اين وبلاگ نظريه سيستم ها دانشكده علوم رياضي دانشگاه صنعتي شريف است. رياضيات پيچيدگي هاي علوم زيادي را از جمله مكانيك و الكترونيك حل كرده است. اكنون اميد مي رود كه رياضيات بتواند افسار گسيختگي علوم انساني چون جامعه شناسي، قانون گذاري، و سياست را مهار كند.
منطق بازي ها (مبتني بر نظريه بازي ها)؛ منطق تكليف، و منطق شناختي
نمونه هايي از ابزارها رياضي هستند كه مي توانند در توصيف و درستيابي
سيستم هاي چند عاملي (اجتماعي) نقش بازي كنند. در درس نظريه سيستم ها، براي عامل چهار ويژگي: آگاهي، رقابت، ائتلاف و تعهد را در نظر مي گيريم. هر عامل با توجه به اين ويژگي ها سعي بر رفع نيازهاي خود دارد.
اقليدس رياضيات (خواص و روابط) اشيا ساكن را صورت­بندي كرد، نيوتن رياضيات اشيا متحرك، و حالا بشر مي خواهد رياضيات اشيا هوشمند را صورت­بندي كند.



۱۳۸۸ اردیبهشت ۱, سه‌شنبه

پرندگان به عنوان يك اجتماع

يك دسته از پرندگان كه در حال مهاجرت از درياي كاسپين به خليج فارس هستند را مي­توان به عنوان نمونه­اي از سيستم­هاي اجتماعي در نظر گرفت.




پرندگان بصورت بسيار منظم در كنار هم پرواز مي­كنند. آنها نه پراكنده مي­شوند و نه با هم برخورد مي­كنند. اين نظم چگونه شكل مي­گيرد؟ دو پاسخ متفاوت زير را مي­توان در ممكن دانست:

  1. راهبري تك عاملي: پرنده­ اي به عنوان راهبر گروه وجود دارد كه پرندگان ديگر با توجه به او مسير حركت خود را مشخص مي­كنند. اگر پرنده به راست منحرف شود، همه به راست منحرف مي­شوند، و اگر به چپ منحرف شود آنگاه همه به چپ منحرف مي­شوند. به اين ترتيب نظم حاصل پيروي از يك عامل راهبر مي­باشد.
  2. راهبري چند عاملي: الف. هر پرنده ­اي بويي از خود متصاعد مي­كند كه در فضا پخش مي­شود ب. هر پرنده سعي مي­كند كه در موقعيتي حركت كند كه مقدار معيني از بو را استشمام مي­كند. در اين حالت هر پرنده­اي به نوعي نقشي در راهبري گروه بازي مي­كند.

اسب كندروتر

دو مرد در حالي كه در جنگل اسب سواري مي­كنند سر اينكه اسب كدام يك سريعتر است با يكديگر بگو مگو مي­كنند كه در راه دختري جوان و زيبا را مي­بينند. هر يك از اسب سوارها دختر را دعوت مي­كنند كه سوار اسبشان شود. ولي دختر از آنها مي­خواهد كه تا سر يك تپه با هم مسابقه بدهند و او سوار اسبي مي­شود كه كندتر حركت كند زيرا او از اسب سواري مي­ترسد. اسب سوارها شروع به مسابقه مي­كنند اما بعد از مدتي مي­فهمند كه اين مسابقه پايان ندارد، چون هر اسب سوار علاقه دارد كه با سرعت كمتر و كمتري حركت كند. چه بايد كرد؟

خاتوني پير دو اسب سوار را مي­بيند كه بازيچه دختري جوان شده اند. به آنها مي­گويد كافيست كه اسب­هاي خود را با همديگر عوض كنند و سپس تا سر تپه مسابقه بدهند!

اين مساله را مي­توان براي دو بنگاه اقتصادي نيز در نظر گرفت. فرض كنيد كه دولت بخواهد تنها به يكي از دو بنگاه اقتصادي كمك كند، و قصد دولت اين باشد كه سود دهي دو بنگاه را در شش ماه بررسي كند و به بنگاهي كه كمتر سود دهي دارد كمك مالي كند. اين خواست دولت سبب تمرض و ضرر دهي هر دو بنگاه مي­شود

بازي¬ كارت¬هاي روسي




يك دسته 7 تايي كارت كه روي آنها اعداد 0 تا 6 نوشته شده است بين سه عامل a , b و c توزيع شده است، به طوريكه به دو عامل a وb هر نفر سه كارت، و به عامل c يك كارت داده شده است.
عامل­هاي a و b مي­خواهند همديگر را از كارتهاي خود مطلع كند بدون آنكه عامل c اطلاعي در مورد دست آنها پيدا كند. اما سيستم ارتباطي به گونه ­اي است كه هر خبري را كه يكي از عاملها براي عاملي ديگر مي­فرستد، همه عاملها از آن مطلع مي­شوند. يعني ارتباط دو عامل تنها از راه اعلان عمومي ميسر است. چگونه اين كار امكان پذير است؟

