測報告》顯示,2020年建筑業生產產值占全國生產總值的26%,但建筑行業整體數字化水平相對落后,數字化程度處于各行業倒數第二位。工程建設全過程包含了大量信息,參與主體多且不易管理,項目建設方利益目標各不相同,相互之間缺乏信任且項目管理效率不高,但區塊鏈技術為上述問題提供了重要的解決方案。區塊鏈的分布式數據存儲、可追溯性、數據透明化、智能合約等技術營造了良好的信任機制,保護數據不被篡改,消除了項目建設方之間的信息不對稱,避免了信息孤島。區塊鏈對建筑行業管理發揮了積極作用,深圳某區塊鏈地產有限公司針對房地產開發履約管理難、合同糾紛多、數據易篡改、監管追責難、數據協同難、隱患追溯難等痛點推出了蘭房鏈和房鏈云。廣東惠州某房地產項目以“區塊鏈+房地產”成為企業亮點項目,該項目使用“蘭房鏈+房鏈云+數據大屏”組合作為地產開發全過程的服務、管理和決策系統,招標采購全過程上鏈企業的區塊鏈賬本。此項目借助蘭房鏈平臺的供應商系統發布信息,鏈上招標,中標后區塊鏈發布中標通知書;合同方面,鏈上簽訂智能合約,智能合約保障了合同的高效執行,推動了工程進度,為不同企業協同管理節約了時間和成本;付款申請部分應用數字化管理工具進行申請管理、產值確認、結算審批等。

1 文獻綜述

關于區塊鏈技術在金融、信息領域應用中參與主體博弈研究,周雷等通過動態博弈模型發現,使用區塊鏈所造成的違約成本、服從規則的激勵、違反規則的懲戒,使金融機構敢貸、愿貸,核心企業與小微企業傾向于“守信”[1]。叢雪薇等運用演化博弈方法對區塊鏈背景下金融機構和物流企業的監管、包庇問題進行分析,發現區塊鏈懲罰使博弈系統趨于不包庇、不監管策略,并提出政府應加強監管和支持等建議[2]。張志等通過采用聯盟區塊鏈參與節點博弈分析達到雙贏的局面,提出了基于聯盟區塊鏈的信息協同架構[3]。楊學成等通過建立供應鏈多主體數據共享演化博弈模型,得到區塊鏈技術能夠提升參與節點的數據共享意愿,數據共享懲罰系數越大,參與節點共享的意愿就越高[4]。

關于建筑業應用區塊鏈技術的信息管理與行為博弈研究,閆文周等基于博弈分析得出信息共享成本對新組織模式的形成有不利影響[5]。曹洋等在區塊鏈背景下構建了建筑供應鏈信息管理系統架構,發現借助區塊鏈的特點能夠提高信息共享效率[6]。孫建榮基于區塊鏈技術構建建筑市場誠信管理平臺,得出該平臺的建立會使建筑市場逐步形成不敢失信、不能失信、不愿失信的良好氛圍[7]。盧睿等研究發現基于區塊鏈技術的信息共享在工程驗收管理中可以有效解決各參建單位之間缺乏信任、審批過程長且工作效率低、信息傳播不安全等問題[8]。孫謙認為運用區塊鏈技術能夠提升審計效率、把控信息風險、提升建筑項目的整體效益[9]。

綜上所述,區塊鏈在金融、信息領域應用較為成熟,而在建筑領域的應用、構建區塊鏈平臺或系統框架方面多為定性分析,定量分析研究較少。本文構建政府-項目建設方不同策略選擇的演化博弈模型,基于對政府的確定性獎懲所帶來問題的考慮,設計了政府靜態獎勵靜態懲罰、動態獎勵靜態懲罰、靜態獎勵動態懲罰、動態獎勵動態懲罰4種獎懲策略,對項目建設方共享真實信息概率的影響進行測算,并通過數據仿真選出最優獎懲策略,分析最優獎懲策略下獎勵上限值、懲罰上限值、政府成本3種因素對項目建設方共享真實信息概率的影響。

