Парадокс голосования Кондорсе. Парадокс Эрроу
На этом уроке мы поговорим о проблеме выбора. С этой проблемой мы сталкиваемся каждый день: во время похода в магазин, выбора места для отдыха, голосования за старосту в классе. Но, оказывается, эта проблема существует и на уровне государства, а именно: при выборах президента, парламента, мэра города.
Сложности, которые возникают при выборе, описываются парадоксом Кондорсе (парадоксом противоречия ). Замечание, которое послужит интригой, для интереса. Идет Великая Французская революция, Кондорсе участвует в этих событиях, причём на высшем уровне. И вдруг он начинает заниматься этим парадоксом. Оказывается, его решение нужно - без него никак не получаются разумные выборы. Кругом бегают, стреляют, гильотина и прочее, а он занимается математикой (как оказалось, самым важным). Понимание того, какими должны быть выборы в демократическом государстве, во многом пришло из Франции после Французской революции. И важную роль в этом сыграла работа Кондорсе.
Рассмотрим такой пример. Есть три кандидата на выборах: , , . После голосования получили такое распределение голосов (Рис. 1).
Кажется, что кандидат должен стать президентом. Но представим, что будет проведен второй тур. В нем примут участие два кандидата, набравших в первом туре наибольшее количество голосов: кандидаты и . Может оказаться, что избиратели кандидата примут сторону кандидата (Рис. 2).
Получилось, что президентом должен быть кандидат . Как могли получиться два таких противоречивых результата?
Теперь предположим, что когда мы опрашиваем людей, мы узнаем не только, кого бы они выбрали, но и кто им больше нравится из остальных кандидатов. То есть предлагаем каждому избирателю расположить кандидатов в порядке убывания их привлекательности (Рис. 3).
Рис. 3. Результаты опроса
Видим по таблице, что в первом туре победил бы кандидат (за него 23 избирателя). Во втором туре (Рис. 4) побеждает кандидат (за него 35 избирателей).
А теперь давайте попарно сравним кандидатов. Сравнивая и , получаем: 
. А при сравнении кандидатов и с получаем, что побеждает оба раза: 
, 
. То есть правила проведения выборов полностью определяют победителя.
В нашем примере каждый из кандидатов мог бы выиграть.
Рассмотрим пример, который ближе к нашей повседневной жизни. Есть три человека, которые хотят поехать куда-то отдохнуть. Каждый из них предлагает свой вариант отдыха: на море, в лес, в горы. Как выбрать? Кажется, что сделать выбор здесь невозможно. Обычно в такой ситуации мы предлагаем два дня провести в одном месте, потом три в другом и т.п. Но может быть и ситуация, когда разделить на части не получится (например, есть маленькая сумма денег и каждый хочет купить что-то свое).
Один из вариантов решения, оценить свой выбор в процентах (Рис. 5).
Рис. 5. Результаты выбора
При таком варианте маловероятно, что не определится победитель. Но в этом выборе есть проблема: два человека им всё равно не будут удовлетворены.
Ещё один пример. Представьте, что вы выбираете пальто. Есть три варианта . При этом теплее , теплее , то есть пока можно остановить выбор на . Но намного красивее , поэтому возможен вариант, при котором вы выберете его. Мы получили, что и . Парадокс Кондорсе как раз рассматривает такие циклические предпочтения. В данном отношении нарушается транзитивность .
Теперь мы знаем, что такая проблема существует. Давайте порассуждаем, почему она возникает, когда и как ее можно решать. Отличие задачи про пальто от привычного нам сравнения (яблоко тяжелее груши, груша тяжелее апельсина, значит, яблоко тяжелее апельсина ) в том, что выбор осуществляется по двум параметрам. Если бы мы выбирали самое теплое пальто, то выбрали бы , если самое красивое, то . А вот при выборе лучшего варианта для нас происходит перескок: сначала нам нужно определиться, какой параметр для нас важнее.