شام خوردن سه رمزنگار





سه رمزنگار دور يك ميزگرد شام مي­خورند. بعد از شام متوجه مي­شوند كه صورت حساب پرداخته شده است. در مورد اين موضوع كه يا يكي از رمزنگار­ها صورت حساب را پرداخته است يا سازمان امنيت كشور توافق وجود دارد.
رمز­نگارها مي­خواهند بداند كه آيا يكي از آنها پرداخت كننده بوده است يا سازمان امنيت. اما آنها مي­خواهند در صورتي كه يكي از آنها پرداخت كننده باشد هويت او لو نرود و گمنام باقي بماند.
به اين منظور پروتكل زير را اجرا مي­كنند:
هر رمزنگار يك رقم 0 يا 1 را به دلخواه براي خود انتخاب مي­كند. سپس به طور خصوصي رقم خود را به نفر سمت چپ خود اعلان مي­كند. هر رمزنگار رقم دريافتي را (رقمي را كه از نفر سمت راستي خود دريافت كرده است) با رقم انتخابي خود (رقمي كه انتخاب كرده و به نفر سمت چپي خود فرستاده است) فصل ضمني مي­كند. اگر پرداخت كننده نباشد حاصل را به طور عمومي اعلان مي­كند وگرنه حاصل را با 1 جمع دودويي مي­كند و حاصل­جمع جديد را به طور عمومي اعلان مي­كند. سه رقمي كه اعلان عمومي شده است با هم جمع دودويي مي­شوند. اگر حاصل 0 باشد يعني سازمان امنيت پرداخت كننده است، واگر 1 باشد يعني يكي از عاملها پرداخت كننده است.

اعدام شگفت آور

متهمي در دادگاه محكوم به مرگ مي­شود. قاضي دادگاه رو به متهم مي­كند و حكم زير را قرائت مي­كند:
در صبح زود يكي از روزهاي هفته آينده تو اعدام خواهي شد. اما اعدام به گونه ­اي خواهد بود كه تو نمي­تواني آن روز را پيش­بيني كني و به اين ترتيب آن روز موقعي كه از خواب براي اعدام بيدار مي­شوي شگفت زده خواهي شد.
متهم بعد از شنيدن حكم، با غمگيني به سلولش منتقل مي­شود. بعد از مدتي با خوشحالي رو به هم سلولي خود مي­كند و مي­گويد قاضي نمي­خواهد مرا اعدام كند! و استدلال زير را بيان مي­كند.
قاضي در صبح جمعه هفته آينده مرا اعدام نمي­كند. زيرا در شب پنج­شنبه من مي­توانم اعدام فردا را پيشبيني كنم و حكم قاضي نقض مي­شود. قاضي نمي­تواند مرا صبح پنج­شنبه نيز اعدام كند. چون من شب چهارشنبه مي­دانم كه از دو صبح باقيمانده، او مرا در صبح جمعه اعدام نمي­كند و فقط صبح پنج­شنبه باقي مي­ماند. كه دوباره چون من شب چهارشنبه مي­توان صبح اعدام خود را پيش­بيني كنم. حكم قاضي نقض مي­شود. با همين استدلال روزهاي ديگر هفته نيز امكان اعدام من وجود ندارد.
اما متاسفانه در صبح چهارشنبه هفته آينده متهم اعدام مي­شود!!!

مساله بازي تلويزيوني

در يك بازي تلويزيوني، مجري به شركت كننده مي­گويد:

كه شما سه درب با شماره ­هاي 1، 2 و3 را در مقابل داريد. پشت يكي از اين درب­ها يك اتوموبيل پژوه 206 است و دو درب ديگر پوچ هستند. يكي از درب­ها را انتخاب كنيد. اگر پشت دربي كه انتخاب كرديد خودرو بود شما برنده خودرو خواهيد بود.

شركت كننده يكي از درب­هاي را (مثلا 2) انتخاب مي­كند. بعد از انتخاب شركت كننده مجري يكي از دو درب ديگر (مثلا 3) را پوچ مي­كند و از شركت كننده مي­ پرسد كه آيا حاضر است دري را كه انتخاب كرده است (يعني درب 2) با دري كه هنوز باز نشده است (درب 1) عوض كند.

با منطق شناختي احتمالي مي­توان نشان داد كه اگر شركت كننده درب را عوض كند احتمال موفقيتش بيشتر مي­شود

سرمايه گذاري خصوصي- عمومي

100 عامل در يك شهر كوچك زندگي مي­كنند كه هر يك 5 هزار تومان پول دارند. يك بانك در شهر است كه دو نوع سرمايه گذاري را ارائه مي­دهد. 1- سرمايه­ گزاري خصوصي 2- سرمايه گزاري عمومي

1) اگر يك عامل 5 هزار تومان خود را سرمايه گزاري خصوصي كند در پايان سال 10 هزار تومان سود مي­گيرد.

