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26.5.12

1637.- Teoria algoritmica de juegos (3)

(viene de aquí)

Self-fish routing

En el segundo ejemplo cambia la situación. Acá uno o más jugadores tratan de rutear un cierto volumen de datos/líquidos por una red y el costo será proporcional al tiempo que se tarda en recorrerla. Incluso con un solo jugador que dirige el tráfico hay problemas...

* * *


Segundo Ejemplo

El ejemplo lo propuso Pigou, en 1920:


La ruta A tarda 1 independiente del tráfico, mientras que la ruta B se congestiona cuando el tráfico se incrementa. Acá, el tráfico se puede considerar formado por
unidades muy pequeñas, que pueden ir por una ruta u otra (paquetes de información, gotas de agua).

Supongamos que tenemos que mandar 1 GB, y en B el costo es 1 segundo, c(1 GB)=1'. Entonces el equilibrio de Nash es mandar 1 GB por B, y nada por A. ¿Por qué? Porque si dividimos el giga de datos en paquetes, y mandamos p paquetes por A, y el resto por B, cualquiera de los paquetes que va por A tarda 1, y si se cambia a B llega antes (porque el total de datos en B con ese paquete extra sigue siendo menor a 1 GB, y tardarán menos de 1). En definitiva, el único equilibrio de Nash es mandar todo por B.

Ajá... ya tenemos el juego, las reglas, los costos, el equilibrio de Nash... ¿qué nos podría interesar optimizar? Bueno, una posibilidad es mejorar el tiempo promedio que tardan los paquetes en cruzar.

Si metemos 1 GB por B, llegan todos 1 segundo más tarde. Si lo metemos por A, también... pero si metemos mitad y mitad, la mitad que va por A tarda 1 seg, y la otra
solo medio segundo.

El tiempo promedio que tarda un paquete es 1.(1/2) + (1/2).(1/2) = 3/4, mejor que el tiempo del Nash que era 1.

El precio de la anarquía es igual al precio de la estabilidad, y es 1/(3/4)=4/3.

* * *


El peor de los mundos

Un gran resultado de Roughgarden y Tardos es que en toda red, sin importar su longitud, ni su complejidad, el precio es 4/3 si los costos de cada link son lineales en el tráfico.

Es decir, si cuando hay un flujo x por un link el costo es ax+b, con a y b fijos, entonces el precio de la anarquía es menor 4/3, y esto es independiente de la
topología de la red.

El ejemplo de Pigou, de 1920, resultó ser el peor de los mundos posibles.

* * *


El mejor de los mundos

¿Y si los costos no fueran lineales? ¿Cuadráticos, cúbicos, polinomiales, racionales...?

Bueno, Roughgarden atacó ese problema aquí (free). Por ejemplo, para polinomios de grado p, la clave es modificar el ejemplo de Pigou, y poner un costo a la ruta B de xp. Una cuenta astuta, pero elemental, prueba que el precio es del orden de p/log(p). Tambien las cosas son independientes de la topología de la red, y del polinomio exacto involucrado.

Comparado, el ejemplo de Pigou es el mejor de los mundos posibles.

* * *


Qué falta?

Mucho, que reservo para la clase del jueves, e iré incluyendo según el ánimo/interés de aquí en más:

  • Una aplicación del ejemplo de Pigou de por qué podría interesarnos minimizar el tiempo promedio.


  • El ejemplo que da el peor precio de la estabilidad en problemas como el del primer ejemplo, donde cada jugador elige una ruta y comparten los costos quienes usan la misma. Es del orden del logaritmo de k, donde k es el número de jugadores.


  • La definición de juegos potenciales, o de congestión, que inluyen las dos grandes familias de juegos consideradas: jugadores eligiendo caminos en una red (atomic games), o envío de datos por una red (nonatomic games), donde se comparten los costos al usar un mismo camino, pero encareciéndolo por congestionarla.


  • Shapley... pobre Shapley!


  • Varios teoremas lindos: cotas para los precios de la estabilidad y de la anarquía en estos juegos, existencia de equilibrios de Nash puros,...


  • El precio de la Malicia: hay jugadores bizantinos cuyo único objetivo es cagarle la vida al resto... (ejmplos)


  • Otros ejemplos.


  • Más ejemplos.


  • La paradoja de Braess.


  • Problemas abiertos.


  • Diseño de mecanismos: ¿cómo reducir el precio de la anarquía/estabilidad?


  • * * *


    Gran laburo el de esta gente, felicitaciones!

    again, for the Carnival, now at Gaussianos

    25.5.12

    1636.- Teoría algorítmica de juegos (2)

    (viene de Teoría algorítmica de juegos 1)

    Ineficiencia


    Consideren un juego, sus reglas, y los pagos y costos por participar. El problema principal que esta gente quiso resolver es el de analizar la ineficiencia asociada con la libertad que tienen los jugadores para elegir qué hacer. Claramente, si no hay restricciones, cada jugador actúa por su propio interés, pero el resultado al que se llega puede ser malo desde el punto de vista social o colectivo.

    En Una mente brillante se dice que Nash refutó a Adam Smith, mostrando cómo todos podían beneficiarse, etcétera. Ni ahí. Hay equilibrios de Nash donde la mano invisible que elige las estrategias producen resultados desastrosos (de los cuales nadie quiere salir, porque empeora su situación), y hay ejemplos que lo muestran claramente.

    * * *


    Primer Ejemplo

    El primer ejemplo NO es el dilema del prisionero. Ahí no hay opción: el juego tiene un solo equilibrio, así que no tienen chances de hacer nada. En cualquier situación, confesar es mejor que quedarse callado, y si bien se llega a un resultado no deseado, es clarísimo que no hay alternativas.