Можно взять пример из спорта. В беге, кто быстрее пробежит, тот и выигрывает. Здесь все просто, так как выбор основан на одном параметре - времени. А в фигурном катании параметров намного больше: артистизм, техника, сложность и т.д. Поэтому в таких видах спорта часто возникают споры о победителях. Итак, существует общая проблема выбора по нескольким параметрам.
Вернёмся к Французской революции. Во время неё был выдвинут лозунг: «Свобода, равенство и братство». Но свобода и равенство часто входят в противоречие. Равенство подразумевает справедливость, а свобода - свободу, каждый может делать, что хочет. В результате те, кто за равенство, больше склонны к регулированию, то есть к ограничению свободы. Одни люди за то, чтобы все зарабатывали немного, рублей, но одинаково. А другие за то, чтобы кто-то зарабатывал больше, рублей, если при этом он сам будет получать рублей. Это вполне естественно, вопрос только в том - что делать, чтобы разрешить эти противоречия?
Один из вариантов мы уже рассмотрели: это ранжирование с указанием процентного предпочтения. Например, указать, что красота пальто важна для меня на , а то, насколько оно теплое, - на . То есть мы вводим единую меру (проценты), тогда сравнение становится линейным (по одному параметру), а для него транзитивность выполнена. Обратите внимание, что мы фактически вышли за рамки поставленной задачи: расширили её, ввели единую меру. Главное условие для такого решения - чтобы все участники приняли эту меру. В противном случае возникают конфликты, например, политические. Один - за свободу, другой - за равенство. Если не выйти за рамки этих различий, то останется один вариант - переубеждение, причём чаще всего силой (так возникают гражданские войны). Если же удаётся выйти за рамки задачи (например, поделить землю пропорционально интересам людей), то можно найти мирный выход: Чехословакия разделилась на Чехию и Словакию. Муж с женой для мирного решения конфликтов разводятся (выходят за рамки брака), если напрямую решить задачу примирения не удаётся.
Самая простая нетранзитивная игра известна нам с детства - «камень, ножницы, бумага» (Рис. 6).
Рис. 6. Игра «камень, ножницы, бумага»
И хотя условие о победе бумаги над камнем кажется неестественным, это важный элемент для игры. Именно цикличность позволяет играть, так как случайность выбора двух игроков означает непредсказуемость результата. Если бы не было цикличности, то всегда можно выбирать выигрышный вариант.
Вспомним о дилемме заключенного. Дилемма заключенного - это фундаментальная проблема в теории игр, согласно которой игроки не всегда будут сотрудничать друг с другом, даже если это в их интересах. Предполагается, что игрок («заключенный») максимизирует свой собственный выигрыш, не заботясь о выгоде других.
Если играть много раз, то можно начать предсказывать исходы, анализируя логику противника. Эту же идею можно использовать и в других играх, например, в игральных кубиках. Пусть у нас будут не обычные кубики, а такие, как представлено на рисунке (Рис. 7).
Ж.А. Кондорсе предложил систему голосования, при которой все варианты попарно сравниваются между собой. Вариант, который по большинству голосов лучше любого другого (при сравнении каждого варианта с каждым другим), является победителем по Кондорсе. Рассмотрим это правило на простом примере. Запишем систему предпочтений первой группы избирателей следующим образом. Если А > Б > В, то в таблице они будут представлены в форме столбца, верхняя строчка которого - кандидат А, вторая - кандидат Б, третья - кандидат В.
Запишем предпочтения всех групп избирателей (табл. 5.10(a)).
Из табл. 5.10(a) видно, что А предпочитают Б шесть избирателей, а Б предпочитают А - 15. Аналогичная ситуация и с В. А предпочитают В шесть избирателей и В предпочитают А - 15. В лучше Б для 11 избирателей, а Б лучше В - для 10. Осуществив попарное сравнение, построим таблицу 5.10(6), из которой видно, что В становится победителем по Кондорсе. Однако исход выборов может быть таким, как в случае, представленном в табл. 5.10(b) 5.10(г), когда победителя по Кондорсе нет.
Последователи теории общественного выбора наглядно показали, что нельзя целиком и полностью полагаться на результаты голосования, поскольку они в немалой степени зависят от конкретного регламента принятия решений. Сама демократическая процедура голосования в законодательных органах также не препятствует принятию экономически неэффективных решений.