2 區塊鏈下信息共享博弈模型

2.1 模型假設與參數說明

博弈主體。博弈主體分別為政府及項目建設方。政府與項目建設方皆會根據自己所付出的成本和所獲得的收益進行策略的實時調整和選擇,因此他們被認為是有限理性。

策略選擇。博弈雙方在進行信息共享時,項目建設方的選擇策略為共享真實信息或不共享真實信息。共享真實信息指在區塊鏈上參與建設項目的項目建設方真實可靠地分享有關項目的信息,不共享真實信息指不共享初始信息或共享不真實的信息。政府的策略選擇為加強信息共享與監管或弱化信息共享與監管。項目建設方節點共享真實信息的概率為x(0≤x≤1),不共享真實信息的概率為1-x;政府強信息共享與監管的概率為y(0≤y≤1),弱信息監管的概率為1-y。

政府采取加強信息共享及監管策略的成本為C(C>0);采取弱化信息共享與監管策略的成本忽略不計。E為當政府采取加強信息共享及監管策略時,若項目建設方節點采取共享真實信息策略,政府將會給予項目建設方的獎勵。P為當政府采取加強信息共享及監管策略時,若項目建設方節點采取不共享真實信息策略,政府將會給予項目建設方的懲罰。R為項目建設方節點,選取共享真實信息策略時所花費的成本。T為項目建設方節點采取不共享真實信息策略時所獲得的額外收益。

2.2 模型構建

依據上述參數設置及說明,構建政府-項目建設方之間的演化博弈支付矩陣,如表1所示。

表1 政府與項目建設方之間的演化博弈支付矩陣

2.3 演化博弈模型均衡點分析

Wx=y×(E-R)+(1-y)×(-R)

(1)

W1-x=y×(T-P)+(1-y)×T

(2)

(3)

項目建設方選擇共享真實信息的復制動態方程表示為:

(4)

同理可得,政府選擇強信息監管的復制動態方程表示為:

(5)

根據表1演化博弈支付矩陣可知,政府的獎懲策略要想在政府強信息監管策略下能夠發揮有效作用,應確保項目建設方共享真實信息時政府給予獎勵后的總效益大于項目建設方不共享真實信息時政府給予懲罰后的總效益。即需要滿足條件E-R>T-P,P-C>0,E>0,P>0。本文將以此條件為基礎進行穩定性分析。

表2 政府靜態獎勵與靜態懲罰下系統穩定性分析

根據表2可知,區塊鏈信息監管系統在4個純策略均衡點處不具有穩定性,在均衡點(x*,y*)處具有穩定性。本文對均衡點(x*,y*)處的穩定性進行討論。

根據求特征根公式得出均衡點(x*,y*)的雅克比矩陣的特征值為一對純虛根,但Taylor等的研究表明[10],常微分方程系統僅具有穩定極限環而不具備漸進穩定性,因此項目建設方與政府的策略選擇路徑是圍繞均衡點(x*,y*)的穩定閉環曲線,雖接近均衡點但無法自動穩定到該點。即在靜態獎勵靜態懲罰策略下,政府與項目建設方之間不存在演化穩定策略。

3 政府動靜態獎懲機制下工程信息共享策略演化博弈分析

3.1 靜態獎勵靜態懲罰

由表2及其分析可知,在靜態獎勵靜態懲罰策略下,政府和項目建設方之間不存在演化穩定策略。

3.2 動態獎勵靜態懲罰

表3 政府動態獎勵與靜態懲罰下系統穩定性分析

由上述分析可知,政府強信息監管所付出的成本越高,其監管的意愿越低,項目建設方共享真實信息的概率也就越低;政府獎勵的上限值越高,政府的財政負擔越重,則政府實施激勵約束政策的意愿就越低,因此項目建設方共享真實信息的概率也越低;政府對項目建設方的懲罰越高,項目建設方就越傾向于共享真實信息,政府實施激勵約束政策的概率降低,政府所付出的監管成本下降。