    El primer ejemplo es una red con dos caminos A y B para ir de s a t. Pero A cuesta K y B cuesta 1+E, con E muy pequeño. Tenemos también K jugadores, que deben elegir ruta, y compartirán el costo de una ruta aquellos jugadores que la elijan.

    Observemos que si todos van por el camino B, cada uno paga (1+E)/K, muy poco, y a nadie le conviene desviarse porque pagaría K, muchísimo.

    Pero resulta que hay otro equilibrio de Nash, muy ineficiente, y es que todos elijan la ruta A: cada uno paga 1, y si un jugador se desvía, pagaría 1+E. Resultado: se quedan todos en la ruta A, pagando en total K.

    Bienvenidos a la ineficiencia de la mano invisible de Nash.

    * * *


    Antes de otro ejemplo, veamos que buscaron resolver los seis ganadores del Godel de este año. Para analizar la ineficiencia de un juego hay que contestar las siguientes preguntas:

  • 1.- ¿Cuáles son los pagos?




  • El problema se simplifica si hay un valor monetario (se paga o cobra cierta cantidad según qué hacen todos), pero también se puede considerar el tiempo que lleva una tarea (si bien time = money, hay situaciones donde el presupuesto no importa con tal de minimizar el tiempo).


  • 2.- ¿Cómo comparar los distintos resultados del juego?




  • Si bien 1.- sugiere minimizar costos ó tiempos, o maximizar ganancias, hay que distinguir entre dos enfoques:

    -Utilitario: buscamos minimizar el costo (o tiempo) general, tal vez a costa de matar a algún jugador, que corre con todo el costo.

    -Igualitario: se quiere reducir el costo máximo de los jugadores.

    Según el contexto, habrá que ver cuál conviene, definir la función correspondiente, y se busca el valor óptimo.

  • 3.- ¿Qué quiere decir 'casi óptimo'?



  • La solución que eligieron es dividir el valor óptimo y el valor de la función en un equlibrio. Si esa razón está cerca de uno, podemos pensar que el equilibrio es casi óptimo. Y es fácil comparar, diciendo que es un tanto por ciento peor, o que cuesta el triple, etc. Además, como dicen en el libro: casi todos usan ese parámetro...

    En la elección de cómo comparar, se llegó a un equilibrio ¿será cercano a un óptimo? :-)


  • 4.- ¿Qué equilibrios se considerarán?




  • Acá no hay mucha vuelta: son los equlibrios de Nash, preferentemente los equilibrios en estrategias puras, y se mira cuánto valen para la función del punto 2.-


  • 5.- ¿Qué pasa si hay más de un equilibrio?




  • Ahí vienen las dos definiciones importantes:

    Precio de la Anarquía: es la razón (definida en 3.-) entre el peor valor de la función evaluada en los equilibrios (4.-) y el valor óptimo (2.-).

    Precio de la Estabilidad: es la razón (definida en 3.-) entre el mejor valor de la función evaluada en los equilibrios (4.-) y el valor óptimo (2.-).

    En el ejemplo de la red de dos caminos, el óptimo (utilitario e igualitario) es que todos vayan por B, que era un equilibrio de Nash. Como ese equilibrio coincide con el óptimo, el precio de la estabilidad es 1. Pero hay un equilibrio cuyo costo es K, con lo cual el precio de la anarquía es

    (valor del equilibrio)/óptimo = K / (1+E) ~ K.


    * * *


    Precio de la estabilidad

    Recordemos que en un equilibrio de Nash nadie tiene motivos para desviarse, lo cual estabiliza una situación: si todos estamos haciendo algo, y nadie gana más por desviarse unilateralmente, entonces seguiremos haciendo todos lo mismo.

    En cualquier elección de estrategias que no sea un Nash, habrá un jugador que tiene incentivos por desviarse, con lo cual es difícil lograr que todos se coordinen en una situación (por ejemplo, la que da el valor óptimo) si esta no es un Nash. El precio de la estabilidad es lo mínimo que tenemos que sacrificar para tener un Nash.

    * * *


    Precio de la anarquía

    El precio de la anarquía, en cambio, es el peor caso que puede darse. Nos alejamos del óptimo, y nadie tiene incentivos para cambiarse. Cuando hay un único equilibrio, mala suerte, coincide con el precio de la estabilidad y no hay mucho más para decir.

    El problema más grave es cuando hay varios equilibrios y justo ese es fácil de descubrir, o es el que se implementa fácil o rápido por razones dinámicas. Veamos el ejemplo inicial con otra óptica.

    Vivir en el centro de Buenos Aires es una locura, y si bien muchísima gente trabaja en el centro, prefiere vivir en Pilar, o Tigre, zonas alejadas desde las que sólo se llega en auto. Si K personas viven en Pilar, salen a las 8hs y vuelven a las 18hs, cada una pagando el costo de un auto, unas 8-10 podrían pagar mucho menos y mantener una combi que los lleve/traigo más o menos en el mismo tiempo. El tema es que cuando un country comienza a formarse, como los habitantes son pocos, la única solución es que cada uno resuelva su problema de transporte con su propio auto.

    La formación de una villa sigue una dinámica similar: cada familia ocupa parcelas de un terreno, hasta cubrir por completo el área disponible. Abrir luego caminos internos (para circular con más comodidad o seguridad, llevar luz o agua, etc) termina siendo imposible, porque es necesario desplazar algunas familias, y en ocasiones ya no hay donde ubicarlas a menos que sea en otra parte.

    El problema se ve también en las partes más viejas de las ciudades, donde la estructura antigua tiene calles intransitables para la modernidá, e invitan a carnicerías históricas, tales como en el centro de Buenos Aires, cuando se demolió parte del Cabildo para facilitar el tránsito. Bueno, también a Vieytes se le ocurre instalar su jabonería justo donde hoy (25 de Mayo, pero 202 años después) tenía que pasar la Avenida 9 de Julio...

