多防御者安全博弈

Stackelberg安全博弈模型及相关计算工具已部署于若干高后果安全场景，如LAX警犬巡逻和联邦空警服务。这些模型聚焦于仅有一个防御者的孤立系统，尽管其属于具有多个参与者的更复杂系统的一部分。此外，许多真实系统（如交通网络和电网）表现出目标之间的相互依赖，从而也表现出共同负责保护这些目标的决策者之间的相互依赖。为了理解安全中存在的这种多防御者战略交互，我们研究了具有多个防御者的安全博弈的博弈论模型。与大多数先前分析不同，我们关注每个防御者必须保护多个目标的情形，因此即便单个防御者的最优响应决策通常也高度非平凡。我们从对具有独立目标的多防御者安全博弈的分析研究开始，对三个通用性递增的模型提供了均衡和无政府状态代价分析。在所有模型中，我们发现防御者有动机过度保护目标，有时显著如此。此外，在较简单的模型中，我们发现无政府状态代价是无界的，随防御者数量和每个防御者的目标数量线性增长。考虑目标间的相互依赖，我们开发了一种新颖的混合整数线性规划公式来计算防御者的最优响应，并利用该公式逼近博弈的纳什均衡。我们将此方法应用于代表相互依赖的若干网络模型（包括真实世界电网）的计算战略分析。我们的分析展示了网络结构和故障传播概率如何决定防御者在安全上过度或投资不足的倾向。