3.3 靜態獎勵動態懲罰

由上述分析可知,項目建設方共享真實信息的概率與政府強信息監管所付出的成本呈負相關關系、與獎勵呈負相關關系、與懲罰上限值呈正相關關系;政府強信息監管的概率與政府獎勵呈負相關關系,與懲罰上限值呈負相關關系。

3.4 動態獎勵動態懲罰

由上述分析可知,項目建設方共享真實信息的概率與政府強信息監管所付出的成本呈負相關關系、與獎勵上限值呈負相關關系、與懲罰上限值呈正相關關系;政府強信息監管的概率與政府獎勵上限值呈負相關關系,與懲罰上限值呈負相關關系。

通過分析基于區塊鏈信息共享框架的4種政府動靜態獎懲機制可知,增加節點間的信任是區塊鏈的本質,而數據量龐大、參與方之間缺乏信任是建筑業的特點。因此,區塊鏈具有為建筑業缺乏協作、生產力低、法規執行不到位等方面提供解決方案的潛力。

4 信息共享策略演化數值實驗與仿真

通過對4種動靜態獎懲策略進行演化穩定性分析可知,當政府實施靜態獎懲時,區塊鏈信息監管系統不存在演化穩定策略,其他3種策略均存在演化穩定策略。本文將通過Matlab2016a進行仿真分析來測算何種獎懲策略最優。本文的參數值來源于相關文獻并依據各因素對博弈系統的敏感程度而設置。

4.1 最優動靜態獎懲政策分析

本文選用Matlab2016a進行數據仿真,演化路徑如圖1至圖4所示由圖1至圖4的數值實驗與仿真可知,4種動靜態獎懲機制下系統演化與前文演化博弈分析所得結果相符。靜態獎懲策略下博弈系統不存在均衡點,最優獎懲依次為動態獎勵靜態懲罰、動態獎勵動態懲罰、靜態獎勵動態懲罰。通過觀察可知,3種動靜態獎懲策略下政府實施強信息監管的意愿差別不大,所以在區塊鏈信息監管系統中,政府采用動態獎勵靜態懲罰方式會極大提高項目建設方共享真實信息的意愿,提升信息的真實可靠性、實時性,提高建設項目的工程質量;政府對區塊鏈的信息監管也極大地促進了項目建設方的正向質量選擇行為。

圖1 靜態獎勵靜態懲罰下信息共享策略演化

圖2 動態獎勵靜態懲罰下信息共享策略演化

圖3 靜態獎勵動態懲罰下信息共享策略演化

圖4 動態獎勵動態懲罰下信息共享策略演化

5 結論與建議

本文針對政府在區塊鏈下如何采取合適的動靜態獎懲策略來提高項目建設各方共享真實信息的意愿,確保上鏈初始信息的真實性,避免因欺瞞謊報或不共享真實信息獲得額外收益的機會主義或搭便車行為。通過對政府信息監管的動態演化過程展開博弈分析,研究得出兩點結論。

一是系統在靜態獎勵靜態懲罰策略下不存在演化穩定點;在動態獎勵靜態懲罰、靜態獎勵動態懲罰、動態獎勵動態懲罰策略下存在演化穩定點。通過Matlab2016a進行數值仿真后發現3種動靜態獎懲策略的最優性依次為動態獎勵靜態懲罰、動態獎勵動態懲罰、靜態獎勵動態懲罰,動態獎勵靜態懲罰優于其他策略。

二是在動態獎勵靜態懲罰策略下分析影響項目建設方共享真實信息意愿的動力。研究結果表明,項目建設方共享真實信息的概率與政府強信息監管成本呈負相關關系,與獎勵上限值呈負相關關系,與懲罰上限值呈正相關關系。

由此,本文提出兩點相關政策建議。

一是打造以區塊鏈為基礎的建筑業互聯網信息化平臺和應用程序,實現建筑領域的數字治理高效透明,提高建設效率。

二是探索適用于區塊鏈與建筑工業化協同發展的新型組織方式、流程和管理模式,建立健全與智能制造相適應的工程質量、安全監管的模式與機制。