    * * *


    Continuará.

    (y esta vez, el Carnaval está en Gaussianos.)

    23.5.12

    1635.-. Teoria algoritmica de juegos


    Al paso que voy, casi no posteo en este Carnaval. Pero quiero preparar una clase para el 31/5, y su contenido me viene bien para acá. O el Carnaval me viene bien para prepararla... no se. Allá vamos.

    * * *


    Introducción

    La semana pasada, la ACM entregó el premio Godel, destinado a avances en lógica o fundamentos de la computación, y los ganadores fueron seis personas por tres papers que escribieron en parejas:

  • Elias Koutsoupias and Christos H. Papadimitriou, Worst-case Equilibira (2009).



  • Tim Roughgarden and Eva Tardos, How Bad Is Selfish Routing? (2002)



  • Noam Nisan and Amir Ronen, Algorithmic Mechanism Design (2001).



  • De paso, los tres primeros escriben en el blog Turing's invisible hand (agtb.worpress.com, por algorithmic game theory blog).

    Más info sobre la teoría de juegos algorítmica se puede encontrar en el libro de Vazirani, Nisan, Roughgarden, y Tardos, Algorithmic Game Theory, Cambridge University Press, 2007. Se baja
    gratis un pdf (non-printable, je!) de la editorial o las páginas de los autores.


    * * *


    El trabajo que hicieron se aplica a problemas interesantísimos de redes (incluyendo tráfico, no solo internet o redes de comunicaciones), y pienso desarrollar lo básico en los próximos posts.




    Problema relacionado: hallar una localidad y las rutas adecuadas para que se junten a festejar, si deben viajar desde Stanford, Cornell, Berkeley, Atenas, Jerusalem y Haifa con los (apenas) 5000 U$S de premio...




    (y esta vez, el Carnaval está en Gaussianos.)

    15.3.12

    1632.- Elsevier

    [Otra vez me colgué sin postear... pero estoy leyendo unos cuantos papers, blogs, (principalmente, de teoría de juegos) y otras cosas. Me parece que voy a empezar a subir acá algunos comentarios sobre lo que encontré.]



    * * *

    Elsevier. Unas tres semanas atrás, Elsevier hizo una serie de concesiones, tales como retirar su apoyo a la Research Works Act, reducir los precios, y abrir los archivos de algunos de sus journals. Gowers, desde entonces, no ha vuelto a escribir sobre el tema.

    La verdad, mucho field pero poca street... desperdiciaron una oportunidad para hacer algo bueno. Los argumentos del boicot han sido malos, como mencionaba antes, y no han ofrecido soluciones. Una pena. Si hubiesen lanzado el "Electronic Journal of Linear and Nonlinear Mathematical and Functional Analysis, and applications to ODEs and PDEs", publicando la misma cantidad de papers que los cuatro journals que Elsevier tiene entre los buenas del área, muchos estaríamos agradecidos.



    * * *


    Detalles. Un par de puntos importantes que los impulsores del boicot omiten son los siguientes:



  • Casi todas las editoriales apoyaban la Research Works Act, incluídas la AMS y Springer, por mencionar las principales, y también varias universitarias; a éstas no se las boicoteó.




  • En matemáticas, los journals de Elsevier no están entre los más caros. La AMS tiene una lista de journals con los costos por página, que es un criterio importante que se debería mirar. Claramente, Elsevier está lejos de ser la peor editorial.




  • El argumento de los paquetes de journals que no se puedan abrir, o que no se vendan journals individuales, no es cierto. En Argentina se renegoció el precio hace unos años, y se dejaron journals de lado, por ejemplo. Pero pueden ir a la página de cada journal y ver los precios individuales, o acá arman su paquete.




  • Tres no son un par.




  • * * *


    Otras voces. Los blogs de teoría de juegos parecen estar en contra del boicot (en proporción 3 a 1, por los que ví). Y son bastante interesantes las críticas que hacen. El tema es que matemáticas discreta, combinatoria, juegos, computer sci., etc., son áreas que tienen muy buenos journals en Elsevier, que publican allí sus conferencias, y se han adaptado tan bien, que casi el 100 por ciento de los papers están gratis en el arxiv o las páginas de los autores. ¿Qué sentido tiene, entonces, tirar abajo el prestigio de estos journals? ¿y qué se hace entre medio? Por ejemplo, ¿dónde debería publicar alguien que todavía no tiene tenure?

    Respecto a la crítica a los supuestos paquetes de subscripciones que arman en el fondo, uno muestra que en definitiva es un problema de precios (los journals X que quiero me cuestan Y, que los otros estén o no, no me aportan ninguna utilidad). Otro punto es el tema de los derechos y el copyright de los artículos. Encontré varias historias divertidas al respecto, que comentaré en otro post. Pero también parecen tener alternativas, y es un punto al que habría que volver: ahí hay una pelea para dar que ni siquiera comenzó.

    Se alarga mucho, sigo después.

    17.11.11

    1620.- Otra demo y van...

    Parecería ser que √2 no es un número racional.

    Esto quiere decir que √2 no sería de la forma a/b con a y b naturales.

    En otras palabras, si multiplicamos √2 por un natural n, nunca tendríamos otro natural.

    * * *


    Llamemos A al conjunto de naturales n tales que n √2 es un natural, y veamos que es vacío.

    * * *


    Pero √2 > 1, así que si n√2 = m =n+j con j mayor o igual a 1,
    despejando
    n(√2 - 1) es natural.


    Nuestro conjunto A está incluído en otro B, los naturales tales que n(√2 - 1) es natural.

