基于均值场博弈的港口竞争及其与现实数据
最优化与控制
2025-12-02 v1
摘要
本文提出了均值场博弈（Mean Field Game, MFG）模型，用于海运交通流，将船舶在港口之间的导航视为大规模随机控制问题。MFG 框架使我们能够在微观层面将代理建模为寻求优化其 utility 的理性决策者，从而将复杂的微观行为转化为宏观模型。我们在该 MFG 框架基础上开发了一种中尺度 MFG 模型，为我们研究中每个港口的 coordinator 定义 payoff 和 cost 函数。coordinator 通过评估几个关键因素来确定船舶运输货物 between ports 的路线：运输成本、从特定港口装载特定货物的预期利润率，以及反映获取 destination 港口成本的拥堵项。我们在某些近似条件下推导了该模型 stationary 版本的显式解，并建立了确保相应均值场平衡（MFE）唯一性的必要条件。此外，我们引入一种统计方法，从现实世界数据中推断该游戏的参数，具体 focus 于成本和预期商业利润的组成部分。为了在现实世界情境中验证该模型，我们分析了从 2015 年到 2025 年全球每日 'Dry Coal' 运输的 ShipFix 数据集。我们的讨论强调了经验交通流对各种成本组件的影响。我们相信，这项研究代表了 MFGs 应用于有效海运交通管理的重要进展，并为该领域的实践者提供了宝贵的见解。
引用
@article{arxiv.2512.01438,
title = {Competition among seaports through Mean Field Games and real-world data},
author = {Charles-Albert Lehalle and Giulia Livieri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.01438},
year = {2025}
}