Проиллюстрируем это на простом примере. Допустим, некоторое общество (или выборный орган) состоит из трех человек (Андреева, Борисова, Васильева), отличающихся друг от друга системой предпочтений.
Один из них, Андреев, ранжирует общественные цели в следующем порядке: 1 - борьба с инфляцией, 2 - политика занятости, 3 - национальная оборона. Другой (Борисов) на 1-е место ставит политику занятости, на 2-е - национальную оборону, на 3-е- борьбу с инфляцией. Предпочтения третьего (Васильева) выглядят следующим образом: 1 - национальная оборона, 2 - борьба с инфляцией, 3 - политика занятости (см. табл. 4.4). Или, в общем случае, для Андреева х >- у >- г, для Борисова у >-> z > х и для Васильева z >- х >- у. Такой набор, в котором отразились предпочтения всех участников голосования по отношению ко всем имеющимся целям называется профилем предпочтений.
Так как каждый из политиков преследует разные цели, прямое голосование не выявит доминирующей в обществе системы предпочтений. В этом случае на голосование будут поставлены пары целей.
Из табл. 4.4 видно, что борьба с инфляцией в этом обществе рассматривается как более предпочтительная цель, чем политика занятости. Такое предложение пройдет двумя голосами (Андреев - 1-е предпочтение против 2-го и Васильев - 2-е против 3-го) против одного (Борисов - 3-е против 1-го). Соответственно двумя голосами пройдет и политика занятости по сравнению с обороной (см. табл. 4.5). Если большинство предпочитает борьбу с инфляцией политике занятости, а политику занятости - обороне, то вполне логичным был бы вывод о том, что борьба с инфляцией является более предпочтительной целью по сравнению с национальной обороной (правило транзитивности). Однако голосование покажет прямо противоположный результат (см. табл. 4.4, 4.5).
Это означает, что в обществе (выборном органе) отсутствует рациональный подход, нарушается принцип транзитивности предпочтений. Подобную ситуацию Ж. Кондорсе назвал парадоксом голосования. Дальнейшее развитие эта проблема получила в работах К. Эрроу. Парадокс голосования (paradox of voting) - это противоречие, возникающее вследствие того, что голосование на основе принципа большинства не обеспечивает выявления действительных предпочтений общества относительно экономических благ.
Возникает цикличность голосования, которая была обнаружена в 1785 г. Кондорсе. Он наглядно показал, что правило большинства не позволяет определить победителя, поскольку нарушается принцип транзитивности предпочтений. Процесс голосования можно прервать на любом этапе цикла, поэтому результат коллективного выбора может оказаться произвольным. При таком результате открываются широкие возможности для влияния на исход голосования, особенно у тех, кто контролирует повестку дня (регламент голосования). Результат голосования, таким образом, становится объектом манипулирования.
Почему же возникает цикличность голосования? Чтобы ответить на этот вопрос, изобразим предпочтения наших избирателей графически (см. рис. 4.4). Отложим по оси абсцисс значения различных общественных благ х, у и 2, а по оси ординат полезность этих благ для индивидов. Функцию полезности Андреева обозначим VA, Борисова - VB и Васильева - VB. Наибольшее значение для Андреева имеет общественное благо х, среднее благо у и наименьшее - благо г. Соединим эти точки и получим графическую интерпретацию функции полезности Андреева VA. Аналогично изобразим функции полезности Борисова и Васильева. Тогда мы заметим, что предпочтения Васильева характеризуются двумя точками максимума. Это и ведет к возникновению цикла. Изменение шкалы его предпочтений таким образом, чтобы у него была только одна точка максимума, снимает проблему цикличности голосования.
Дункан Блэк4 и Чарльз Плотт5 доказали, что равновесие в условиях применения правила большинства существует только в том случае, когда оно представляет собой максимум одного (единственного) индивида, в то время как остальные индивиды могут быть разбиты на пары с диаметрально противоположными интересами.