    Y, si n está en B, n(√2 - 1) también, porque

    n(√2 - 1)(√2 - 1) = n(2-2√2 +1)

    n(2-2√2 +1) =n - 2n(√2 - 1)


    todos son enteros, y el número es positivo, porque n(√2 - 1)(√2 - 1) = n(√2 - 1)2
    .

    * * *


    Si le digo que ya está, capaz que no me cree.

    Pero el argumento es que B vive en los naturales, y entonces tiene un menor elemento, h.

    Pero ese menor elemento de B multiplicado por (√2-1) es otro elemento de B, más chico. Así que B es vacío.

    Y como A está incluído en el vacío, no puede tener muchos elementos. Ninguno, en realidad.

    unknown origin

    8.8.11

    1616.- !Xoon - Lenguajes II

    En el post de hoy no habrá jambuyís, si total se consiguen bien fácil por la red. Hacían falta en el anterior para introducir un concepto que nuestros lenguajes parecen estar perdiendo, al relegarse el vínculo original entre las palabras y su significado.

    * * *


    El !Xoon (léase el ! como un 'click') es un lenguaje en vías de extinción que se habla en el desierto del Kalahari, entre Namibia y Bostwana. Tiene una versión oriental y otra occidental, lo cual no ayuda... Google no me tira resultados buenos entre los primeros (¿a ver a ustedes !xoon?), pero el scholar sí: !xoon. Obsérvese, de paso, la compleja interrelación entre distintas lenguas de la zona y su evolución:



    En Namibia, apenas el 1% de la gente (unas 20 mil personas) habla alguno de los 18 lenguajes originales que perduran. El resto se maneja con afrikaans, alemán o inglés.

    Se puede argumentar que más les valdría hablar inglés a todos, por las posibilidades que ofrece en un mundo globalizado, etcétera, pero la realidad es que el 7% que lo habla en Namibia está muy cerca del 6% de blancos que viven allí. Tampoco la web 2.0 y boludeces similares parecen prioritarios en un país con un 20% de afectados de HIV.

    * * *


    ¿Entonces? La extinción de un idioma parece un problema menor frente a la extinción de la población que lo habla... pero el tema es que ambas cosas van juntas.

    Cuando un idioma se va, se pierde una visión del mundo muy precisa, adapatada a esa región. En !Xoon, por ejemplo, nubes se dice casa de aguas, y esto revela -en la palabra nube- un sentido que se transmite al enseñar el vocablo mismo.

    * * *


    En estos lenguajes una palabra no sólo describe un animal, o un accidente de terreno, arrastra relaciones entre las cosas que permite transmitir conocimientos ancestrales críticos para la supervivencia.

    Claro, no es sólo el Kalahari el que nos muestra estas cosas, pero dejemos para más adelante la mítica leyenda urbana de "nieve" y los esquimales, y otros ejemplos más precisos.

    5.8.11

    1615.- Jambuyi - Lenguajes I

    En el mundo se hablan unos 6500 lenguajes, la mitad de los cuales desaparecerá en los próximos 100 años. El 10 por ciento desaparecerá en los próximos 25 años.

    * * *


    Hay unos 200 lenguajes con menos de 10 personas que los hablan, y otros 350 que no llegan a 100 hablantes.

    * * *


    Hay unos 100 lenguajes nativos en la zona de California, y ningún niño menor a diez años los está aprendiendo. Todos hablan ya inglés o español.

    * * *


    Tefvik Esenc murió en 1992, su lápida dice:

    This is the grave of Tefvik Esenc. He was the last person able to
    speak the language they called Ubykh.


    Mandó hacer la lápida en 1982. Me pregunto si la inscripción está en inglés.

    * * *


    Yuri y Anna Baydashev fue el último matrimonio capaz de hablar entre sí en Os, un lenguaje hablado en Siberia. Yuri quedó sordo en 2005.

    Hay unas 30 personas que hablan Os. El más joven, 54 años.

    * * *


    Don Blas Wilfredo Omar Jaime, de Nogoyá, Entre Ríos es el último descendiente de los chanás, lengua cuyo último registro era del 1815.

    La madre le enseñó en secreto (lo venían haciendo las mujeres de la familia, pero él no tuvo hermanas). Un texto que había pasado la familia durante años reveló una mezcla con el mbeguá, un lenguaje casi desconocido, que se creía extinto desde antes del 1700.

    Ya en 1582 Juan de Garay habla de los "meguay", y en el s. XVIII se llamaba "meguas" a los indígenas o descendientes de ellos de la mesopotamia argentina. La terminación está clarísima en Paraguay, Uruguay, Gualeguay,...

    * * *


    Jambuyi: cerros (o montes) de leche.


    * * *


    A seguir laburando...

    24.3.11

    1607.- Fibonacci y los conejos pájaros - CdM

    Corto de tiempo, elijo postear un clásico: el problema de Fibonacci sobre los pájaros:

    Un hombre compró perdices, palomas y passeridaes, 30 aves por 30 denarios. Una perdiz cuesta 3 denarios, una paloma 2, y un passeridae 1/2. ¿Cuántos compró de cada clase?



    Passeridae, más conocido como gorrión.



    * * *


    A primera vista, parece fácil de resolver, aunque si uno prestó atención, verá que sólo hay dos ecuaciones para tres datos.

    Eso puede ser un problema. ¿Por qué no prueba hacerlo antes de seguir leyendo?

    * * *


    El truco, para la ecuación que falta, es que tenemos también tres inecuaciones (las cantidades de...) P1 (perdiz), P2 (paloma) y P3 (passeridae) son mayores a cero.

    Y eso alcanza, junto a una simple congruencia, para resolver el problema:

    P1 + P2 + P3 = 30

    6P1 + 4P2 + P3 = 60


    Si a la segunda le restamos la primera, nos queda:

    5P1 + 3P2 = 30

    con lo cual 3 debe dividir a P1, y 5 a P2.

