跨境物流企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)的三群體演化博弈模型研究

劉坤陽，張 勇

（中國計(jì)量大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，浙江 杭州 310018）

0 引 言

隨著數(shù)字經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，我國的跨境電商產(chǎn)業(yè)也進(jìn)入了黃金發(fā)展階段，跨境電商產(chǎn)業(yè)與跨境物流產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成了緊密的耦合發(fā)展關(guān)系。然而，從實(shí)際情況來看，跨境物流產(chǎn)業(yè)發(fā)展已難以滿足電商行業(yè)的發(fā)展需要，跨境物流產(chǎn)業(yè)存在諸多問題，如產(chǎn)品質(zhì)量保障能力差、信息可靠性低、缺乏實(shí)時(shí)可追溯能力、多方協(xié)作困難、信息共享困難、運(yùn)營成本過高等，許多學(xué)者已經(jīng)進(jìn)行了一定研究，如張夏恒等認(rèn)為我國跨境物流反向制約著跨境電商的發(fā)展[1]。范靜等認(rèn)為當(dāng)前跨境電商和跨境物流無法實(shí)現(xiàn)協(xié)同發(fā)展[2]。郭軍峰認(rèn)為我國跨境電商產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的三大問題是物流運(yùn)輸問題、支付問題及產(chǎn)品質(zhì)量問題，都與跨境物流產(chǎn)業(yè)密切相關(guān)[3]。王蘭敬認(rèn)為當(dāng)前跨境物流存在的問題包括跨境物流成本較高、物流基礎(chǔ)設(shè)施較薄弱、協(xié)調(diào)機(jī)制不健全等[4]；吳閔真認(rèn)為當(dāng)前跨境物流與跨境電商之間存在不協(xié)調(diào)，跨境物流運(yùn)行成本高、周期長以及信息全程追蹤困難等問題[5]。曹倩認(rèn)為我國跨境物流面臨成本高、通關(guān)能力不強(qiáng)、丟包率高、配送時(shí)效性慢等問題[6]。

在這樣的背景下，跨境物流行業(yè)亟待轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，提升行業(yè)發(fā)展質(zhì)量，加快技術(shù)變革。對于跨境物流行業(yè)來說，區(qū)塊鏈技術(shù)正是一種優(yōu)良的解決方案。區(qū)塊鏈?zhǔn)抢眉用苕準(zhǔn)絽^(qū)塊結(jié)構(gòu)來驗(yàn)證和存儲數(shù)據(jù)，利用分布式節(jié)點(diǎn)共識算法來生成和更新數(shù)據(jù)，利用智能合約來編程和操作數(shù)據(jù)的一種全新的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)和分布式計(jì)算范式[7]，其具備信息不可篡改、去中心化信任、信息實(shí)時(shí)共享、低成本協(xié)作等特性，被認(rèn)為是下一代價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)載體。

目前已經(jīng)有較多學(xué)者對區(qū)塊鏈技術(shù)在物流領(lǐng)域的應(yīng)用展開了研究，如李旭東等分析了區(qū)塊鏈技術(shù)優(yōu)勢與跨境物流管理需求的耦合機(jī)理[8]。楊揚(yáng)等基于區(qū)塊鏈技術(shù)設(shè)計(jì)了運(yùn)作新模型，提出“區(qū)塊鏈+跨境甩掛運(yùn)輸”信息平臺整體框架[9]。汪傳雷等研究了區(qū)塊鏈與供應(yīng)鏈物流信息資源在主體、交易機(jī)制和智能合約等方面的耦合關(guān)系[10]。秦婧認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)憑借著非對稱加密技術(shù)、點(diǎn)對點(diǎn)連接與智能合約等優(yōu)勢，為解決跨境電商物流痛點(diǎn)帶來了可能[11]。張曉芹利用Hyperledger 平臺搭建了劣后供應(yīng)商平臺架構(gòu)，利用智能合約和PBFT 共識算法分別進(jìn)行劣后供應(yīng)商關(guān)系治理，解決了多狀態(tài)信任根基不牢問題[12]。蘇應(yīng)生等提出了基于區(qū)塊鏈技術(shù)的買方中介融資模式，可顯著提高供應(yīng)鏈的整體績效[13]。Albert Wee Kwan Tan 等認(rèn)為當(dāng)前中國大多數(shù)港口的集裝箱運(yùn)輸業(yè)務(wù)流程仍復(fù)雜且效率低下，通過區(qū)塊鏈技術(shù)在參與者之間集成信息，將獲得流程改進(jìn)機(jī)會[14]。T Epps 等認(rèn)為產(chǎn)業(yè)界越來越關(guān)注區(qū)塊鏈通過應(yīng)用于供應(yīng)鏈來提高效率和降低脆弱性，改變國際貿(mào)易物流的潛力[15]。Zvonko Merka? 等認(rèn)為區(qū)塊鏈技術(shù)有助于業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、供應(yīng)鏈可追溯性、透明度提高以及顯著的財(cái)務(wù)節(jié)約[16]。