На самом деле ошибочной является сама процедура голосования. Более того, довольно часто процедура голосования не позволяет сделать согласованный вывод. Парадокс голосования не только дает возможность объяснить, почему нередко принимаются решения, не соответствующие интересам большинства, но и наглядно показывает, почему результат голосования поддается манипулированию. Поэтому при разработке регламента следует избегать влияний конъюнктурных факторов, мешающих принятию справедливых и эффективных законопроектов. Демократия не сводится только к процедуре голосования, гарантом демократических решений должны быть твердые и стабильные конституционные принципы и законы. «Выбор таков: или свободный парламент, или свободный народ. Чтобы сохранить личную свободу, - пишет Ф. фон Хайек, - нужно ограничить всякую власть - даже власть демократического парламента - долговременными принципами, одобренными народом»6.
Когда в конце XVIII века французский ученый Жан-Антуан-Никола де Кондоpсе начал изучать принципы коллективного принятия решений, он обратил внимание, что при соблюдении правила большинства возможны очень неожиданные результаты. Случается так, что вообще невозможно принять какое-то согласованное коллективное решение либо даже принимается такое решение, которое не поддерживается ни одним из голосующих. Например, однажды Французская академия, членом которой состоял Кондорсе, проголосовала сначала за то, что провести очередное собрание в Версале лучше, чем в Париже, затем - что лучше в Фонтенбло, чем в Версале, и, наконец, - лучше в Париже, чем в Фонтенбло. Это явление в современной политэкономии называют парадоксом Кондоpсе.
Открытый более 200 лет тому назад, парадокс Кондорсе надолго оказался забытым. В конце XIX века его повторно открыл английский математик Чарлз Доджсон (мы его лучше знаем как писателя Л. Кэрролла), но и это вторичное открытие прошло мимо внимания современников. Подлинный триумф идей Кондорсе начался лишь в 1950-е годы, когда американский экономист Кеннет Эрроу (лауреат Нобелевской премии по экономике 1972 года) придал им законченную форму в своей теореме о невозможности последовательной демократии.
В своей докторской диссертации Эрроу проанализировал условия принятия групповых решений демократическим путем при соблюдении индивидуальных предпочтений (согласно аналогии политики с рынком). При помощи экономико-математического моделирования он доказал, что последовательно демократическое принятие решений принципиально невозможно!
Более точно смысл теоремы Эрроу заключается в том, что невозможно найти такие правила голосования, чтобы всегда соблюдались все следующие элементарные правила коллективного принятия решений:
- Транзитивность (если, например, избиратель предпочитает Путина Ельцину, а Ельцина считает лучшим, чем Жириновский, то он, соответственно, считает Путина лучшим, чем Жириновский);
- Парето-эффективность (более эффективным считается решение, которое улучшает благосостояние хотя бы одного человека, не ухудшая жизнь других);
- Отсутствие диктатуры (нельзя, чтобы кто-либо мог единолично принимать ответственные решения, навязывая их остальным);
- Независимость от посторонних альтернатив (если, например, на голосование ставится вопрос о выборе между Ельциным и Путиным, то избиратель не должен голосовать за менее приятного Ельцина в расчете «расчистить дорогу» наиболее привлекательному для него Явлинскому, который на данных выборах вообще не баллотируется).
Парадокс Кондорсе (парадокс голосования)
Проблема состоит в следующем: если в обществе не существует единодушия по поводу принятия тех или иных альтернативных программ, то каким путем можно выявить общественные предпочтения?
При изучении микроэкономики мы исходили из того, что отдельные индивидуумы поступают рационально при выборе между различными альтернативами. Один из признаков рациональности - транзитивность предпочтений индивида. Например, если вы яблоки любите больше, чем апельсины, а апельсины больше, чем грейпфруты, то при выборе между яблоками и грейпфрутами вы предпочтете яблоки. Казалось бы, если «человек экономический» в состоянии сделать рациональный выбор, то и общество в целом способно осуществить такой выбор. Но как реализовать коллективный рациональный выбор? Возможный на первый взгляд ответ - по принципу большинства при голосовании. Да, это было бы просто, если бы имелась одна программа, или альтернатива. И так же несложно было бы осуществить рациональный коллективный выбор, если было бы очевидное большинство даже при наличии более одной или двух программ (табл. 4.1).