2) اگر يك عامل 5 هزار تومان خود را سرمايه گزاري عمومي كند در پايان سال به همه عاملهاي شهر نفري 5 هزار تومان سود مي­رسد.

براي مثال اگر هر 100 نفر سرمايه گزاري عمومي كنند در پايان سال هر فرد 505 هزار تومان پول دارد، و اگر هر 100 نفر سرمايه گزاري خصوصي كنند در پايان سال هر نفر 15 هزار تومان پول دارد. به نظر شما چند نفر سرمايه­ گزاري عمومي و چند نفر سرمايه­ گزاري خصوصي خواهند كرد؟

بزهاي هوشمند

10 بز هوشمند در بیشه ای زندگی می کردند که تنها 10 متر مربع آن برای چریدن قابل استفاده بود. این بزهای هوشمند بر سر این 10 متر مربع می جنگیدند و با شاخ های خود همدیگر را زخمی می کردند. مدتی گذشت و بزها هوشمند به یک واقعیت پی بردند که:
  • اگر جنگیدن را ادامه دهیم نسل ما که بزهایی هوشمند هسیتم از بین می رود. اصل بقا, یعنی حفظ نسل, مهمترین و مقدس ترین اصل زندگی ما بزهای هوشمند است. پس باید چاره ای بیندیشیم.
بزها چاره ای اندیشدیدن و آن این بود که هر یک از ده بز یک متر مربع را مالک شود و همه با هم تعهدی مقدس کنند که به علف همدیگر تجاوز نکنند و به روزی حلال (علف حلال) خود قناعت کنند. به این ترتیب صلح و آرامش بیشه را گرفت و نسل بزها به سرعت (به علت نبود جنگ) افزایش یافت. بزها تولید مثل می کردند و هر بزی از پدرخود قسمتی از چراگاه را به ارث می برد. تا اینکه تعداد بزها به 1000 رسید و علفی که در یک سانتیمتر مربع یافت می شد برای زندگی یک بز کافی نبود و اگر هر بزی تنها به یک سانتیمتر قناعت می کرد همه بزها نابود می شدند و نسل بزهای هوشمند از بین می رفت. بزها اندیشیدند.
  • از آنجا که مهمترین و مقدس ترین اصل این است که هیچگاه نسل بزهای هوشمند (همانند دایوناسورها) نباید از بین برود و قناعت کردن به روزی حلال و عمل به تعهد مقدس سببنابودی همه ما بزها می شود پس دیگر نباید به روزی حلال قناعت کرد وشاخ زدن به یکدیگر عملی مقدس در جهت حفظ بقا اعلام می شود

تنازع اخلاقي راننده

آقاي A با سرعت قانوني در حال رانندگي است كه متوجه مي­شود ترمز ماشين كار نمي­كند. در مقابل او دو مسير وجود دارد. يك مسير بسته است و به ديواري بتني ختم مي­شود كه برخورد اتومبيل با ديوار بتني با سرعت قانوني به مرگ راننده منجر مي­شود. يك مسير ديگر باز است اما دختري 5 ساله در وسط مسير دارد عروسكش را كه از دستش افتاده است بر مي­دارد، و اگر راننده با او تصادف كند شركت بيمه ديه دختر را پرداخت خواهد كرد. راننده چه بايد بكند.

تنازع اخلاقي قايقرانان

قايق دو قايقران A و B در دريا غرق مي­ شود. تنها يك تخته در آب شناور است كه توانايي شناور كردن يك نفر را دارد و اگر هر دو قايقران به تخته آويز شوند تخته به زير آب مي ­رود. قايقران A به تخته آويز مي ­شود. سپس قايقران B خود را به تخته مي ­رساند و به آن آويز مي­شود. قايقران A مي­ بيند كه تخته به زير آب فرو مي ­رود، و قايقران B را پس مي ­زند. قايقران B غرق مي­ شود و قايقران A به كمك يك لنج نجات پيدا مي­ كند. قايقران A به آنچه در دريا اتفاق افتاده است اعتراف مي­ كند. آيا قاضي مي ­تواند او را به خاطر عمل نكردن به تعهدات اخلاقي و اجتماعي به قتل B متهم كند. (به كمك منطق تكليف مي توان اين مساله را بررسي كرد)

تنازع بازگرداندن قرض

آقاي A از دو دوست خود B و C هر كدام n ميليون تومان قرض كرده است و متعهد شده است كه اين پول را تا آخر دي ماه به آنها برگرداند. متاسفانه فردا آخر دي­ماه است و A تنها n ميليون تومان پول دارد. هر دو دوست او در صورتي كه اين پول به دستشان نرسد به زندان مي­ افتند. آقاي A چه بايد بكند.