基于現(xiàn)有研究可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)塊鏈技術(shù)在跨境物流領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣泛，然而，目前鮮有研究聚焦跨境物流企業(yè)的區(qū)塊鏈采納行為，因此本文試圖開展這方面的研究。企業(yè)的技術(shù)采納行為是一個(gè)長期過程，政府對技術(shù)創(chuàng)新的支持是至關(guān)重要的，此外，消費(fèi)者對新興技術(shù)的選擇偏好也會影響企業(yè)的技術(shù)采納行為。因此，本文基于有限理性理論，建立跨境物流企業(yè)、地方政府、消費(fèi)者之間的三方動態(tài)演化博弈模型，研究在三方博弈的情況下跨境物流企業(yè)的區(qū)塊鏈采納行為如何演進(jìn)。

1 模型假定與參數(shù)設(shè)置

在三群體動態(tài)博弈的過程中，做如下假定：企業(yè)的策略空間為{采納區(qū)塊鏈技術(shù)，不采納區(qū)塊鏈技術(shù)}，地方政府的策略空間為{采取規(guī)制措施，不采取規(guī)制措施}，消費(fèi)者的策略空間是{選擇區(qū)塊鏈型物流服務(wù)，選擇傳統(tǒng)物流服務(wù)}。企業(yè)選擇采納區(qū)塊鏈技術(shù)的概率為x，選擇不采納區(qū)塊鏈技術(shù)的概率為1-x，政府選擇主動采取規(guī)制措施的概率為y，選擇不采取規(guī)制措施的概率為1-y，消費(fèi)者選擇接受區(qū)塊鏈技術(shù)支持的新型物流服務(wù)的概率為z，選擇繼續(xù)使用傳統(tǒng)物流服務(wù)的概率為1-z，x,y,z均為時(shí)間t的函數(shù)，且有x,y,z∈[0,1]。為了模型計(jì)算與分析的需要，需要對相關(guān)參數(shù)進(jìn)行界定，如表1所示。

表1 企業(yè)?政府?消費(fèi)者三方博弈過程的參數(shù)設(shè)定與含義說明

根據(jù)上文設(shè)定的參數(shù)，可以得出8 種策略組合下的不同收益矩陣，如表2所示。

表2 跨境物流企業(yè)?地方政府?消費(fèi)者不同策略組合下的收益矩陣

2 三方演化穩(wěn)定策略分析

2.1 三群體收益函數(shù)求解

2.1.1 跨境物流企業(yè)的收益函數(shù)

當(dāng)跨境物流企業(yè)選擇采納區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

當(dāng)跨境物流企業(yè)選擇不采納區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

跨境物流企業(yè)的平均期望收益函數(shù)為：

故跨境物流企業(yè)的復(fù)制動態(tài)方程可表示為：

2.1.2 地方政府的收益函數(shù)

當(dāng)政府選擇采取規(guī)制措施時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

當(dāng)政府選擇不采取規(guī)制措施時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

政府的平均期望收益函數(shù)為：

故政府的復(fù)制動態(tài)方程可表示為：

2.1.3 跨境物流消費(fèi)者的收益函數(shù)

當(dāng)消費(fèi)者選擇接受區(qū)塊鏈技術(shù)支持的新型服務(wù)時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