Допустим, предлагается три программы (А, В, С) для выбора тремя индивидами (или тремя представителями одинаковых по численности групп): Красновым, Черновым и Беловым. Они ранжируют свои предпочтения, ставя А, В, С на 1-е, 2-е или 3-е место.
Таблица 4.1
Предпочтения избирателей в случае очевидного большинства голосов
В данном случае сразу видно, что общество твердо предпочитает альтернативу А. Она стоит на 1-м месте у Краснова и Чернова, т.е. большинство голосов позволило сразу выявить «победителя» среди альтернатив.
Тем не менее может сложиться ситуация, когда надо выбирать между несколькими альтернативами, и предпочтения тогда иные (табл. 4.2).
Таблица 4.2
В ситуации, представленной в табл. 4.2, придется выбирать попарно.
Вначале делается выбор между А и В - большинством голосов выберут А (Краснов и Белов предпочитают эту альтернативу, ставя ее соответственно на 1-е и 2-е место). Затем надо выбрать между В и С - выберут В (Краснов и Чернов за В). Далее надо выбрать между А и С - выберут С (Чернов и Белов за С).
Но ведь, казалось бы, если соблюдается принцип транзитивности на уровне индивидуального выбора (индивид предпочитает альтернативу А альтернативе В и альтернативу В альтернативе С), то и общество должно предпочесть альтернативу А альтернативе С. Однако в случае коллективного выбора, приведенного в табл. 4.2, наглядно показано, что принцип транзитивности нарушен. Эта таблица иллюстрирует парадокс Кондорсе, демонстрирующий непоследовательность голосования простым большинством голосов. Иначе говоря, голосование по такому правилу не всегда приводит к рациональному коллективному выбору, несмотря на демократичность этой процедуры.
Обратим внимание на то, что в рассмотренном выше примере механизм голосования приводит к «зацикливанию» . Действительно ли нам удалось найти общественные предпочтения и таковыми являются предпочтения сторонников альтернативы С? Окончательный выбор будет зависеть от порядка попарного выявления предпочтений индивидов. Так, в отличие от приведенного выше примера можно вначале выбирать между А и С, затем между В и С и, наконец, между А и В. Последний выбор окажется в пользу альтернативы В. Общество будет непрерывно двигаться по кругу, поскольку попарное голосование превращается в бесконечный цикл.
В связи с «зацикливанием» теория общественного выбора рассматривает проблему манипулирования повесткой дня. Это понятие означает, что в случае «зацикливания» исход голосования будет зависеть от индивида, определяющего процедуру голосования, т.е. порядок, соответственно которому будет проходить попарное голосование. Парадокс Кондорсе показывает, какими могут быть уловки председательствующего, чтобы протащить нужную ему программу, например программу А. Он устанавливает такую процедуру голосования, когда проигравшая при попарном выборе альтернатива выбывает из дальнейшего рассмотрения, а также определяет очередность голосования. Так, если требуется выбирать между А и С и председательствующий желает «протолкнуть» программу А, хотя ожидается, что избиратели проголосуют за С, нужно выставить хорошо подобранную программу В. И проголосовать вначале между В и С. Тогда выиграет программа В, и С выбывает из дальнейшей процедуры голосования. А потом выбирать между А и В, и в таком случае выиграет А, что и требовалось манипулятору! Проблема манипулирования, рассматриваемая в теории общественного выбора, делает понятной ту важность, которую придают участники политического процесса постам председательствующего в законодательных собраниях, избирательных комиссиях и т.п.
Мы должны констатировать, что в обществе не существует транзитивности предпочтений, поскольку результаты выбора могут меняться в зависимости от процедуры коллективного голосования. А ведь на индивидуальном уровне это невозможная ситуация. Например, если вы рациональный индивид, то, любя больше Аню, чем Валю, а Валю больше, чем Свету, вы не измените своих предпочтений относительно этих девушек, как бы попарно вам ни предложили выбирать: вначале между Аней и Валей или вначале между Аней и Светой и т.п. Аня всегда будет занимать у вас первое место, т.е. индивидуальный выбор всегда тран- зитивен.