    No hay mucho que revisar, enseguida aparece la única solución posible.

    Para el Carnaval, esta vez vía Gaussianos

    17.1.11

    1597.- Loterias, seguros, alarmas y mantenimiento - CdM X

    No pensaba postear este Carnaval (que por acá son vacaciones!) pero me decidió la cantidad de posts que vi el mes pasado sobre las loterías, y el tema se multiplicó en las redes, comentarios, linkeos, buzzeos.... Algunos llegaron a ser ofensivos: que el juego es el impuesto al idiota, que es para los imbéciles... llegando a perder de vista que deberíamos, si pretendemos hacer alguna clase de divulgación, tratarlo lo más científicamente posible. Gaussianos fue la excepción: ni él ni sus comentaristas agregan estos juicios de valor, y se limitan a las cuentas puras y duras.

    Lo más triste es que esta misma gente que dice lo que dice no tiene reparos en asegurar su automóvil, ponerle alarmas de robo, revisarlo con un mecánico antes de un viaje, contratar coberturas médicas o hacerse chequeos...; y hasta se ofenderían si se los trata de idiotas por esto. Pero las motivaciones atrás de unas y otras conductas son las mismas, así que nones: somos todos una manga de boludos.

    Bien, así que vamos entonces a defender, no el juego ni mucho menos al jugador patológico, sino a la conducta completamente racional de jugarse un numerito de vez en cuando, o un billete una vez al año a la lotería.

    * * *


    Un concepto clave para acercarse al tema es la utilidad esperada: se supone que uno analiza los valores esperados de las decisiones que estamos por tomar, y elige la de mayor esperanza en el sentido probabilístico.

    Otro, es que nuestra función de utilidad (resumiendo, mide el valor que le damos a una cantidad de dinero), no debería ser lineal, sino cóncava, como raíz de x o el logaritmo: deberíamos valorar más que nuestro capital aumente 1 peso cuando tenemos poco que cuando tenemos mucho.

    Y eso nos tira de cabeza en la aversión al riesgo: con una utilidad cóncava, valoramos más un peso que apostarlo a una lotería cuya esperanza de pago también es un peso... ni hablar entonces de jugar si el pago es menor, como bien calcularon Gaussianos o Tito!

    Si tomamos estas tres cosas como axiomas inamovibles, usual en la teoría de juegos, no deberíamos jamás apostar a menos que la esperanza matemática sea positiva.

    * * *


    Pero. Porque la cosa tiene su pero.

    Para empezar, esto aplicado al hombre común asume que sabe proba y que puede hacer todas las cuentas... una suposición fallida por donde se la mire. Y no es cuestión de llamarle tarado al ignorante, que ahí ya hay un error, cometido desde la soberbia del que sabe.

    Por otra parte, asumimos que sólo la cuestión monetaria afecta la función de utilidad y que sólo juega para maximizar su riqueza: que no está comprando el boleto por tradición, o con unos amigos o compañeros de oficina como parte de una camaradería que aún perdiendo se fortalece, o que la esperanza (no la matemática, la de ganar) tampoco vale nada. Y al llamarlo idiota por eso ya hay otro error, despreciar el valor de lo humano, cometido desde la pedantería de creerse tan frío como las matemáticas que uno sabe.

    Y por último, creer que la utilidad la elegimos racionalmente nosotros, y que decidimos si es cóncava o convexa a voluntad, y no algo intrínseco a nuestra naturaleza, que difícilmente cambiemos por mucha matemática que aprendamos. Y ahí también ya hay otro error, porque ya estamos hablando de algo que no entendemos del todo, y se relaciona con la diversidad de nuestros gustos, un error que se comete desde la ilusión de que todo es medible con una única escala de valores posible, algo que debería detectarse como falso por poca matemática que se sepa.

    * * *


    Y mientras voy empezando, ya terminé, así que dejo para una segunda parte el resto: la relación con los seguros y las alarmas y el mantenimiento.

    Me voy a hacer una quiniela y sigo tipeando.

    7.1.11

    1596.- El instante en que el caos se convierte en calma

    Siempre quise comprender por qué un hombre inculto como Gengis Khan a la cabeza de sus guerreros fue capaz de vencer a las sofisticadas organizaciones militares y naciones prominentes muy alejadas de las estepas de Mongolia y crear un imperio jamás visto. ¿Cuál era su arma infalible? Creo que tengo la respuesta

    -¿Cual es?

    -Sus largas flechas. El modo en que el jinete se fundía con su caballo. La capaciad de encontrar el instante maravilloso en que la flecha lanzada tenía más probabilidades de dar en el blanco aunque el caballo galopase a gran velocidad. Al igual que todas las respuestas importantes, era sencilla. A veces me sonrojo al pensar que me llevase tanto tiempo encontrar la soluicón. Los jinetes aprendían a disparar sus flechas cuando los cuatro cascos del caballo estaban en el aire. Entonces, por un instante brevísimo, se creaba un equilibrio perfecto: el jinete que lanzase entonces su flecha estaba seguro de acertar. Gengis Khan no contaba con hordas devastadoras ni lo dominaba una insaciable sed de sangre. Contaba, sobre todo, con un conocimiento perfecto del instante en el que el caos se convertía en calma.


    (Mankell, en El cerebro de Kennedy. Feliz año para todos, y en especial a Milhaud que Recuerdos de Pandora cumple un año!)

    18.11.10

    1594.- El lado oscuro de las matematicas - CdM VIII

    Si ayer no me iniciaron juicio académico para echarme de la universidad, tuve mucha suerte. Y es que en la clase demostré tres resultaditos pesados:

  • Demostré que con el matrimonio gay pueden no formarse parejas estables.