當(dāng)消費(fèi)者選擇繼續(xù)接受傳統(tǒng)技術(shù)下的物流服務(wù)時(shí)，其期望收益函數(shù)為：

消費(fèi)者的平均期望收益函數(shù)為：

故消費(fèi)者的復(fù)制動態(tài)方程可表示為：

2.2 三維博弈系統(tǒng)演化穩(wěn)定策略分析

根據(jù)式（4）、式（8）和式（12），聯(lián)立方程組并令其為0，可求得該系統(tǒng)的均衡解，即：

顯然，該方程組求解的結(jié)果會得出8 個(gè)三群體純策略均衡解組合，即A1(0,0,0)，A2(0,0,1)，A3(0,1,0)，A4(0,1,1)，A5(1,0,0)，A6(1,0,1)，A7(1,1,0)，A8(1,1,1)。若動力系統(tǒng)雅可比矩陣J的所有特征根均具有負(fù)實(shí)部，則該系統(tǒng)的平衡點(diǎn)是李氏漸近穩(wěn)定的，基于該理論，由式（4）、式（8）和式（12）求出該系統(tǒng)的雅可比矩陣，即：

式中：

這8 個(gè)均衡點(diǎn)的特征根如表3所示。

表3 純策略均衡點(diǎn)的特征根匯總表

進(jìn)一步可得到8 個(gè)策略組合的漸近穩(wěn)定條件，如表4所示。

表4 純策略均衡點(diǎn)的漸近穩(wěn)定性條件

對于消費(fèi)者而言，考慮到實(shí)際情況，假定在傳統(tǒng)技術(shù)條件下，盡管存在諸多問題，但其獲得的效用仍為正值，即RM1-CM1-?L>0，此時(shí)，A2(0,0,1)與A4(0,1,1)將無法成為穩(wěn)定解。此外，對于A7(1,1,0)，A8(1,1,1)而言，由表3可知，存在特征根為γSE+τCG1及SM+γSE+τCG1的情況，二者均恒為正值，無法滿足穩(wěn)定性條件，故這兩點(diǎn)也無法成為穩(wěn)定解。因此，可能成為演化穩(wěn)定策略的4 個(gè)點(diǎn)分別是 ：A1(0,0,0)，A3(0,1,0)，A5(1,0,0),A6(1,0,1)，其中A6(1,0,1)是最為理想的均衡點(diǎn)。

3 參數(shù)靈敏度仿真分析

在前面的研究中發(fā)現(xiàn)，A6(1,0,1)是最理想的結(jié)果。為了進(jìn)一步研究影響該策略組合實(shí)現(xiàn)的因素，需要對一些參數(shù)的靈敏度進(jìn)行分析，考慮到還沒有足夠的實(shí)際數(shù)據(jù)，因此本文主要通過數(shù)值算例進(jìn)行仿真。其中，初始參數(shù)賦值為：

CE1=3,ΔCE1=1,RE2=6,RE3=5,α=0.1,P=2,τ=0.1,

CG1=2,CG2=5,CG3=2,γ=0.1,SE=2,SM=0.5,RM1=2,

φ=0.1,RM2=4,RM3=3,CM1=0.2,ΔCM1=4,θ=0.2,L=1。

3.1 參數(shù)RE2 與RE3 對演化結(jié)果的影響

RE2表示當(dāng)企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)后，將其應(yīng)用到各類生產(chǎn)經(jīng)營活動中，創(chuàng)造的收益總和，在初始賦值的基礎(chǔ)上取RE2=1,6和18,取x,y,z的初始值均為0.5。圖1顯示了系統(tǒng)的演化趨勢，可以看出，當(dāng)RE2=1 時(shí)，演化結(jié)果是()

圖1 改變RE2 時(shí)的演化趨勢

x,y,z=(0,0,0)，當(dāng)增大RE2的數(shù)值時(shí)，演化結(jié)果由(0,0,0)轉(zhuǎn)為(1,0,1)，這表明RE2的取值對演化結(jié)果影響較大，當(dāng)該值過低時(shí)，演化穩(wěn)定策略會發(fā)生根本性改變。當(dāng)企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)后，消費(fèi)者也接受新型服務(wù)時(shí)，企業(yè)獲得收益的總和用RE3表示，在初始賦值的基礎(chǔ)上取RE3=1,5和20 進(jìn)行仿真。圖2顯示了系統(tǒng)的演化結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，隨著RE3數(shù)值的增加，三方的演化結(jié)果沒有發(fā)生根本性改變，最終都收斂于穩(wěn)定狀態(tài)（1，0，1），相比參數(shù)RE2而言，RE3對企業(yè)的影響稍次。