Парадокс Кондорсе породил большой поток научной литературы. Интерес к нему вновь возник в середине прошлого века в связи с работами К. Эрроу, сформулировавшего в 1951 г. свою знаменитую теорему о невозможности . Парадокс Кондорсе может рассматриваться как частный случай этой теоремы.
- Французский философ, математик и общественный деятель маркиз МариЖан Антуан Николя де Кондорсе (1743-1794) обнаружил проблему «зацикливания» еще в 1785 г.
- Эрроу К.Дж. Коллективный выбор и индивидуальные ценности. М. : Изд.дом ГУ ВШЭ, 2004.
Титульная страница сочинения, в котором Кондорсе сформулировал свой парадокс.
Опыт применения анализа к проблеме вероятности решений большинством голосовПарадо́кс Кондорсе́ - парадокс теории общественного выбора, впервые описан маркизом Кондорсе в 1785 году .
Он заключается в том, что при наличии более двух альтернатив и более двух избирателей коллективная ранжировка альтернатив может быть цикличной (не транзитивна), даже если ранжировки всех избирателей не являются цикличными (транзитивны). Таким образом, волеизъявления разных групп избирателей, каждая из которых представляет большинство, могут вступать в парадоксальное противоречие друг с другом.
На практике идея о необходимости ранжирования кандидатов реализована в голосовании по методу Шульце .
Кондорсе определил правило, по которому сравнение выбираемых альтернатив (кандидатов) производится с учётом полной ординалистской информации о предпочтениях избирателей.
Согласно принципу Кондорсе, для определения истинной воли большинства необходимо, чтобы каждый голосующий проранжировал всех кандидатов в порядке их предпочтения. После этого для каждой пары кандидатов определяется, сколько голосующих предпочитает одного кандидата другому - формируется полная матрица попарных предпочтений избирателей.
На базе этой матрицы, используя транзитивность отношения предпочтения, можно попытаться построить коллективную ранжировку кандидатов.
Сравним этот вывод с возможным исходом голосования по мажоритарной системе относительного или абсолютного большинства.
Получаем, что правила игры будут определять победителя, и эти победители будут разными при различных правилах голосования. Согласно второй, широко используемой в мире процедуре победить может кандидат, который при попарном голосовании проиграл бы отсеянному в первом туре кандидату в отношении вплоть до 1 к 1,99… Парадоксальность такой ситуации на реальных выборах иногда путают собственно с парадоксом Кондорсе. Принцип Кондорсе устраняет подобные ошибки, связанные с неполным учётом предпочтений избирателей в первом туре, но может приводить к неразрешимому противоречию.
В силу симметрии в таком виде парадокс неразрешим никакими ухищрениями. Но если заменить отдельных избирателей в этом примере на три группы с близким, но не одинаковым числом избирателей, например, 9, 10 и 11, то метод Шульце позволяет формально определить победителя. Хотя парадоксальная цикличность коллективной ранжировки сохраняется.
В другой форме парадокс Кондорсе возникает при постатейном принятии некоторого постановления или закона, когда каждая из статей закона принимается большинством голосов, а поставленный на голосование закон в целом отвергается (иногда даже стопроцентным большинством голосующих). Либо наоборот, вполне возможно, что коллективно будут приняты решения, которые на индивидуальном уровне не поддерживал ни один из голосующих.
Пример . Пусть у нас имеются три человека, голосующих по трем вопросам. Первый из них голосует «да» по первому вопросу, «да» по второму и «нет» по третьему («да»/«да»/«нет»), второй - «да»/«нет»/«да», третий - «нет»/«да»/«да». Суммарный итог голосования подсчитывается как соотношение сумм голосов «да» и «нет» по каждому из вопросов. В рассмотренном случае суммарный итог голосования будет «да»/«да»/«да». Этот итог не отражает мнения ни одного из голосовавших и, естественно, не удовлетворяет никого.