  • Dí un algoritmo (machista) para conseguir pareja.

  • Probé que la única consitución -o sistema electoral- justo es la dictadura.


  • Bienvenidos al lado oscuro de las matemáticas...

    * * *


    Los dos primeros items se pueden ver en el clásico paper de Gale y Shapley, College Admissions and the Stability of Marriage, American Mathematical Monthly 69, 9-14, 1962 (de algunos links se puede bajar gratis).

    El algoritmo resuelve el problema de los matrimonios estables: dados dos conjuntos, de Varones y Mujeres (de igual cardinal, pero no es problema), donde cada varón tiene una lista de las mujeres ordenadas según a cuál prefiere más (y cada mujer tiene una lista con los varones), existe una biyección tal que no queden v y m que prefieran estar en pareja entre sí antes que con sus respectivos compañeros. Una situación así llevaría a divorciar la pareja y por eso la asignación no sería estable.

    Hay una variante maquiavélica, donde algunos de los V pueden mentir, no revelando sus preferencias verdaderas. Si hay un solo mentiroso, le va peor, pero si son varios, puede ser que algunos mejoren y el resto no quede peor!

    * * *


    Con el matrimonio gay, el problema se conoce como el roommate problem, pero no hay caso: puede no existir ninguna asignación estable. El mejor ejemplo se tiene con cuatro participantes a, b, c, y d y sus preferencias son las siguientes:

    a los ordena: b > c > d

    b los ordena: c > a > d

    c los ordena: a > b > d

    d los ordena: a > b > c


    Armen dos parejas cualesquiera, y verán que el resultado no es estable. Por ejemplo, si agrupamos (a, d) y (b, c), tenemos que c preferiría estar con a antes que con su actual pareja b; y a preferiría estar con c antes que con su actual pareja d. Luego, tienden a divorciarse y formar la pareja (a,c)

    Pero esta también tiene el mismo problema, como pueden verificar muy rápido.

    * * *


    Finalmente, el último resultado es el nunca bien ponderado Teorema de Arrow. La demostración que dí es prácticamente la de Geanakoplos (con ligeros cambios, se puede ver en la Wikipedia).

    Como se dijo en 1972, cuando le dieron el Nobel:

    En su tesis doctoral, publicada en 1951, Arrow planteó la siguiente cuestión. Supongamos que en una sociedad uno tiene un número de alternativas entre las que elegir, y que cada individuo de la sociedad ordena las alternativas en el orden que las prefiere. ¿Es posible, en ese caso, hallar una regla democrática y éticamente aceptable que produzca un ranking colectivo (o social) de las distintas alternativas? Arrow mostró que la respuesta es negativa. En principio, es imposible hallar una regla semejante.


    Existen distintas extensiones de este teorema, entre ellas la de Nakamura, o la más impactante de Gibbard y Satterthwaite: ni siquiera se puede elegir un único ganador, entre los distintos candidatos, a menos que:

  • haya un dictador;

  • haya un candidato proscripto;

  • se puede votar tácticamente para perjudicar candidatos.


  • Según cómo siga la semana, tal vez demuestre aquí el Teorema de Arrow, pero tengo que resolver cómo hacer dibujitos, que con un par la demostración queda más clara.

    Mi colaboración para el Carnaval de Matemáticas, esta vez a cargo de Los Matemáticos no son gente seria.

    22.10.10

    1592.- Mala suerte - CdM VII

    Otro Carnaval, y dejo una pseudo-paradoja que le debo a mi compañero de oficina (un grande!).

    Supogamos que se me rompe el teléfono (o internet) y reclamo para que lo arreglen. El tiempo que tardan en arreglármelo es un cierto tiempo aleatorio T0.

    Como no se si ese tiempo es poco o mucho, empiezo a preguntarles a mis amigos cuánto tardaron en arreglarles a ellos el teléfono (o internet) y voy obteniendo una sucesión de tiempos T1, T2, T3, T4...

    ¿Cómo puedo saber si tengo mala suerte? Bueno: si tengo que preguntarle a miles de personas antes de encontrar a una que le hayan tardado más tiempo en el arreglo, eso podría ser una señal de mi mala suerte. Usando proba, calculo el valor esperado del número de consultas que debo hacer antes de encontrar a alguien así.

    * * *


    Para calcularlo, debo tener una variable aleatoria X, donde X=n si recién la n-esima persona me dice que le tardaron más que a mí.

    Ahora, tenemos la probabilidad P(X > n)=1/(n+1), pues quiere decir que mi tiempo es peor que el de los primeros n,

    T0> max {T1, T2,..., Tn};

    y como los n+1 tiempos tienen la misma distribución, puedo considerar que son equiprobables.

    ¿Cuánto es la probabilidad P(X = n)? Bueno, es la probabilidad de que sea mayor a n-1 pero no mayor a n:

    P(X=n) = P(X>n-1) - P(X>n) = 1/n - 1/(n+1) = 1/n(n+1)


    Ahora, para calcular la esperanza, debemos sumar la serie de término n.P(X=n) = 1/(n+1), que prácticamente es la serie armónica, y todos sabemos que diverge.

    Efectivamente, parece que tengo mucha mala suerte: espero consultarle a infinitas personas antes de encontrar a una que le haya ido peor que a mi.

    Mi colaboración para el Carnaval de Matemáticas, esta vez a cargo del Máquina de Turing.

    14.10.10

    1591.- Francia y las ecuaciones diferenciales

    Sigo con el libro del post anterior. Es durísimo matemáticamente hablando, pero cada vez que menciona a alguien, agrega una nota al pie y lo describe en pocas líneas. A veces, cuando explica alguna situación, también incluye una nota sobre las razones por las cuales se estudia tal o cual cosa.

