Princezna a zvíře (hra)

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 15. října 2021; kontroly vyžadují 3 úpravy .

V teorii her je Princezna a zvíře pronásledovací  hra , ve které dva hráči hrají v určité oblasti. Vyvinul ji Rufus Isaacs a publikoval ve své knize Differential Games (1965) takto: „Netvor hledá princeznu, čas strávený hledáním je cenou hry. Oba jsou v úplně temné místnosti (jakéhokoli tvaru), ale oba znají její hranice. Nalezení princezny znamená, že vzdálenost mezi princeznou a příšerou je v dosahu zajetí, který by měl být relativně malý v poměru k velikosti místnosti. Monstrum je dostatečně inteligentní a pohybuje se známou rychlostí. Princezně je umožněna naprostá volnost pohybu .

Tato hra zůstala známým otevřeným problémem, dokud ji koncem 70. let nevyřešil Gal [2] [3] . Jeho optimální strategie pro princeznu je následující: princezna přejde k náhodnému bodu v místnosti a čeká na tomto místě určitou dobu, ani příliš krátkou, ani příliš dlouhou. Poté se princezna přesune do jiného (nezávislého) náhodného bodu a tak dále [3] [4] [5] . Pro monstrum je navržena optimální vyhledávací strategie, ve které je celý prostor místnosti rozdělen do mnoha malých obdélníků . Monstrum náhodně vybere obdélník a nějakým způsobem prohledá okolí, pak náhodně a nezávisle vybere další obdélník a tak dále.

Hru na princeznu a příšeru lze hrát na předem zvoleném grafu (možným jednoduchým grafem je kruh , který Isaacs navrhl jako odrazový můstek pro hry v libovolné oblasti). Lze ukázat, že pro jakýkoli konečný graf existuje optimální smíšená strategie vedoucí ke konstantní ceně hry. Hru vyřešil Steve Alpern a nezávisle Michail Zelikin pouze pro velmi jednoduchý graf sestávající z jediné smyčky (kruhu) [6] [7] . Tato hra vypadá jednoduše, ale ve skutečnosti je docela složitá. Překvapivě zřejmá strategie začít na jednom náhodném konci a co nejrychleji podrazit řez není optimální. Tato strategie zaručuje 0,75 očekávaného času zachycení. Pomocí složitější smíšené strategie můžete zkrátit čas o přibližně 8,6 %. Ve skutečnosti se toto číslo může blížit ceně hry, pokud někdo prokáže, že odpovídající strategie je pro princeznu optimální [8] [9] .

Viz také

Poznámky

  1. R. Isaacs. Diferenciální hry: Matematická teorie s aplikacemi pro válčení a pronásledování, ovládání a optimalizaci . - New York: John Wiley & Sons, 1965. - S.  349-350 .
  2. S. Gal. HLEDAT HRY. - New York: Academic Press, 1980.
  3. 1 2 Gal Shmuel. Hledání her s mobilním a nepohyblivým schovávačem // SIAM J. Control Optim. - 1979. - T. 17 , no. 1 . — S. 99–122 . - doi : 10.1137/0317009 .
  4. A. Garnajev. Poznámka ke hře na hledání princezny a příšer  // Int. J. Teorie her. - 1992. - T. 20 , no. 3 . - S. 269-276 . - doi : 10.1007/BF01253781 .  (nedostupný odkaz)
  5. M. Chrobák. Princezna plavající se v mlze a hledá monstrózní krávu // ACM SIGACT News. - 2004. - Sv. 35. - Vydání. 2 . - S. 74-78 . - doi : 10.1145/992287.992304 .
  6. S. Alpern. Pátrací hra s mobilními schovávači na kruhu // Sborník příspěvků z konference o diferenciálních hrách a teorii řízení. — 1973.
  7. Zelikin M.I. O rozdílové hře s neúplnými informacemi // Zprávy Akademie věd SSSR. - 1972. - T. 202 , čís. 5 .
  8. S. Alpern, R. Fokkink, R. Lindelauf a G. J. Olsder. Numerické přístupy ke hře „Princezna a monstrum“ v intervalu. Archivováno 27. září 2020 ve Wayback Machine SIAM J. control and optimization 2008.
  9. L. Geupel. Intervalová hra „Princezna a monstrum“. Archivováno 30. listopadu 2020 na Wayback Machine