圖2 改變RE3 時(shí)的演化趨勢

3.2 參數(shù)CE1與ΔCE 對演化結(jié)果的影響

CE1表示當(dāng)政府采取規(guī)制措施時(shí)，企業(yè)采納區(qū)塊鏈時(shí)需要付出的各類成本的總和，在初始賦值的基礎(chǔ)上取CE1=1,4和8 進(jìn)行仿真。圖3顯示了系統(tǒng)的演化趨勢，可以看出，當(dāng)CE1值維持在一定范圍內(nèi)，系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略保持在理想的（1，0，1）不變，CE1值越低，企業(yè)趨向于采納區(qū)塊鏈技術(shù)的速度越快，而當(dāng)CE1值過高時(shí)，均衡解直接轉(zhuǎn)變?yōu)椋?，0，0）。該結(jié)果表明企業(yè)的各類直接采納成本CE1存在某一閾值，即使在滿足點(diǎn)（1，0，1）漸近穩(wěn)定的條件下，該參數(shù)達(dá)到某一臨界值后，會改變系統(tǒng)的演化結(jié)果，因此各方應(yīng)降低企業(yè)采納區(qū)塊鏈的直接成本，避免（0，0，0）結(jié)果的出現(xiàn)。ΔCE表示當(dāng)?shù)胤秸徊扇∫?guī)制措施時(shí)，企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)時(shí)需要額外付出的外部成本總和，取ΔCE=1,3和5（ΔCE用CE2表示）進(jìn)行仿真。

圖3 改變CE1 時(shí)的演化趨勢

圖4顯示了系統(tǒng)的演化趨勢，當(dāng)ΔCE值維持在一定程度內(nèi)，系統(tǒng)的均衡點(diǎn)保持（1，0，1）不變，CE1值越低，企業(yè)趨向于采納區(qū)塊鏈技術(shù)的速度越快，當(dāng)CE1值過高時(shí)，演化狀態(tài)突變?yōu)椋?，0，0）。

圖4 改變ΔCE 時(shí)的演化趨勢

對比圖3和圖4，發(fā)現(xiàn)演化趨勢是類似的，這表明外部環(huán)境成本相對于直接采納成本而言，幾乎同等重要。為了避免區(qū)塊鏈技術(shù)創(chuàng)新的外部成本過高拖累企業(yè)，一方面各方應(yīng)采取措施在源頭降低各類外部環(huán)境成本，另一方面政府也應(yīng)積極作為，幫助企業(yè)承擔(dān)必要的環(huán)境成本。

4 結(jié) 語

本文為研究跨境物流企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)的動態(tài)過程，建立了物流企業(yè)、地方政府、消費(fèi)者之間的三方演化博弈模型，分析了系統(tǒng)的演化穩(wěn)定策略，并對一些參數(shù)的靈敏度進(jìn)行了數(shù)值仿真分析。研究發(fā)現(xiàn)，在不同的外部條件下，三方群體的演化穩(wěn)定策略會發(fā)生明顯變化，可能會出現(xiàn)4 種均衡解，其中，最理想的均衡點(diǎn)是（1，0，1）。要促成該結(jié)果的出現(xiàn)，首先需要保證企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)后給自身帶來的各類成本降低而創(chuàng)造的間接收益足夠高。此外，當(dāng)消費(fèi)者積極接受區(qū)塊鏈技術(shù)提供的高質(zhì)量物流服務(wù)時(shí)，為企業(yè)帶來的收益增加也能加快企業(yè)采納行為的實(shí)現(xiàn)，但相對而言，該收益的靈敏度并沒有企業(yè)自身降成本提效率帶來的收益高。另一方面，企業(yè)采納區(qū)塊鏈技術(shù)的各類直接成本也會顯著影響企業(yè)的采納行為，當(dāng)采納成本超過一定閾值，企業(yè)的策略會發(fā)生突變，轉(zhuǎn)向不采納區(qū)塊鏈技術(shù)。最后，由于政府規(guī)制的不到位，產(chǎn)生的技術(shù)采納外部環(huán)境成本幾乎與技術(shù)采納的成本同等重要，政府應(yīng)積極作為，降低企業(yè)外部環(huán)境成本，最大化激發(fā)市場主體活力，推動跨境物流企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)業(yè)發(fā)展質(zhì)量，達(dá)成帕累托最優(yōu)結(jié)果。