    En cierto momento, hablando sobre la Ecole Polytechnique, comenta que pertenecía al ámbito militar, y tras graduarse, tenían un contrato por tres años (dos de los cuales se dedicaban a la investigación). Cuando él se recibe, De Gaulle cambia las reglas, y hace un tercer año estudiando análisis numérico con Lions.

    El cambio de De Gaulle incentiva la investigación en distintas ramas de la ciencia, matemáticas entre ellas, porque

    ...eligió la disuasión nuclear como defensa para Francia, y en consecuencia, retiró a Francia de la OTAN; tal vez fuera al revés, quería sacar a Francia de la OTAN, con lo cual debería pelear sola en caso de un ataque desde el este, y de ahí el desarrollo de una fuerza nuclear de disuasión. Como sea, cuando la OTAN llevó sus bases de Francia a Bélgica, dejó varios edificios vacíos en Rocquencourt (cerca de Versailles), utilizados por el IRIA, y en Paris, utilizados por la Universidad Paris IX Dauphine.

    13.10.10

    1590.- Charla de Juegos

    El lunes 18, a las 15 hs hay una charla de Teoría de Juegos, aula 11 del Pabellón II (paradojicamente, el II es el 1ro de los pabellones grandes), Ciudad Universitaria, Bs. As., Arg.

    Se supone que está dirigida a alumnos y docentes del secundario y/o público general, así que debería entenderse. Debería, vaya uno a saber qué hará el irresponsable a cargo de darla.

    ¿De qué hablará? Hasta donde sé, NO va a hablar del dilema del prisionero (porque es lo primero que manotea cualquier imbécil, aunque no sepa de qué se trata; siempre se intenta versear desde la falsa lógica con ese tema sin mirar los números con cuidado). Posiblemente sean aplicaciones sociales:

  • Regímenes legales de tránsito: cómo afecta al manejo el tipo de leyes sobre responsabilidad civil. Por ejemplo: si el automovilista siempre tiene la culpa, ¿significa que manejará con más cuidado?


  • (se supone que ahí va a explicar las matrices de pago, para el auto y el peatón, cómo eliminar estrategias dominadas)

  • Aparición de normas y convenciones: ¿conviene circular por la izquierda o por la derecha de una ruta?


  • (esto sirve para introducir el eq. de Nash; por lo menos en teoría)

  • Paradoja de Braess: aumentando nuestras opciones para circular, el viaje puede resultar más lento!


  • (similitud con la tragedia de los bienes comunes, la ventaja es que la matemática necesaria para explicarla es más simple: en vez de maximizar una función, alcanza con sumar números)

    Si quedara tiempo (o si surgiera la pregunta), un tema interesante pero desconectado de lo anterior es el

  • Alfa-Beta Pruning: el algoritmo que usan las computadoras para jugar al ajedrez.


  • En general, dado que hay muchas opciones, y no se ven las consecuencias inmediatas de las acciones, uno debe explorar el árbol de opciones hasta cierta profundidad, y elegir el futuro que parece más promisorio. Esto es jugar medianamente 'a ciegas', y el costo de evaluar el árbol se reduce extraordinariamente con este algoritmo: uno logra duplicar la profundidad de análisis, al costo de no mirar todas las opciones.

    8.8.10

    1581.- P y NP

    Sospecho que Vinay Deolalikar está a punto de cumplir 40. De ser así, (y de ser cierto lo que se comenta), en unos días el ICM cometería un fail comparable al de Wiles '98.

    1580.- Gran Blog

    Les recomiendo The Leisure of the Theory Class si se quieren divertir un rato y leer sobre teoría de juegos. Es ácido el chabón cuando quiere, y tiene unas cuantas perlas en mitad de los posts como:

    About Canadians. Dan, like many famous Americans is, in fact, Canadian. Lones Smith, Jeroen Swinkels and Phil Reny are other examples. Insufficiently famous? John K. Galbraith, Michael J. Fox, Wayne Gretzky and Captain James Tiberius Kirk. Indeed, it is impossible for Canadians to be famous as Canadians unless they are named Pierre and have wives who sleep with Mick Jagger.

    Oddly enough, something of the same is true of English writers. Most famous English writers, dramatists and poets are not English. Wilde and Shaw were Irish. Burns and Doyle were Scotch. Conrad a Pole, Stoppard a Czech, Mikes a Hungarian, Naipaul a West Indian Indian.


    (Ok, todavía lo podía agregar a Kipling, pero es lo de menos. Borges también clasificaba si se hubiera muerto allá y no en Ginebra).

    Hay alguna frase que estoy por robarle, dejémoslo para otro post. Pero el post que quería recomendarles es: http://theoryclass.wordpress.com/2010/01/14/back-to-anonymity/.

    * * *


    Créanlo o no, dejé de leer y me fui a hacer un referato, y eso que no me habían apurado todavía, me había llegado a fines de abril.

    Y no sólo me fui a hacerlo: lo hice! Ya está enviado y todo, el primero positivo en lo que va del año.

    Ahora no se si seguir leyendo el blog, a ver si se pone a dar consejos de cómo dar clases de Teoría de Juegos y me paso la noche trabajando...

    (btw... 101??? ni las teóricas de Análisis 1 tienen tanta gente!)

    31.7.10

    1578.- Vacaciones

    Semana extraña esta que pasó. Anoche di una charla en Gualeguay, y me asombra que con el pésimo tiempo que hizo, haya ido gente. La verdad, le quiero agradecer a los que me aguantaron en la Biblioteca!

    * * *


    Por otro lado, gracias a Alex de Large, les dejo una nota en Cornetín.

    12.7.10

    1576.- Una en mil años

    Me causó gracia esta semana ver a varios blogs de los autodenominados científicos comentando el tema del pulpo, pidiendo racionalidad, ofendidos por el espacio que le dedicaron los medios, las relaciones con la pseudociencia...

    Pero a ninguno de ellos se les ocurrió tratar el fenómeno científicamente. Al contrario, se limitaron a afirmar dogmáticamente que el pulpo no puede adivinar, y que acertó por casualidad.

    * * *


    Lo cual seguro que es así, aclaremos, lo comparto. El problema, por si alguno se anima, es cómo demostrarlo 'científicamente'.

    * * *


    El saldo, hoy, es que acertó 8 partidos consecutivos. Si suponemos que tenía un 50-50 de acertar o no cada uno, la probabilidad de que esta seguidilla ocurriera es de 1 en 256. Si contamos que los mundiales se juegan cada cuatro años, no esperemos que se repita en los próximos mil años.

    Esos son los hechos, y los números, matemáticamente hablando. Pero los números en sí no nos dicen mucho más.

    * * *


    Una herramienta para interpretar los números es la estadística. Ocho casos son pocos, nos dirá un profesional del tema, pero si quieren que intentemos algo...

    En este post de Quants Argentina lo hicieron: una cazuela de pulpo con test de hipótesis.

    Ya revisé las cuentas, que pueden ver en su post, y actualizándolas tras la final, si la hipótesis nula (la que se asume verdadera, y que necesitaríamos mucha evidencia para rechazarla) es que el pulpo acierta con probabilidad 1/2, la conclusión es que deberíamos rechazarla, incluso si trabajáramos a nivel 0,5%
    (lo usual es 5% ó 1%).

    * * *


    Los test de hipótesis son parte de la teoría de la decisión. Se merecen un post aparte, pues aunque el test rechace la hipótesis nula, es posible que nos estemos equivocando y la hipótesis sea verdadera.

    Claro que en este caso la probabilidad es baja, 1 en 256... pero aún así resulta mucho más creíble que el test se esté equivocando y no que el pulpo prediga los partidos.

    20.6.10

    1573.- Fronteras - Carnaval V

    Una de las tantas propagandas sobre el Mundial de Sudáfrica muestra uno de los pocos ejemplos de un país completamente ubicado dentro de otro (tampoco se termina ahí la lista, ¿se anima a nombrar otros?, descontando las embajadas, que sería una solución trivial).

    ¿Qué se puede decir de las fronteras de los países? Consideramos en los mapas que cada país define un conjunto, y la frontera de estos países/conjuntos serían sus costas y sus fronteras con otros países. Un repaso rápido nos muestra que la geografía real es bastante pobre, comparada con las posibilidades matemáticas:

  • todo punto frontera de Lesotho está incluído en la frontera de Sudáfrica.


  • Argentina, Paraguay, y Brasil (aparte de comerse a los rivales crudos) tienen la (in)famosa triple frontera, punto donde convergen no sólo los tres países sino otras cosas de las que mejor no hablar.


  • Las triples fronteras son sencillas, casi toda terna de tres países tales que dos cualesquiera comparten fronteras entre sí, tienen una. Pero hay excepciones, ¿alguna que conozcan? (ayuda: tres países que están con un pie afuera del mundial)

  • Andorra, Francia y España comparten dos triples fronteras. Y es que Andorra queda ensanguchada entre los otros dos. ¿Otros?


  • Colorado, New Mexico, Arizona y Utah comparten el Four Corners: turismo fácil generado a partir de un meridiano y un paralelo que se cruzan para formar la frontera entre los estados.


  • Zimbabwe, Namibia, Zambia y Botswana también tienen su Four Corners. ¿Conocen alguno más? (yo no)


  • Y a poco que uno empieza a pensar en esto, nada impide que tres países tengan tres triples fronteras. El hecho que vivamos en una esfera nos complica la vida para analizar el problema teóricamente, uno no está acostumbrado a imaginarlo. ¿Pero se puede lograr eso en un mapa plano? Agreguemos, acá, una condición importante: los tres países deben ser conexos, puedo ir de un punto a otro del país sin tener que utilizar pasaporte (Alemania Occidental con su medio Berlín antes de la unificación era un ejemplo de país disconexo).

    * * *


    Y, por último, en el plano, ¿podemos imaginar tres países tales que su triple frontera sea todo un segmento o una curva continua?

    Vi este problema por primera vez hará más de 20 años, pero recién hace unos meses
    encontré una solución explícita trivial.

    Debería sugerir una pista, porque me la voy a olvidar, aunque sea sin un x para que no les sea tan inmediato, pero mejor no la sugiero... epa, ya lo hice!

    Hasta el próximo carnaval, nos vemos esta vez en ciencia, y aquí

    26.4.10

    1567.- Semana de la Matematica

    Esta semana se realiza la Semana de la Matemática en el Pabellon 1 de Ciudad Universitaria, será martes, miércoles y jueves, entre las 9 y las 16 (el depto de física tiene un lindo sitio con instrucciones de cómo llegar).

    En lo personal, el miércoles hablaré un poco de esto:



    La foto es de Bourtange; una construcción claramente fractaloide. España también tuvo construcciones similares (es divertido buscarlas por Google Earth!), tales como la Ciudadela de Jaca; la de Figueras; Pamplona; el Fuerte San Diego en Acapulco (México); San Juan de Ulua en Veracruz (Mexico); el Fuerte San Miguel en Rocha (Uruguay); o las de Messina y L'Aquila (ambas en Italia).

    El diseño es fuertemente geométrico, y obedece leyes de construcción muy claras:



    No digo de dónde saqué la imagen para que no le atribuyan al autor el mérito de estas construcciones; Bourtange ya llevaba más de una década construída.